CN102410762A - 真空烟气换热系统及应用该系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空烟气换热系统及应用该系统的方法，该系统由高温侧蒸发烟气换热装置和低温侧冷凝烟气换热装置组成，通过用换热介质排挤空气然后排放换热介质的方法，达到系统内为真空状态，这样可保证系统内热媒始终在饱和状态，当系统运行，原烟气热量传递给高温侧换热管束内的换热介质，换热介质不断蒸发成饱和蒸汽；在净烟气侧，高温侧换热管束内饱和蒸汽不断释放热量，冷凝成水然后回到高温侧汽包中形成一个能量交换循环。本发明的真空烟气换热系统及应用该系统的方法相比现有技术具有不额外消耗动力、不泄漏、节能环保的优点，符合社会可持续发展的要求。

Description

真空烟气换热系统及应用该系统的方法

技术领域

本发明属于烟气换热技术，具体涉及湿法烟气脱硫系统或低温段脱硝系统中的真空烟气换热系统及应用该系统的方法。

背景技术

烟气换热器(GGH)是湿法脱硫系统(FGD)及低温段脱硝系统的一个重要组成部分，通过将吸收塔前的原烟气的热量传递给吸收塔后的净烟气，使原烟气的温度和焓值降低，降低吸收塔内的浆液温度，增加脱硫效率，并可降低脱硫塔内烟气带走的水份，降低系统水耗；同时，可提高吸收塔出口的净烟气温度，消除白烟现象，提高污染物的扩散度，减少烟囱周围的“石膏雨”，降低净烟道和烟囱的腐蚀强度。目前，烟气换热器(GGH)通常采用以下类型：

类型一：

回转式烟气换热器采用电动机带动转子旋转，其上的吸热原件循环从原烟气侧吸热、在净烟气侧放热，达到换热目的。该类型的烟气换热器的缺点是造价较高，消耗动力，同时因为原烟气与净烟气不是完全隔开的，加上转子仓格的存在，会造成泄露。

类型二：

管式烟气换热器分为两部分，即原烟气侧和净烟气侧。在原烟气侧，热烟气将部分热量传给循环水；然后，加热后的循环水被水泵打到净烟气侧；在净烟气侧，净烟气再将循环水的热量吸收。如此往复循环，达到热交换的目的。这种类型也消耗动力，增加了能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空烟气换热系统，该真空烟气换热系统采用高温侧蒸发、低温侧冷凝的换热方式来提高换热效率，并具有启动后所需消耗动力很少，节能环保的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种真空烟气换热系统，其特征在于：由高温侧蒸发烟气换热装置和低温侧冷凝烟气换热装置组成；

所述高温侧蒸发烟气换热装置包括连通高温烟管的高温侧外壳、贯穿高温侧外壳的高温层换热管束、连接在高温侧换热管束上端的高温侧汽包、连接在高温侧换热管束的下端的高温侧下联箱，所述高温侧下联箱上设有补水阀门和排放阀门；

所述低温侧冷凝烟气换热装置包括连通低温烟管的低温侧外壳、贯穿低温侧外壳的低温侧换热管束、连接在低温侧换热管束上端的低温侧分汽管、连接在低温侧换热管下端的低温侧下联箱；

所述高温侧汽包与低温侧分汽管通过蒸汽管连通，所述低温侧下联箱再通过冷凝水管连接到高温侧汽包的下部；所述蒸汽管最高点上还设有排气阀。

所述高温侧汽包内具有运行液位，所述运行液位至少比排放阀门的管道出口高出10m。这样，就可以不用借助外部动力排出换热介质。

在本发明的优选实施方式中，所述高温侧蒸发烟气换热装置设置在低位，所述低温侧冷凝烟气换热装置设置在高位。这样的位置设置可以省去冷凝水水泵，冷凝水可以依靠其自身重力，从低温侧换热管束流道汽包中。由于无需冷凝水水泵，从而使得动力消耗大大减小。

另外，本发明还提供了应用该系统的真空烟气换热方法，其步骤如下：

a.向真空烟气换热系统中补入换热介质，使换热介质填补整个系统，排净系统内的空气；

b.排出部分换热介质，达到高温侧汽包的运行液位，使得运行液位下为液态，运行液位上为真空状态；

c.运行真空烟气换热系统，让原烟气通过高温侧外壳内的高温侧换热管束，将原烟气的热量传递给高温侧换热管束内的换热介质，换热介质沸腾后转变为汽态，往上流动到高温侧汽包上层汇集；

d.在高温侧汽包上层汇集的饱和蒸汽经过蒸汽管引至分汽管，然后进入低温侧外壳内的低温侧换热管束内，将热量传递给净烟气后冷却成冷凝水，经低温侧下联箱汇集后流入高温侧汽包的下部有水的部分。

e.不断循环步骤c、d，继续让高温侧换热管束内换热介质吸收原烟气热量后转化为饱和蒸汽，然后饱和蒸汽进入低温侧换热管束内释放热量给净烟气后冷凝成水再进入高温侧汽包。

