CN101706109A - 一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器 - Google Patents

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Abstract

一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器，包括一外壳11，外壳11内靠近进口烟道侧为高温段，靠近出口烟道侧为低温段，烟气隔板4、16将外壳11的内腔分隔为上部的烟道隔箱12、中部的烟道和下部的烟道隔箱15；本发明对锅炉排烟进行深度冷却，有效地回收锅炉排烟余热，降低脱硫塔进口烟气温度，减少脱硫塔耗水量，提高锅炉效率和脱硫效率，实现节能增效、节约水资源的目的。

Description

一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器
技术领域
本发明属于热能工程技术领域的余热回收装置，具体涉及一种嵌入式烟气深度冷却器，可应用于工业锅炉和电站锅炉。
背景技术
据统计，一般锅炉排烟温度在130～140℃左右。若燃用高硫燃料，则排烟温度达到150℃左右；若在空气预热器之前加装了暖风器，则锅炉排烟温度甚至可以达160～180℃。通常，锅炉排烟温度每降低10℃，锅炉效率可提高0.6％～1.0％，以一台600MW机组为例，锅炉效率提高0.6％～1.0％，则每小时可节约煤1.15～1.91吨。可见，锅炉排烟余热回收利用具有巨大潜力，能够给电厂带来巨大的经济效益。
为了充分利用锅炉排烟余热，一般在锅炉尾部烟道安装烟气余热回收装置，回收排烟余热，提高锅炉效率。但是，传统的烟气余热回收装置管束大多采用光管，而烟气余热回收装置中烟气与工质的传热温差较小，换热系数小。为了增强余热回收装置的换热效果，需要增加传热面积，有限空间内布置的管束必然多且密，金属消耗量大、设备投资较多。而烟气阻力显著增大，引风机动力消耗大，厂用电量大。而且锅炉尾部烟道处烟气温度较低，余热回收装置低温受热面壁温低于烟气结露点温度，易出现烟气结露形成硫酸腐蚀。通常，余热回收装置低温受热面材料可选普通钢材或耐硫酸腐蚀钢材。若采用普通钢材，其耐硫酸腐蚀性差，烟气结露后腐蚀严重，余热回收装置出口烟温不能太低，致使余热回收效率较低；若采用耐硫酸腐蚀钢材，材料价格数倍于普碳钢材，余热回收装置成本将大幅度增加。但是，随着一些新型耐硫酸腐蚀钢材，如JNS、09CrCuSb、10CrMnCu等钢材价格的降低，采用耐腐蚀钢材作为烟气余热回收装置低温受热面材料变得切实可行。
另外，随着烟气脱硫技术的发展和新建机组湿烟囱技术的应用，新建机组不需要对脱硫塔出口烟气进行再热，所以新建机组不需要在脱硫塔之前布置烟气换热装置。不加装烟气换热装置必然造成排烟温度较高，脱硫塔耗水量增加。
为此，在不加装烟气换热装置前提下，降低锅炉排烟温度，减小脱硫塔耗水量，实现锅炉排烟余热回收利用，成为锅炉应用过程中亟待解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器，对锅炉排烟进行深度冷却，有效地回收锅炉排烟余热，降低脱硫塔进口烟气温度，减少脱硫塔耗水量，提高锅炉效率和脱硫效率，实现节能增效、节约水资源的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器，包括一外壳11，外壳11内靠近进口烟道侧为高温段，靠近出口烟道侧为低温段，烟气隔板4、16将外壳11的内腔分隔为上部的烟道隔箱12、中部的烟道和下部的烟道隔箱15；高温段包括高温段进口联箱8，高温段进口联箱8与翅片管束5’相连，翅片管束5’之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头3’连接，直至最后一根翅片管束5’与高温段出口联箱7相连通；低温段包括低温段进口联箱10，低温段进口联箱10与翅片管束5相连，翅片管束5之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头3连接，直至最后一根翅片管束5与低温段出口联箱9相连通；高温段进口联箱8、低温段进口联箱10与凝结水进口联箱2相连，高温段出口联箱7、低温段出口联箱9与凝结水出口联箱1相连.
高温段和低温段并列平行布置，之间预留800-900mm空隙。
弯头3’或弯头3布置在烟道隔箱12、15内。
弯头3’或弯头3的弯度为180°。
翅片管束5或翅片管束5’采用开齿、非开齿的螺旋翅片管、H型翅片管或针型管。
由联箱1、2、7、8、9、10和管束5、5’确定的管箱平面始终与烟气来流方向垂直，联箱1、2、7、8、9、10既可以布置在烟道的左侧或右侧，联箱1、2、7、8、9、10的轴线垂直于水平面；也可布置在烟道的顶部或底部，联箱1、2、7、8、9、10的轴线平行于水平面。
本发明涉及的嵌入式锅炉烟气深度冷却器布置在电除尘器和脱硫塔之间，相比于现有的烟气回收装置，本发明具有以下显著特点：
1)本发明安装在除尘器之后，进口烟气飞灰含量小(＜50mg/m3)，管束积灰、磨损较轻，所以采用开齿或非开齿的螺旋翅片管作为换热管束，不仅结构紧凑、金属耗量低，而且传热效率高，排烟余热回收效果好。
