CN103638784A - 一种外置加热式湿烟气除湿方法及除湿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外置加热式湿烟气除湿方法及除湿系统，其特征在于：设置外置加热式湿烟气除湿系统，通过抽取部分湿烟气进行再加热，加热后的这部分烟气变成高温烟气后再重新注入低温湿烟气中，以提升烟气最终排放温度；在烟囱入口处抽取部分中温烟气，送入外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器，加热蒸汽来自火力发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源，在所述外置式蒸汽换热器中将抽取的这部分烟气升温至160℃的高温烟气，由加压风机升压后再送入低温湿烟气中，将全部的低温湿烟气加热为中温烟气后排入烟囱，完成对湿烟气除湿。本发明消除了烟囱排出时出现“白烟”的现象，具有占地面积小、能够满足连续、安全的运行的特点。

Description

一种外置加热式湿烟气除湿方法及除湿系统

技术领域

本发明涉及一种烟气加热处理方法及系统，具体涉及一种外置加热式湿烟气除湿方法及除湿系统。属于电力发电技术领域。

背景技术

火力发电厂无烟气换热器GGH的湿法脱硫机组均存在烟气夹带石膏雨的问题，含湿量饱和的烟气遇冷降温凝结大量水滴，形成烟囱冒“白烟”的外观，不仅有碍观瞻，而且白烟中夹带的石膏雨滴飘落在地面，引起周边设备与管道的腐蚀。国内采用的解决方案有限，往往因为投资、场地、运行成本等问题无法实施改造，该问题始终困扰着发电企业。解决石膏雨问题从根本上讲就是加热净烟气至携带蒸汽饱和温度以上，改善烟气污染物扩散、减少白烟、避免烟囱出口的酸雨及消除烟道下游的管道腐蚀。目前国内外采用以下几种措施：

第一种，采用回转再生式烟气换热器（R-GGH）；锅炉排出的烟气经过除尘器除尘后，称为原烟气，原烟气温度与锅炉排烟温度一致，一般为130℃左右。烟气经过脱硫吸收塔洗涤后的烟气称为净烟气，也就是低温湿烟气，该烟气温度一般为50℃左右。原理是用锅炉排出并经除尘后的原烟气（温度大约130℃左右）与吸收塔出口净烟气（温度50℃左右）在R-GGH中换热，将净烟气加热到75℃左右排入烟囱，将原烟气温度从130℃降至90℃进入吸收塔脱硫，但是该技术由于湿烟气中含有石膏等弱碱性盐，换热器容易结垢、堵塞，回转式烟气换热器体积较大，占地较大，现役电厂往往因为场地不足而无法实施改造，现场检修维护工作量较大。

第二种，采用内置式管式烟气换热器（T-GGH）方案：在脱硫吸收塔出口烟道设置管式换热器（T-GGH），采用蒸汽或者热水，将低温湿烟气从50℃加热到75℃，蒸发湿烟气中的液滴，再排入烟囱中，吸收塔出口烟气经过换热器加热，换热器可以采用蒸汽—烟气换热、或者采用热水-烟气换热，将低温湿烟气50℃加热至75℃左右排放，解决烟囱冒“白烟”问题。但该换热器为表面式换热器，由于换热器为管式换热器，烟气的流动阻力较大，造成风机电耗增加较多；同时，由于湿烟气中含有石膏等弱碱性盐，一方面换热器容易结垢、堵塞，另一面换热器腐蚀较严重。换热器使用寿命较低，严重时，换热器管排2年腐蚀漏水（汽），严重影响电厂安全运行。

第三种，采用混合式加热器方案：在脱硫吸收塔出口烟道设置混合式换热器，将锅炉的部分热二次风混入湿烟气中，将低温湿烟气从50℃加热到75℃，蒸发湿烟气中的液滴，再排入烟囱中，该方案实施方便，但不经济，由于采用发电厂主体锅炉的热风加热湿烟气，造成锅炉效率下降较多，机组煤耗增加约2g/kWh以上，机组经济性下降较多。在当前节能降耗的环境下，该方案不利于节能减排，影响机组的运行经济性，还会影响锅炉送风温度，间接影响燃烧。

发明内容

本发明的目的之一，是为了克服现有技术中低温湿烟气加热成本高、烟气换热器使用寿命低的缺陷，提供一种外置加热式湿烟气除湿方法。该方法简单、能够有效的提高烟气温度，从而解决了烟囱排出时出现“白烟”的问题，而且该方法能延长烟气换热器的使用寿命。

