CN103861420A

CN103861420A - 余热回收冷凝节水装置

Info

Publication number: CN103861420A
Application number: CN201410095198.6A
Authority: CN
Inventors: 赵禹; 高建民; 张方
Original assignee: BEIJING XINSHIYI ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING XINSHIYI ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明属于废气净化技术领域，具体涉及一种用于湿法脱硫装置后烟气的余热回收冷凝节水装置。本发明提供一种余热回收冷凝节水装置，通过将管式换热器、管式除尘器和收水捕滴器的技术原理结合，实现了对湿法脱硫装置后饱和湿烟气的余热回收、凝结水回收和深度除尘，解决了湿法脱硫装置后烟气的除尘和除雾问题，还回收了烟气中大量的水分，回收了部分的汽化潜热。本发明的余热回收冷凝节水装置一般应用于能源环保行业，工作位置在火力发电厂烟气湿法脱硫装置（FGD）的下游，捕捉烟气中的细颗粒灰尘和石膏，实现火电厂烟气的洁净排放，并保证设备的除尘效率和长期工作稳定性。

Description

余热回收冷凝节水装置

技术领域

本发明属于废气净化技术领域，具体涉及一种用于湿法脱硫装置后烟气的余热回收、冷凝水回收和除尘除雾的余热回收冷凝节水装置。

背景技术

中国以煤炭为主的能源结构，造成国内电源点主要以燃煤火力发电为主。2010年年底，我国发电装机容量达到9.5亿千瓦左右，其中火力发电电装机容量为7亿千瓦，占总容量的73.68%左右。

燃煤电厂的锅炉排烟具有温度高，SO₂、氮氧化物等污染物浓度高，含尘量大等特点。为了解决锅炉烟气排放污染问题，近年来采取了大量技术措施，减少烟尘、SO₂、氮氧化物等污染物的排放，先后进行了静电除尘器、烟气脱硫系统（FGD）、烟气脱硝系统（SCR）的增设和改造；目前火电行业整体排污水平已经大大降低。同时，为了回收烟气中的热量，也增设了烟气余热回收系统，并收到了较好的效果。

但是，由于烟气脱硫系统（FGD）多采用湿法脱硫，大量的水分被蒸发，随烟囱排入大气，造成了水分的浪费。而湿法脱硫装置后的烟气是湿饱和烟气，含有大量的水蒸气，并有一定的温度，蕴含大量的汽化潜热。另外，由于湿法脱硫的大量使用，使得锅炉烟囱中石膏的含量大大提高，虽然电厂装设了静电除尘器，但是由于脱硫装置布置在除尘器的下游，所以无法处理脱硫系统产生的石膏，无论如何提高除尘器的效率，也无法降低烟气中的石膏含量。而石膏雨现象目前已经成为严重影响电厂周围居民生活的主要环境问题之一。很多地方电厂已经因此不能正常生产，对社会和企业都带来了恶劣的影响。而且由于国民经济的快速发展以及环保要求的进一步提高，使得目前的烟气灰尘排放水平还需要得到进一步的降低。

如何能够回收湿法脱硫装置后烟气中的水分，回收水蒸气的汽化潜热，同时除尘、除石膏就成为业界研究的重点方向。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种余热回收冷凝节水装置，通过将管式换热器、管式除尘器和收水捕滴器的技术原理结合，实现了对湿法脱硫装置后饱和湿烟气的余热回收、凝结水回收和深度除尘，解决了湿法脱硫装置后烟气的除尘和除雾问题，还回收了烟气中大量的水分，回收了部分的汽化潜热。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种余热回收冷凝节水装置，布置于烟道中，其包括冷媒水进口1、冷媒水出口2、收水捕滴器9以及换热管10；

其中，换热管10为U型管，垂直于烟道方向布置，其进水端与冷媒水进口1连通，出水端与冷媒水出口2连通；多个换热管10组成的管束垂直于烟道布置，形成阻流换热管栅5；所述收水捕滴器9、换热管10由支撑装置固定；

所述阻流换热管栅5的原烟气侧设有水冲洗系统，净烟气侧设有收水捕滴器9；

所述阻流换热管栅5、水冲洗系统及收水捕滴器9下方设有集水槽。

所述支撑装置包括位于阻流换热管栅5顶部的顶盖4，位于阻流换热管栅5两侧的管栅支撑横梁6及周围的管栅支撑立柱7，布置于管栅支撑横梁6之间的支撑杆13；所述支撑杆13两侧通过管夹11固定多个换热管10，间距环12设置于管夹11之间以调节多个换热管10之间的间距；布置于相邻支撑杆13的相邻侧的换热管10的管排之间设有漏灰间隔14。

所述换热管10沿平行于烟气方向之间的管排间隔为换热管10外径的1.3-2倍，沿垂直于烟气方向之间的管排间隔为换热管10外径的1.5-3倍。

所述支撑装置中，支撑杆13上设有孔，管夹11穿过支撑杆13上的孔，缠绕在支撑杆13上形成U型管夹，其中U型管夹之间设有间距环12。

所述水冲洗系统包括冲洗水接口3，与冲洗水接口3相连的冲洗水母管8，其中，冲洗水母管8上设有深入式冲洗水管15和用于冲洗收水捕滴器9的冲洗喷嘴16。

所述水冲洗系统的冲洗水压为0.8MPa，每8小时冲洗10～20秒。

所述支撑装置采用氟塑料防腐，所述换热管10采用氟塑料或聚丁烯材料制成。

所述收水捕滴器9由高镍基合金材料焊接而成，或由防腐蚀有机材料一次加工制作成型。

所述余热回收冷凝节水装置包括前后压差在线测量装置，和/或前后温差在线测量装置，和/或冷媒水流量测量及调节装置。

所述换热管10的管外径为5-10mm，壁厚为0.4-1.0mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的余热回收冷凝节水装置一般应用于能源环保行业，工作位置在火力发电厂烟气湿法脱硫装置（FGD）的下游，捕捉烟气中的细颗粒灰尘和石膏，实现火电厂烟气的洁净排放，同时通过冷媒水对饱和湿烟气进行冷却，使烟气中的水蒸气凝结为液态水，释放出汽化潜热，再利用余热回收冷凝节水装置回收这部分热量和水分，并使水分在换热管表面形成水膜，同时达到强化灰尘捕捉能力和冲洗已收集尘粒的作用，保证设备的除尘效率和长期工作稳定性。