在本发明具体实施方式中：

所述步骤a具体为：打开蒸汽管最高点上的排气阀，关闭高温侧下联箱上的排放阀门，打开高温侧下联箱上的补水阀门向高温侧蒸发烟气换热装置和冷凝烟气换热装置中补入换热介质至蒸汽管最高点上的排气阀溢流时，再关闭高温侧下联箱上的补水阀门，使得整个系统内的空气被排净；

所述步骤b具体为：关闭蒸汽管最高点上的排气阀，打开高温侧下联箱上的排放阀门，让注入的补水依靠重力流出，达到高温侧汽包的运行液位。

在优选的实施方式中，所述换热介质优选除盐水，最好经除氧后的除盐水。

采用上述技术方案，该真空烟气换热系统及应用该系统的方法通过先将整个系统内填充满换热介质排挤空气，然后通过排放换热介质达到系统内真空(无空气)的目的，使系统内的汽体始终为饱和汽体，压力始终对应某平衡温度下的饱和压力。

汽包内饱和蒸汽往上升并达到热媒循环的动力来自在低温侧换热管束内水蒸汽冷凝为冷凝水后体积的大量减少后造成的压力降低，所以不需其它的动力措施保证热媒循环。

高温侧换热管束内饱和水吸收原烟气热量后转化为饱和蒸汽，然后，饱和蒸汽进入低温侧换热管束内释放热量给净烟气后冷凝成水再进入高温侧汽包，完成一个循环。同时，达到了原烟气的温度和焓降低，净烟气的温度和焓升高的目的。

与水煤式烟气换热器相比，蒸汽在系统中为自然循环，省掉了循环水泵转动，减少了投资，节省了运行费用以及能耗。

与回转式烟气换热器相比，该系统无泄漏，并无驱动和防泄漏系统，减少了投资，节省了运行费用以及能耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A向接头示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的真空烟气换热系统，由高温侧蒸发烟气换热装置100和低温侧冷凝烟气换热装置200组成。

高温侧蒸发烟气换热装置100由高温侧外壳1、高温侧换热管束2、高温侧下联箱3和温侧汽包4构成。高温侧换热管束2布置在高温侧外壳1内，贯穿整个高温侧外壳1。高温侧下联箱3和高温侧汽包4布置在高温侧外壳1的外部，其中，高温侧汽包4连接到高温侧换热管束2的上端，高温侧下联箱3连接高温侧换热管束2的下端。高温侧下联箱3还还连接有补水阀门11和排放阀门12。高温侧汽包4上则连接有压力计13、温度计14，液位计15。

低温侧冷凝烟气换热装置200由低温侧外壳7、低温侧换热管束8、低温侧分汽管9和低温侧下联箱10构成。低温侧换热管束8布置在低温侧外壳7内，贯穿整个低温侧外壳7。低温侧分汽管9和低温侧下联箱10布置在低温侧外壳7的外部，其中低温侧分汽管9连接到低温侧换热管束8的上端，低温侧下联箱10连接到低温侧换热管束8的下端。

高温侧汽包4的顶部通过蒸汽管5连接到低温侧分汽管9的顶部。蒸汽管5的最高点设有排气阀16。

在本实施例中，高温侧蒸发烟气换热装置100要求布置在高位，低温侧冷凝烟气换热装置200要求布置在低位，这样低温侧下联箱10通过冷凝水管6直接连接到高温侧汽包4的下部，即高温侧汽包4的运行液位以下位置。在实际应用过程中，也可以不将高温侧蒸发烟气换热装置100布置在高位，低温侧冷凝烟气换热装置200布置在低位，但这时需要在冷凝水管6上增设冷凝水水泵，通过冷凝水水泵将低温侧下联箱10中的冷凝水泵到高温侧汽包4中，以实现循环。

另外，高温侧外壳1连通在高温烟管101中，低温侧外壳7连通在低温烟管102中。在脱硫中，高温烟管101作为输送原烟气的管道，低温烟管102作为输送净烟气的管道，高温烟管101连接在脱硫塔的原烟进口，低温烟管102连接在脱硫塔的净烟出口；在脱硝中，高温烟管101作为输送净烟气的管道，低温管道102作为输送原烟气的管道，高温烟管101连接在脱硝塔的净烟出口，低温烟管102连接在脱硝塔的原烟进口。

以上就是本发明的真空烟气换热系统，应用其实现真空烟气换热方法的步骤如下(以脱硫为例)：

a.通过打开蒸汽管5的最高点的排气阀16，关闭高温侧下联箱3上的排放阀门12，打开高温侧下联箱3上的补水阀门11向整个真空烟气换热系统中补入换热介质至蒸汽管5的最高点的排气阀16溢流时，关闭补水阀门11，这样每组烟气换热束及系统内的空气的空间由补水填补了。换热介质优先选用除盐水，最好经除氧后补给。

b.然后关闭蒸汽管的最高点上的排气阀16，打开高温侧下联箱3上的排放阀门12，让注入的换热介质依靠重力流出，达到汽包的运行液位，使高温侧汽包内4的压力为负压(真空状态)，然后关闭高温侧下联箱排放阀门12。另外，这里要求运行液位至少比排放阀门的管道出口高出10m。这样，就可以不用借助外部动力排出换热介质。