本发明的目的之二，是为了提供一种外置加热式湿烟气除湿系统，该系统占地面积小、运行成本低，能避免烟气换热器GGH上发生的腐蚀、阻塞、寿命低等问题，提高运行可靠性，有效解决烟囱“白烟”问题。

本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：

一种外置加热式湿烟气除湿方法，其特征在于：

1）设置外置加热式湿烟气除湿系统，通过抽取部分湿烟气进行再加热，加热后的这部分烟气变成高温烟气后再重新注入低温湿烟气中，以提升烟气最终排放温度；

2）在烟囱入口处抽取部分中温烟气，送入外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器，加热蒸汽来自火力发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源，在所述外置式蒸汽换热器中将抽取的这部分烟气升温至160℃的高温烟气，由加压风机升压后再送入低温湿烟气中，将全部的低温湿烟气加热为中温烟气后排入烟囱，完成对湿烟气除湿。

本发明的进一步方案：在所述外置加热式湿烟气除湿系统设置温度检测点，监控脱硫吸收塔出口烟气温度T1、排入烟囱的中温烟气温度T2，旁路烟道加热后的高温烟气温度T3，辅助蒸汽即外部热源的温度；

1）监测脱硫吸收塔出口烟气温度T1，监测经过吸收塔的洗涤后吸收塔出口的烟气温度是否处于饱和状态，即气温是否为45-50℃之间，此温度测点信号作为系统前馈，当负荷变化引起温度大幅度变化时，发送蒸汽加热变化信号至外置加热式湿烟气除湿系统的控制信号输入端；

2）监测排入烟囱的中温烟气温度T2，为消除烟囱“白烟”现象，需要烟气温度高于饱和水蒸汽分压力下的温度，在该压力下的饱和烟气温度达到75-80℃时，烟囱排烟消除“白烟”现象；同时为了经济运行，需监测控制烟囱排烟温不高于85℃；

3）旁路烟道加热后的高温烟气温度T3，通过对旁路烟道加热后的高温烟气温度T3的监控，使高温烟气温度维持在160℃；即通过T3测点的监控，保持外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器出口的高温烟气温度达到160℃，当T3温度小于160℃，增加蒸汽量；当烟气温度等于160℃时，维持蒸汽量；当烟气温度大于160℃时，减小蒸汽量。

本发明的进一步方案：根据温度测点T2反馈，调节外置加热式湿烟气除湿系统的风机入口风门开度，以调整旁路烟气循环量，使混合后的烟气温度到达设定的排放温度75℃；T1作为前馈信号，当外部扰动引起脱硫塔出口的低温湿烟气大幅度变化时，提前把调节信号送至外置加热式湿烟气除湿系统的，提前调节蒸汽的加热量。

本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：

一种外置加热式湿烟气除湿系统，包括脱硫吸收塔和烟囱，所述脱硫吸收塔通过主烟道与烟囱相连，其特征在于：在主烟道上靠近烟囱端设置出烟口、靠近脱硫吸收塔端设置进烟口，所述出烟口通过第一开关阀、第一流量调节阀连接加压风机的进风端，加压风机的出风端通过第二开关阀连接外置式蒸汽换热器的冷烟气输入端，外置式蒸汽换热器的热烟气输出端通过第三开关阀连通主烟道上的进烟口，外置式蒸汽换热器的蒸汽输入端外接高温汽源，构成外置式湿烟气加热除湿回路；所述外置式湿烟气加热除湿回路与主烟道构成一个循环回路，由外部热源对外置式湿烟气加热除湿回路中的湿烟气进行换热，得到高温烟气再进入主烟道，使脱硫吸收塔出口处的低温湿烟气升温，最后形成中温烟气进入烟囱。

本发明的进一步方案：在脱硫吸收塔出烟口处设置第一流量检测器和第一温度检测器，在主烟道进烟口与出烟口之间设置第二温度检测器，在第三开关阀的出气端处设置第二流量检测器和第三温度检测器；形成对外置式湿烟气加热除湿回路的温度及气体流量监测结构。

本发明的进一步方案：所述外置式蒸汽换热器为管式蒸汽加热器，所述外部热源来自发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源。

