CN102997267B - 一种相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置。目前没有能够防止烟囱出现腐蚀、冒白烟和烟雨下洗等情况的烟气再热装置。本发明包括烟气烟道、和烟气测温仪，其特点是：还包括空气预热器、相变换热器、净烟气加热器、终端控制器、下降管、冷凝工质测温仪、相变换热汽包、上升管、传热工质测温仪、进水管、回水管、进汽管和出汽管，空气预热器、相变换热器和净烟气加热器均安装在烟气烟道中，进水管的一端固定在相变换热汽包上，另一端固定在净烟气加热器上，烟气测温仪、蒸汽调节阀门、水流调节阀门、冷凝工质测温仪和传热工质测温仪均与终端控制器电连接。本发明能够防止烟囱出现腐蚀、冒白烟和烟雨下洗等情况。

Description

一种相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置

技术领域

本发明涉及一种烟气再热装置，尤其是涉及一种相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置，主要用于对火力发电厂产生的烟气进行除尘，脱硫，以及再加热。

背景技术

石灰石湿法烟气脱硫系统（FGD）是20世纪70年代开始发展的工艺，具有脱硫效率高、可靠性好及能够适应不同容量机组等特点，从而被大功率机组广泛采用，目前国内300MW及以上机组基本都采用该法来处理锅炉烟气。可以预见，在中国未来很长一段时间内，典型的石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺仍将是主流工艺。

采用石灰石-石膏法脱硫工艺时，吸收塔或反应器后的烟气温度通常在50～65℃，对于这种低温湿烟气常用的做法有两种，一种是加装烟气加热器（GGH），以提高经过吸收塔或反应器后的烟气温度，另一种是不加烟气加热器（GGH），直接用湿烟囱进行排放。

加装GGH和不加装GGH这两种做法均存在不足，加装GGH所产生的问题如下：1、回转式GGH为蓄热式换热器，冷、热流体交替流过蓄热器，会造成严重的漏风，直接影响脱硫效率；2、由于GGH的工作环境问题，加上自身结构缺陷，堵灰、腐蚀和结垢问题常有发生，故障率较高。不加装GGH所产生的问题如下：会造成烟囱严重腐蚀，冒白烟，以及烟雨下洗等问题。

现在也有一些相对较好的烟气再热装置，如公开日为2007年03月28日，公开号为CN2883942的中国专利中，公开了一种分离式烟气再热器，该烟气再热器分为原烟气换热器和净烟气换热器两部分，原烟气侧与净烟气侧之间有较大的空间距离，这两部分通过蒸汽上升管和凝结水下降管连通起来，形成一个循环回路，该分离式烟气再热器虽然具有无烟气泄露的特点，但是整体结构设计不够合理，能源利用率不高，换热效果不好，难以有效防止烟囱出现腐蚀、冒白烟和烟雨下洗等情况。

综上所述，目前还没有一种结构设计合理，性能可靠，节能环保，能够有效防止烟囱出现腐蚀、冒白烟和烟雨下洗等情况的烟气再热装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，节能环保，能够有效防止烟囱出现腐蚀、冒白烟和烟雨下洗等情况的相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置包括烟气烟道、除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪，所述除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪均安装在烟气烟道上，该除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪沿烟气烟道的进口到烟气烟道的出口方向依次排列，其结构特点在于：还包括空气预热器、相变换热器、净烟气加热器、终端控制器、水箱、循环水泵、蒸汽调节阀门、蒸汽辅助加热器、水流调节阀门、下降管、冷凝工质测温仪、相变换热汽包、上升管、传热工质测温仪、进水管、回水管、进汽管和出汽管，所述相变换热器上设置有冷凝水入口和饱和蒸汽出口，所述净烟气加热器上设置有高温工质入口和低温工质出口，所述相变换热汽包上设置有饱和蒸汽入口、冷凝水出口、低温工质入口和高温工质出口；所述空气预热器、相变换热器和净烟气加热器均安装在烟气烟道中，所述空气预热器、相变换热器、除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器、净烟气加热器和烟气测温仪沿烟气烟道的进口到烟气烟道的出口方向依次排列；所述相变换热汽包位于相变换热器的上方，所述下降管的上端固定在相变换热汽包的冷凝水出口上，该下降管的下端固定在相变换热器的冷凝水入口上，所述冷凝工质测温仪安装在下降管上，所述上升管的上端固定在相变换热汽包的饱和蒸汽入口上，该上升管的下端固定在相变换热器的饱和蒸汽出口上，所述传热工质测温仪安装在上升管上；所述进水管的一端固定在相变换热汽包的高温工质出口上，该进水管的另一端固定在净烟气加热器的高温工质入口上，所述回水管的一端固定在相变换热汽包的低温工质入口，该回水管的另一端固定在净烟气加热器的低温工质出口上；所述蒸汽调节阀门安装在进汽管上，所述进汽管和出汽管均安装在蒸汽辅助加热器上，该蒸汽辅助加热器安装在进水管上；所述水箱、循环水泵和水流调节阀门均安装在回水管上，该水箱、循环水泵和水流调节阀门沿净烟气加热器的低温工质出口到相变换热汽包的低温工质入口方向依次排列；所述烟气测温仪、蒸汽调节阀门、水流调节阀门、冷凝工质测温仪和传热工质测温仪均与终端控制器电连接。