2)本发明中开齿或非开齿螺旋翅片管为单流程、高低温两段式布置，高温段和低温段间通过联箱连接，螺旋翅片管段通过弯头连接。弯头为光管，位于隔箱内，避免了烟气走廊的形成，改善了烟气深度冷却器内部流场的均匀性，提高了传热效果。高温段烟气温度高，受热面壁温高于烟气结露点温度，采用普通不锈钢材料；低温段烟气温度较低，受热面壁温可能低于烟气结露点温度，需要采用耐硫酸露点腐蚀钢或搪瓷管等防腐材料。由于锅炉烟气深度冷却器内烟气飞灰含量较低，低温段即使发生烟气结露，也不会发生大量粉尘粘接、堵灰、堵管现象。同时，锅炉烟气深度冷却器下部安装有耐硫酸腐蚀的疏水管道，适时将结露形成的硫酸液输送到脱硫塔浆液池中进行脱硫处理，所以低温段采用耐硫酸露点腐蚀钢或搪瓷管等防腐材料足以保证烟气深度冷却器的安全运行。
3)本发明高温段和低温段之间留有一定的间隙，一般800-900mm，为烟气深度冷却器停运检修时，工作人员进入其内部进行冲灰清洗等工作提供了便利。
4)本发明具有独立的运行系统，即使烟气深度冷却器发生故障停运，也不会影响机组的正常使用，保证了机组长周期安全运行。
5)本发明采用模块化设计方法，即当锅炉烟气深度冷却器受热面不足以冷却烟气时，可以在烟道上顺序布置多组烟气深度冷却器。安装方便，操作简单，效率高。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明A-A剖面图。
图3是本发明翅片管束5所采用的非开齿的螺旋翅片管的结构示意图。
图4是本发明翅片管束5所采用的非开齿的螺旋翅片管的A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
如图1、图2所示，本发明布置于静电除尘器和烟气脱硫塔之间，锅炉烟气深度冷却器进口烟道与静电除尘器出口烟道贯通连接，锅炉烟气深度冷却器出口烟道与烟气脱硫塔进口烟道贯通连接。本发明包括一外壳11，外壳11内靠近进口烟道侧为高温段，靠近出口烟道侧为低温段，烟气隔板4、16将外壳11的内腔分隔为上部的烟道隔箱12、中部的烟道和下部的烟道隔箱15，烟道内配置有用于支撑翅片管束5、5’的支撑板6；高温段包括高温段进口联箱8，高温段进口联箱8与翅片管束5’相连，翅片管束5’之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头3’连接，直至最后一根翅片管束5’与高温段出口联箱7相连通；低温段包括低温段进口联箱10，低温段进口联箱10与翅片管束5相连，翅片管束5之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头3连接，直至最后一根翅片管束5与低温段出口联箱9相连通；高温段进口联箱8、低温段进口联箱10与凝结水进口联箱2相连，高温段出口联箱7、低温段出口联箱9与凝结水出口联箱1相连。
高温段和低温段并列平行布置，之间预留800-900mm空隙，便于检修时吹灰。
弯头3’或弯头3布置在烟道隔箱12、15内。
弯头3’或弯头3的弯度为180°。
如图1、图2所示，翅片管束5或翅片管束5’采用开齿或非开齿的螺旋翅片管；它包括一基管14，基管14上配置有鳍片13。
静电除尘器出口烟气自左向右依次通过烟气深度冷却器高温段和低温段，横向冲刷翅片管束5’和5，实现烟气与凝结水之间的热量交换。烟气深度冷却器出口烟气直接通入脱硫塔进行脱硫处理。
凝结水由凝结水进口联箱2出口进入低温段进口联箱10进行水量分配；由低温段进口联箱10出口分配给低温段翅片管束5的水与烟气换热后进入低温段出口联箱9；低温段出口联箱9出口热水进入高温段进口联箱8再次进行分配；高温段进口联箱8分配给高温段翅片管束5’的水与烟气进行换热，最后由高温段出口联箱7流出；高温段出口联箱7出口热水流入凝结水出口联箱1，再由凝结水出口联箱1出口输出。
翅片管束5或翅片管束5’采用开齿、非开齿的螺旋翅片管、H型翅片管或针型管，采用错列蛇形布置，换热效果好。弯头3’或3置于烟道隔箱12、15内，不会被烟气冲刷，起到保护作用，同时避免了烟气走廊的形成，提高了烟气深度冷却器内部流场的均匀性。
由联箱1、2、7、8、9、10和管束5、5’确定的管箱平面始终与烟气来流方向垂直，联箱1、2、7、8、9、10既可以布置在烟道的左侧或右侧，联箱1、2、7、8、9、10的轴线垂直于水平面；也可布置在烟道的顶部或底部，联箱1、2、7、8、9、10的轴线平行于水平面。
本发明通过控制高温段进口联箱8的凝结水温度，可以避免烟温在高温段降至酸露点以下，从而防止高温段发生烟气结露造成硫酸腐蚀。低温段受热面采用耐硫酸腐蚀钢或搪瓷材料等耐腐蚀材料，而且在烟气深度冷却器下部布置耐硫酸腐蚀的疏水管道，适时将硫酸冷凝液输送到脱硫塔浆液池进行脱硫处理，即使低温段发生烟气结露造成硫酸腐蚀，也能保证烟气深度冷却器长周期安全运行。
图中所示标号为：1、凝结水出口联箱，2、凝结水进口联箱，3、弯头，3’、弯头，4、烟气隔板，5、翅片管束，5’、翅片管束，6、支撑板，7、高温段出口联箱，8、高温段进口联箱，9、低温段出口联箱，10、低温段进口联箱，11、外壳，12、烟道隔箱，13、鳍片，14、基管；15、烟道隔箱；16、烟气隔板.