本发明的有益效果：

1、本发明涉及的外置加热式湿烟气除湿方法，通过加压风机将中温烟气带入外置式蒸汽换热器内，利用外部热源对中温烟气进行加热，获得高温烟气，再与低温湿烟气混合制成中温烟气，从而解决了烟囱排出时出现“白烟”的问题，由于该方法是消耗的外部热源是对中温烟气进行加热，因此，具有降低能耗、延长了外置式蒸汽换热器的使用寿命的效果。又由于部分烟气经过加压风机，而加压风机具有能耗低的特点，因此，可有效降低运行成本，具有运行成本低的特点。

2、本发明采用加压风机和外置式蒸汽换热器构成的外置加热式湿烟气除湿系统，通过加压风机抽取部分中温烟气进入外置式蒸汽换热器，利用外部热源对中温烟气进行换热，获得160℃的高温烟气，再与脱硫吸收塔出口处的低温湿烟气进行混合成中温烟气，消除了烟囱排出时出现“白烟”的现象；由于是对中温烟气加热，使加压风机和外置式蒸汽换热器在干燥的工况下工作，不会引起结垢、堵塞，腐蚀等问题，因此具有延长系统使用寿命、系统场地面积小，能够满足连续、安全运行的有益效果。

3、本发明通过设置三个温度检测器，其中两个温度监测装置作为前馈或者反馈参数，一方面便于控制加压风机出口温度稳定，另一方面通过第一流量调节阀控制加压风机的流量使烟囱的排烟温度稳定，将输入烟囱的中温烟气保持在75～85℃之间，从而实现以最低的成本满足消除“白烟”的目的；另一个温度检测装置通过监测高温烟气温度，调节外置式蒸汽换热器的蒸汽流量，使整个回路始终处于最佳经济运行状态。

4、本发明涉及的外部热源来自发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源，利用了电厂低压蒸汽作为加热源，运行成本低，热源供应可靠。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的结构示意图。

图2是回转再生式烟气换热器的结构示意图。

图3是内置式管式烟气换热器的结构示意图。

图4是混合式加热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施例1：

参照图1，本实施例涉及的外置加热式湿烟气除湿系统，包括脱硫吸收塔1、烟囱2、主烟道3、加压风机4、外置式蒸汽换热器5、第一开关阀6-1、第二开关阀6-2、第三开关阀6-3、第一流量调节阀7-1、第一流量检测器8-1、第二流量检测器8-2、第一温度检测器9-1、第二温度检测器9-2、第三温度检测器9-3和外部热源14，所述脱硫吸收塔1通过主烟道3与烟囱2相连，在主烟道3上靠近烟烟囱2端设置出烟口、靠近脱硫吸收塔1端设置进烟口，所述出烟口通过第一开关阀6-1、第一流量调节阀7-1连接加压风机4的进风端，加压风机4的出风端通过第二开关阀连接6-2外置式蒸汽换热器5的冷烟气输入端，所述外置式蒸汽换热器5为管式蒸汽加热器，外置式蒸汽换热器5的热烟气输出端通过第三开关阀6-3连通主烟道3上的进烟口，外置式蒸汽换热器5的蒸汽输入端外接高温汽源，构成外置式湿烟气加热除湿回路3-1；所述外置式湿烟气加热除湿回路3-1与主烟道3构成一个循环回路，由外部热源14对外置式湿烟气加热除湿回路3-1中的中温烟气10进行换热，得到高温烟气12再进入主烟道3，使脱硫吸收塔出口处的低温湿烟气11升温，最后形成中温烟气10进入烟囱2，所述外部热源14来自发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源。

在脱硫吸收塔1出烟口处设置第一流量检测器8-1和第一温度检测器9-1，在主烟道3的进烟口与出烟口之间设置第二温度检测器9-2，在第三开关阀6-3的出气端处设置第二流量检测器8-2和第三温度检测器9-3；形成对外置式湿烟气加热除湿回路3-1的温度及气体流量监测结构。

参照图2-图4，本实施例涉及的外置式蒸汽换热器5，可以采用回转再生式烟气换热器、内置式管式烟气换热器或混合式加热器方。

本实施例涉及的外置加热式湿烟气除湿方法：

1）设置外置加热式湿烟气除湿系统，通过抽取部分中温烟气进行再加热，加热后的这部分烟气变成高温烟气12后再重新注入低温湿烟气11中，以提升烟气最终排放温度；

2）在烟囱入口处抽取部分中温烟气，送入外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器5，加热蒸汽来自火力发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源，在所述外置式蒸汽换热器5中将抽取的这部分烟气升温至160℃的高温烟气12，由加压风机4升压后再送入低温湿烟气11中，将全部的低温湿烟气11加热为中温烟气10后排入烟囱，完成对湿烟气除湿。