作为优选，本发明所述相变换热汽包位于相变换热器的正上方。由此使得本发明的结构设计更加合理，相变换热器和相变换热汽包之间的换热效果更好。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，使用方便，解决了现有GGH存在的漏风、堵灰、结垢和腐蚀等问题，实现了将湿法脱硫后低温净烟气的温度提高的目的，有效的防止了烟囱腐蚀，冒白烟，以及烟雨下洗等问题，同时，有效降低了进入除尘器和脱硫塔前原烟气的温度，提高了除尘器的除尘效率，减少了脱硫塔的用水量，提高了锅炉的热效率，具有很好的经济价值和环保价值。

本发明主要用于对火力发电厂湿法脱硫后产生的低温净烟气进行再加热，使用时，高温烟气流经相变换热器，与相变换热器里的冷凝工质水进行换热，烟气释放热量后温度降低，冷凝工质水吸收烟气的热量后产生饱和蒸汽，该饱和蒸汽沿上升管进入相变换热汽包，在相变换热汽包内与低温工质水换热，饱和蒸汽又被冷凝成冷凝工质水，该冷凝工质水在重力作用下沿下降管流回到相变换热器中。位于相变换热汽包中的低温工质水吸收饱和蒸汽的热量后，被加热成高温工质水，该高温工质水沿进水管进入净烟气加热器，与烟道中经过脱硫塔出来的低温净烟气进行换热，高温工质水释放热量后变成低温工质水，该低温工质水由回水管经水箱通过循环水泵打入相变换热汽包，而低温净烟气吸收热量后温度升高，变成高温净烟气，最后从烟道排出。当从烟道排出的净烟气的温度达不到要求值或锅炉低负荷时，通过烟气测温仪将信号反馈给终端控制器，通过终端控制器调节蒸汽辅助加热器的进汽管上的蒸汽调节阀门，以增加进入蒸汽辅助加热器的蒸汽量，从而来提高进入净烟气加热器中的高温工质水的温度，以确保从烟道排出的净烟气的温度满足要求。

本发明通过传热工质测温仪来监测相变换热器的壁面温度，以保证相变换热器的换热壁面的温度高于烟气酸露点，确保不发生低温腐蚀现象。当相变换热器的换热壁面温度低于烟气酸露点时，传热工质测温仪将信号反馈给终端控制器，通过终端控制器来调节回水管上的水流调节阀门，以减少进入相变换热汽包的低温工质水的水量，减少带走相变换热汽包里换热工质的热量，从而确保相变换热器不发生低温腐蚀。

附图说明

图1是本发明实施例中相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置的结构示意图。

图2是图1中标明工质水的流动方向后的结构示意图。

图中：1-空气预热器，2-烟气烟道，3-相变换热器，4-除尘器，5-引风机，6-脱硫塔，7-除雾器，8-净烟气加热器，9-烟气测温仪，10-终端控制器，11-水箱，12-循环水泵，13-蒸汽调节阀门，14-蒸汽辅助加热器，15-水流调节阀门，16-下降管，17-冷凝工质测温仪，18-相变换热汽包，19-上升管，20-传热工质测温仪，21-进水管，22-回水管，23-进汽管，24-出汽管。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2，本实施例中相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置包括空气预热器1、烟气烟道2、相变换热器3、除尘器4、引风机5、脱硫塔6、除雾器7、净烟气加热器8、烟气测温仪9、终端控制器10、水箱11、循环水泵12、蒸汽调节阀门13、蒸汽辅助加热器14、水流调节阀门15、下降管16、冷凝工质测温仪17、相变换热汽包18、上升管19、传热工质测温仪20、进水管21、回水管22、进汽管23和出汽管24，其中，净烟气加热器8优选采用防腐材料制作而成。