Claims (6)

1.一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器，包括一外壳(11)，外壳(11)内靠近进口烟道侧为高温段，靠近出口烟道侧为低温段，烟气隔板(4、16)将外壳(11)的内腔分隔为上部的烟道隔箱(12)、中部的烟道和下部的烟道隔箱(15)，其特征是：高温段包括高温段进口联箱(8)，高温段进口联箱(8)与翅片管束(5’)相连，翅片管束(5’)之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头(3’)连接，直至最后一根翅片管束(5’)与高温段出口联箱(7)相连通；低温段包括低温段进口联箱(10)，低温段进口联箱(10)与翅片管束(5)相连，翅片管束(5)之间为错列蛇形布置，蛇形管的两段之间用弯头(3)连接，直至最后一根翅片管束(5)与低温段出口联箱(9)相连通；高温段进口联箱(8)、低温段进口联箱(10)与凝结水进口联箱(2)相连，高温段出口联箱(7)、低温段出口联箱(9)与凝结水出口联箱(1)相连。
2.如权利要求1所述的嵌入式锅炉烟气深度冷却器，其特征是：高温段和低温段并列平行布置，之间预留800-900mm空隙。
3.如权利要求1所述的嵌入式锅炉烟气深度冷却器，其特征是：弯头(3’)或弯头(3)布置在烟道隔箱(12、15)内。
4.如权利要求1所述的嵌入式锅炉烟气深度冷却器，其特征是：弯头(3’)或弯头(3)的弯度为180°。
5.如权利要求1所述的嵌入式锅炉烟气深度冷却器，其特征是：翅片管束(5)或翅片管束(5’)采用开齿、非开齿的螺旋翅片管、H型翅片管或针型管。
6.如权利要求1所述的嵌入式锅炉烟气深度冷却器，其特征是：由联箱(1、2、7、8、9、10)和管束(5、5’)确定的管箱平面始终与烟气来流方向垂直，联箱(1、2、7、8、9、10)既可以布置在烟道的左侧或右侧，联箱(1、2、7、8、9、10)的轴线垂直于水平面；也可布置在烟道的顶部或底部，联箱(1、2、7、8、9、10)的轴线平行于水平面。
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