在所述外置加热式湿烟气除湿系统设置温度检测点，监控脱硫吸收塔出口烟气温度T1、排入烟囱的中温烟气温度T2，旁路烟道加热后的高温烟气温度T3，辅助蒸汽即外部热源的温度；

1）监测脱硫吸收塔出口烟气温度T1，监测经过吸收塔的洗涤后吸收塔出口的烟气温度是否处于饱和状态，即气温是否为45-50℃之间，此温度测点信号作为系统前馈，当负荷变化引起温度大幅度变化时，发送蒸汽加热变化信号至外置加热式湿烟气除湿系统的控制信号输入端；T1作为前馈信号，当外部扰动引起脱硫塔出口的低温湿烟气11大幅度变化时，提前把调节信号送至外置加热式湿烟气除湿系统的，提前调节蒸汽的加热量。

2）监测排入烟囱的中温烟气温度T2，为消除烟囱“白烟”现象，需要烟气温度高于饱和水蒸汽分压力下的温度，在该压力下的饱和烟气温度达到75-85℃时，烟囱排烟消除“白烟”现象。如果是大于85℃的烟气温度，需要更多的介质加热烟气，造成浪费，不经济，因此，需监测控制烟囱排烟温不高于85℃。根据排入烟囱的中温烟气温度T2反馈，调节外置加热式湿烟气除湿系统的风机入口风门开度，以调整旁路烟气循环量，控制烟囱排烟温度在经济合理的区间内，使混合后的烟气温度到达设定的排放温度75℃-80℃。

3）旁路烟道加热后的高温烟气温度T3，通过对旁路烟道加热后的高温烟气温度T3的监控，使高温烟气温度维持在160℃；即通过T3测点的监控，保持外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器5出口的高温烟气温度达到160℃，当T3温度小于160℃，增加蒸汽量；当烟气温度等于160℃时，维持蒸汽量；当烟气温度大于160℃时，减小蒸汽量。

本发明的工作原理如下：

通过加压风机4抽取主烟道3的部分中温烟气10进行再加热，加热后的这部分烟气变成高温烟气160℃，再重新注入主烟道3内，使低温湿烟气11与高温烟气12混合，达到提升烟气最终排放温度的目的。本发明的外置式蒸汽换热器5的进口中温烟气温度70-80℃，外置式蒸汽换热器5的出口高温烟气温度为160℃，均高于饱和温度，不仅可以有效解决换热器直接安装于湿烟气中的腐蚀堵灰等问题，加压风机4始终工作在中温烟气的干燥工况中，同样不存在腐蚀的问题，无论换热器还是风机均可以长期安全稳定的运行。使整个系统的最终排烟温度高于饱和温度，消除烟囱“白烟”，并使系统始终处于最低加热成本的运行工况。

具体实施例2：

本实施例2的特点是：所述外置加热式湿烟气除湿系统，还包括一个混合室和过滤网，主烟道3上设有混合室，混合室与外置加热式湿烟气除湿系统相连，外置加热式湿烟气除湿系统通过加压风机4抽取空气13，通过外置式蒸汽换热器5对空气13进行加热，加热后的空气12进入混合室，与主烟道3中的低温湿烟气11混合成中温烟气10，在加压风机4前端的第一开关阀6-1调换为过滤网，对空气13进行过滤。其余同具体实施例1。

具体实施例3：

本实施例的特点是：在外部热源上设置第四温度检测器和第四流量调节器，其他特点与具体实施例1相同。

该外置加热式湿烟气除湿方法，通过加压风机4吸收空气13，将空气13加热至160℃，然后将高温空气输入主烟道3内与低温湿烟气11混合成中温烟气13，使最终排烟温度高于“白烟”温度。其他特点与具体实施例1或具体实施例2相同。

Claims (6)