本实施例中的相变换热器3上设置有冷凝水入口和饱和蒸汽出口，净烟气加热器8上设置有高温工质入口和低温工质出口，相变换热汽包18上设置有饱和蒸汽入口、冷凝水出口、低温工质入口和高温工质出口。

本实施例中的空气预热器1、相变换热器3、除尘器4、引风机5、脱硫塔6、除雾器7、净烟气加热器8和烟气测温仪9均安装在烟气烟道2上，该空气预热器1、相变换热器3、除尘器4、引风机5、脱硫塔6、除雾器7、净烟气加热器8和烟气测温仪9沿烟气烟道2的进口到烟气烟道2的出口方向依次排列，即空气预热器1、相变换热器3、除尘器4、引风机5、脱硫塔6、除雾器7、净烟气加热器8和烟气测温仪9在烟气烟道2中沿烟气流动方向排列。由上可知，本实施例中的除尘器4、引风机5、脱硫塔6、除雾器7和烟气测温仪9也是沿烟气烟道2的进口到烟气烟道2的出口方向依次排列的。

本实施例中的相变换热汽包18位于烟气烟道2外，该相变换热汽包18位于相变换热器3的正上方，即相变换热汽包18位于相变换热器3的上方，使得相变换热汽包18和相变换热器3之间存在高度落差。

本实施例中的下降管16的上端固定在相变换热汽包18的冷凝水出口上，该下降管16的下端固定在相变换热器3的冷凝水入口上，冷凝工质测温仪17安装在下降管16上。上升管19的上端固定在相变换热汽包18的饱和蒸汽入口上，该上升管19的下端固定在相变换热器3的饱和蒸汽出口上，传热工质测温仪20安装在上升管19上。从而使得相变换热器3和相变换热汽包18之间形成一个闭合的循环回路。

本实施例中的进水管21的一端固定在相变换热汽包18的高温工质出口上，该进水管21的另一端固定在净烟气加热器8的高温工质入口上。回水管22的一端固定在相变换热汽包18的低温工质入口，该回水管22的另一端固定在净烟气加热器8的低温工质出口上。

本实施例中的蒸汽调节阀门13安装在进汽管23上，进汽管23和出汽管24均安装在蒸汽辅助加热器14上，该蒸汽辅助加热器14安装在进水管21上。

本实施例中的水箱11、循环水泵12和水流调节阀门15均安装在回水管22上，该水箱11、循环水泵12和水流调节阀门15沿净烟气加热器8的低温工质出口到相变换热汽包18的低温工质入口方向依次排列，即水箱11、循环水泵12和水流调节阀门15在回水管22上沿管内工质流动方向依次排列。

本实施例中的烟气测温仪9、蒸汽调节阀门13、水流调节阀门15、冷凝工质测温仪17和传热工质测温仪20均与终端控制器10电连接，使得烟气测温仪9、蒸汽调节阀门13、水流调节阀门15、冷凝工质测温仪17和传热工质测温仪20均能够与终端控制器10之间进行信号传递，根据测温仪反馈信号调节阀门开度。

本实施例中的烟气再热装置能避免低温腐蚀，利用烟气低温余热加热湿法脱硫后净烟气温度，较常规GGH具有无烟气泄漏、堵灰、布置灵活等特点，可替代现有GGH。

本实施例中的净烟气加热器8置于脱硫塔6和除雾器7之后，通过进水管21和回水管22与相变换热汽包18连接，尾部烟道装有烟气测温仪9，从脱硫塔6出来的低温净烟气流经净烟气加热器8，净烟气加热器8内高温工质水放热加热烟气，换热后的低温工质水经回水管22进入相变换热汽包18，该低温工质水与相变换热器3产生的饱和蒸汽进行凝结换热，而被加热成高温工质水，该高温工质水经进水管21进入净烟气加热器8，如此循环。低温净烟气经净烟气加热器8后温度升高，最后进入烟囱排放，烟气测温仪9用于监控经净烟气加热器8加热后烟气温度。