c.在真空烟气换热系统运行时，原烟气表面通过高温侧换热管束2，将原烟气的热量传递给高温侧换热管束2内的换热介质，换热介质沸腾后转变为汽态，往上流动到高温侧汽包4上层汇集。

d.在高温侧汽包4上层汇集的饱和蒸汽经过蒸汽管5引至分汽管9，然后进入低温侧换热管束9内，将热量传递给净烟气后冷却成冷凝水，经低温侧下联箱10汇集后进入高温侧汽包4的下部有水的部分。

e.循环步骤c.d.循环进行高温侧换热管束内2饱和水吸收原烟气热量后转化为饱和蒸汽和饱和蒸汽进入低温侧换热管束8内释放热量给净烟气后冷凝成水再进入高温侧汽包4。

另外，为了防止换热管束积灰，可在高温侧换热管束内2、低温侧换热管束8与烟气接触侧设置吹灰器。

综上所述，采用本发明的真空烟气换热系统及应用该系统的方法，可通过用换热介质排挤空气然后放水的方法，达到整个内为真空状态，这样可保证系统内热媒始终在饱和状态，当系统运行，原烟气热量传递给高温侧换热管束内的换热介质，换热介质不断蒸发成饱和蒸汽；在净烟气侧，高温侧换热管束内饱和蒸汽不断释放热量，冷凝成水然后回到高温侧汽包中形成一个能量交换循环。

综上，本发明的真空烟气换热系统及应用该系统的方法相比现有技术具有不额外消耗动力、不泄漏、节能环保的优点，符合社会可持续发展的要求。

但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护的范围。

Claims (7)

1.一种真空烟气换热系统，其特征在于：由高温侧蒸发烟气换热装置和低温侧冷凝烟气换热装置组成；

所述高温侧蒸发烟气换热装置包括连通高温烟管的高温侧外壳、贯穿高温侧外壳的高温层换热管束、连接在高温侧换热管束上端的高温侧汽包、连接在高温侧换热管束的下端的高温侧下联箱，所述高温侧下联箱上设有补水阀门和排放阀门；

所述低温侧冷凝烟气换热装置包括连通低温烟管的低温侧外壳、贯穿低温侧外壳的低温侧换热管束、连接在低温侧换热管束上端的低温侧分汽管、连接在低温侧换热管下端的低温侧下联箱；

所述高温侧汽包与低温侧分汽管通过蒸汽管连通，所述低温侧下联箱再通过冷凝水管连接到高温侧汽包的下部；所述蒸汽管最高点上还设有排气阀。

2.根据权利要求1所述的真空烟气换热系统，其特征在于：所述高温侧蒸发烟气换热装置设置在低位，所述低温侧冷凝烟气换热装置设置在高位。

3.根据权利要求1所述的真空烟气换热系统，其特征在于：所述高温侧汽包上设有压力计、温度计和液位计。

4.根据权利要求1所述的真空烟气换热系统，其特征在于：所述高温侧具有运行液位，所述运行液位至少比排放阀门的管道出口高出10m。

5.一种应用权利要求1至4任一权利要求所述真空烟气换热系统的真空烟气换热方法，其步骤如下：

a.向真空烟气换热系统补入换热介质，使换热介质填补整个系统，排净系统内的空气；

b.排出部分换热介质，达到高温侧汽包的运行液位，使得运行液位下为液态，运行液位上为真空状态；

c.运行真空烟气换热系统，让原烟气通过高温侧外壳内的高温侧换热管束，将原烟气的热量传递给高温侧换热管束内的换热介质，换热介质沸腾后转变为汽态，往上流动到高温侧汽包上层汇集；

d.在高温侧汽包上层汇集的饱和蒸汽经过蒸汽管引至分汽管，然后进入低温侧外壳内的低温侧换热管束内，将热量传递给净烟气后冷却成冷凝水，经低温侧下联箱汇集后流入高温侧汽包的下部有水的部分。

e.不断循环步骤c、d，继续让高温侧换热管束内换热介质吸收原烟气热量后转化为饱和蒸汽，然后饱和蒸汽进入低温侧换热管束内释放热量给净烟气后冷凝成水再进入高温侧汽包。

6.根据权利要求5所述的真空烟气换热方法，其特征在于：

所述步骤a具体为：打开蒸汽管最高点上的排气阀，关闭高温侧下联箱上的排放阀门，打开高温侧下联箱上的补水阀门向高温侧蒸发烟气换热装置和冷凝烟气换热装置中补入换热介质至蒸汽管最高点上的排气阀溢流时，再关闭高温侧下联箱上的补水阀门，使得整个系统内的空气被排净；

所述步骤b具体为：关闭蒸汽管最高点上的排气阀，打开高温侧下联箱上的排放阀门，让注入的补水依靠重力流出，达到高温侧汽包的运行液位。

7.根据权利要求5所述的真空烟气换热方法，其特征在于：所述换热介质优选除氧后的除盐水。

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