1.一种外置加热式湿烟气除湿方法，其特征在于：

1）设置外置加热式湿烟气除湿系统，通过抽取部分湿烟气进行再加热，加热后的这部分烟气变成高温烟气（12）后再重新注入低温湿烟气（11）中，以提升烟气最终排放温度；

2）在烟囱入口处抽取部分中温烟气，通过加压风机（4）升压后，送入外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器（5），加热蒸汽来自火力发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源，在所述外置式蒸汽换热器（5）中将抽取的这部分烟气升温至160℃的高温烟气（12），再送入低温湿烟气（11）中，将全部的低温湿烟气（11）加热为中温烟气（10）后排入烟囱，完成对湿烟气升温除湿。

2.根据权利要求1所述的一种外置加热式湿烟气除湿方法，其特征在于：在所述外置加热式湿烟气除湿系统设置温度检测点，监控脱硫吸收塔出口烟气温度T1、排入烟囱的中温烟气温度T2，旁路烟道加热后的高温烟气温度T3；

1）监测脱硫吸收塔出口烟气温度T1，监测经过吸收塔的洗涤后吸收塔出口的烟气温度是否处于饱和状态，即气温是否为45-50℃之间，此温度测点信号作为系统前馈，当负荷变化引起温度大幅度变化时，发送蒸汽加热变化信号至外置加热式湿烟气除湿系统的控制信号输入端；

2）监测排入烟囱的中温烟气温度T2，为消除烟囱“白烟”现象，需要烟气温度高于饱和水蒸汽分压力下的温度，在该压力下的饱和烟气温度达到75-80℃时，烟囱排烟消除“白烟”现象；因此，需监测控制烟囱排烟温介于75-80℃，并不高于85℃；

3）旁路烟道加热后的高温烟气温度T3，通过对旁路烟道加热后的高温烟气温度T3的监控，使高温烟气温度维持在160℃；即通过T3测点的监控，保持外置加热式湿烟气除湿系统的外置式蒸汽换热器（5）出口的高温烟气温度达到160℃，当T3温度小于160℃，增加蒸汽量；当烟气温度等于160℃时，维持蒸汽量；当烟气温度大于160℃时，减小蒸汽量。

3.根据权利要求2所述的一种外置加热式湿烟气除湿方法，其特征在于：根据温度测点T2反馈，调节外置加热式湿烟气除湿系统的风机入口风门开度，以调整旁路烟气循环量，使混合后的烟气温度到达设定的排放温度75℃；T1作为前馈信号，当外部扰动引起脱硫塔出口的低温湿烟气（11）大幅度变化时，提前把调节信号送至外置加热式湿烟气除湿系统的，提前调节蒸汽的加热量。

4.一种外置加热式湿烟气除湿系统，包括脱硫吸收塔（1）和烟囱（2），所述脱硫吸收塔（1）通过主烟道（3）与烟囱（2）相连，其特征在于：在主烟道（3）上靠近烟烟囱（2）端设置出烟口、靠近脱硫吸收塔（1）端设置进烟口，所述出烟口通过第一开关阀（6-1）、第一流量调节阀（7-1）连接加压风机（4）的进风端，加压风机（4）的出风端通过第二开关阀（6-2）连接外置式蒸汽换热器（5）的冷烟气输入端，外置式蒸汽换热器（5）的热烟气输出端通过第三开关阀（6-3）连通主烟道（3）上的进烟口，外置式蒸汽换热器（5）的蒸汽输入端外接高温汽源，构成外置式湿烟气加热除湿回路（3-1）；所述外置式湿烟气加热除湿回路（3-1）与主烟道（3）构成一个循环回路，由外部热源（14）对外置式湿烟气加热除湿回路（3-1）中的湿烟气（11）进行换热，得到高温烟气（12）再进入主烟道（3），使脱硫吸收塔出口处的低温湿烟气（11）升温，最后形成中温烟气（10）进入烟囱（2）。

5.根据权利要求4所述的一种外置加热式湿烟气除湿系统，其特征在于：在脱硫吸收塔（1）出烟口处设置第一流量检测器（8-1）和第一温度检测器（9-1），在主烟道（3）的进烟口与出烟口之间设置第二温度检测器（9-2），在第三开关阀（6-3）的出气端处设置第二流量检测器（8-2）和第三温度检测器（9-3）；形成对外置式湿烟气加热除湿回路（3-1）的温度及气体流量监测结构。

6.根据权利要求4或5所述的一种外置加热式湿烟气除湿系统，其特征在于：所述外置式蒸汽换热器（5）为管式蒸汽加热器，所述外部热源（14）来自发电厂的辅助蒸汽或者其他供热热源。

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