本实施例中的水箱11的作用是储存工质水及作为相变换热汽包18的循环补水，以调节进入相变换热汽包18的工质水量，使相变换热器3的换热壁面温度高于烟气酸露点，不发生低温腐蚀。进口管21上装有蒸汽辅助加热器14，蒸汽辅助加热器14的进汽管23上安装有蒸汽调节阀门13，当锅炉低负荷时，通过蒸汽辅助加热器14加热进入净烟气换热器8中的高温工质水，以使净烟气加热器8出口的烟气温度满足要求。

本实施例中的烟气再热装置在运行时，烟气流经相变换热器3，与相变换热器3里的工质水换热，烟气释放热量温度降低，工质水吸收烟气热量产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经上升管19进入相变换热汽包18，在相变换热汽包18内与低温工质水换热，饱和蒸汽被冷凝成冷凝工质水，该冷凝工质水在重力作用下经下降管流回相变换热器3。位于相变换热汽包18中的低温工质水吸收饱和蒸汽的热量被加热成高温工质水，该高温工质水经进水管21进入净烟气加热器8，与经脱硫塔6出来的低温净烟气换热，高温工质水释放热量加热烟气后，由回水管22经水箱11通过循环水泵12打入相变换热汽包18，净烟气吸收热量温度升高。

本实施例中的烟气再热装置的结构设计合理，将相变换热器3和净烟气加热器8联合，使得相变换热器3和净烟气加热器8成为一个有机的整体，相互作用发挥出更好的换热效果。本实施例中的烟气再热装置能够有效的对火力发电厂湿法脱硫后产生的低温净烟气进行再加热，先吸收烟气的热量，降低进入除尘器4及脱硫塔6的烟气温度，提高了除尘器4的除尘效率，减少了脱硫塔6的用水量，再用吸收的热量对脱硫塔出来的低温净烟气进行再加热，提高排烟温度，具有很好的经济价值和环保价值。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置，包括烟气烟道、除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪，所述除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪均安装在烟气烟道上，该除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器和烟气测温仪沿烟气烟道的进口到烟气烟道的出口方向依次排列，其特征在于：还包括空气预热器、相变换热器、净烟气加热器、终端控制器、水箱、循环水泵、蒸汽调节阀门、蒸汽辅助加热器、水流调节阀门、下降管、冷凝工质测温仪、相变换热汽包、上升管、传热工质测温仪、进水管、回水管、进汽管和出汽管，所述相变换热器上设置有冷凝水入口和饱和蒸汽出口，所述净烟气加热器上设置有高温工质入口和低温工质出口，所述相变换热汽包上设置有饱和蒸汽入口、冷凝水出口、低温工质入口和高温工质出口；所述空气预热器、相变换热器和净烟气加热器均安装在烟气烟道中，所述空气预热器、相变换热器、除尘器、引风机、脱硫塔、除雾器、净烟气加热器和烟气测温仪沿烟气烟道的进口到烟气烟道的出口方向依次排列；所述相变换热汽包位于相变换热器的上方，所述下降管的上端固定在相变换热汽包的冷凝水出口上，该下降管的下端固定在相变换热器的冷凝水入口上，所述冷凝工质测温仪安装在下降管上，所述上升管的上端固定在相变换热汽包的饱和蒸汽入口上，该上升管的下端固定在相变换热器的饱和蒸汽出口上，所述传热工质测温仪安装在上升管上；所述进水管的一端固定在相变换热汽包的高温工质出口上，该进水管的另一端固定在净烟气加热器的高温工质入口上，所述回水管的一端固定在相变换热汽包的低温工质入口，该回水管的另一端固定在净烟气加热器的低温工质出口上；所述蒸汽调节阀门安装在进汽管上，所述进汽管和出汽管均安装在蒸汽辅助加热器上，该蒸汽辅助加热器安装在进水管上；所述水箱、循环水泵和水流调节阀门均安装在回水管上，该水箱、循环水泵和水流调节阀门沿净烟气加热器的低温工质出口到相变换热汽包的低温工质入口方向依次排列；所述烟气测温仪、蒸汽调节阀门、水流调节阀门、冷凝工质测温仪和传热工质测温仪均与终端控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的相变换热器与净烟气加热器联合的烟气再热装置，其特征在于：所述相变换热汽包位于相变换热器的正上方。