2、本发明的余热回收冷凝节水装置对脱硫装置后烟气的整体除尘效率可以根据需要在40-95%之间设计，二次扬尘可以根本避免；可以有效彻底地解决现有脱硫装置石膏雨的问题，石膏颗粒去除效率可在80-98%之间选择设定；液态水去除效率超过80%；材料的选用可以使得设备腐蚀问题得到根本解决；设备结构设计可以避免堵灰结垢问题；冷凝水收集效率可以根据需求确定，一般在15-40%之间。

附图说明

图1为本发明的余热回收冷凝节水装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C向视图；

图5为图3的局部A的放大图，示出了本发明中换热管的支撑结构示意图。

【主要组件符号说明】

1 冷媒水进口 2 冷媒水出口

3 冲洗水接口 4 顶盖

5 阻流换热管栅 6 管栅支撑横梁

7 管栅支撑立柱 8 冲洗水母管

9 收水捕滴器 10 换热管

11 管夹 12 间距环

13 支撑杆 14 漏灰间隔

15 深入式冲洗水管 16 冲洗水喷嘴

具体实施方式

下面，结合附图与实施例，进一步地详细解释本发明的余热回收冷凝节水装置。

如图1～4所示，本发明的余热回收冷凝节水装置一般应用于能源环保行业，布置于湿法脱硫装置后的烟道中，它包括冷媒水进口1、冷媒水出口2、冲洗水接口3、顶盖4、阻流换热管栅5、管栅支撑横梁6、管栅支撑立柱7、冲洗水母管8、收水捕滴器9、换热管10。

所述的换热管10为U型管，垂直于烟道方向布置，其进水端与冷媒水进口1连通，出水端与冷媒水出口2连通。多个换热管10组成的管束垂直于烟道布置，形成阻流换热管栅5。所述换热管10由支撑装置固定。所述支撑装置包括位于阻流换热管栅5顶部的顶盖4；位于阻流换热管栅5两侧的管栅支撑横梁6及周围的管栅支撑立柱7；布置于管栅支撑横梁6之间的支撑杆13。所述冷媒水进口1和冷媒水出口2设置在顶盖4上。所述支撑杆13两侧通过管夹11固定有多个换热管10；以及用于调节多个换热管10之间间距的、设置于管夹11之间的间距环12；其中，布置于相邻支撑杆13的相邻侧的换热管10的管排之间设有漏灰间隔14。所述的收水捕滴器9由螺栓连接在管栅支撑横梁6上。所述阻流换热管栅5的原烟气侧设有水冲洗系统，净烟气侧设有收水捕滴器9。所述阻流换热管栅5、水冲洗系统及收水捕滴器9下方还设有集水槽。

其中，换热管10沿平行于烟气方向之间的管排间隔为换热管10外径的1.3-2倍，换热管10沿垂直于烟气方向之间的管排间隔为换热管10外径的1.5-3倍。

本实施例采用U型列管式的换热管10作为烟尘扰流阻拦件，并且作为换热元件，其管外径为5-10mm，壁厚为0.4-1.0mm。多个换热管10的管束垂直于烟道布置，形成阻流换热管栅5。并采用纵向氟塑料支撑管夹11固定，可以吸收管束的垂直方向膨胀位移，同时形成垂直方向的流动通道，保证凝结水和冲洗水能够直接流下，不发生聚集。

换热管10管材的选择：管材的选择需要考虑运行温度，耐磨损性能，管材抗蠕变性能等重要因素，最终确定选用氟塑料（FEP或者PFA）和聚丁烯两种材料，根据不同的工况选定。

换热管10管间距的确定：换热管10的管间距（包括沿平行于烟气方向以及垂直于烟气方向的管排间隔）通过实验数据确定，以保证最小的气侧阻力和除尘换热效果。

换热管10管排数量的确定：管束沿烟气流动方向的管排数量需要根据除尘效率要求和回收水量要求计算确定；管束沿垂直烟气流动方向的数量根据烟气阻力要求和除尘效率要求计算确定。

管板材料与管束的焊接工艺：采用多级导热一次焊接成型技术，保证堵管率小于千分之五。

本实施例中，所述支撑装置采用氟塑料防腐。所述收水捕滴器9由高镍基合金材料焊接而成，或由防腐蚀有机材料一次加工制作成型。

如图5所示，本实施例的支撑装置采用模块化设计的垂直悬挂结构，支撑杆13上设有孔，管夹11穿过支撑杆13上的孔，缠绕在支撑杆13上形成U型管夹11，其中U型管夹11之间设有间距环12。并且，所述支撑装置采用全氟塑料构件，避免腐蚀结垢，设计结构形成了通畅的垂直水流通道（漏灰间隔14），防止灰水聚集板结。

本实施例采用固定式高压水冲洗系统，对换热管10和收水捕滴器9进行在线水冲洗，冲洗水压在本实施例中达到0.8MPa，每8小时冲洗10～20秒，保证管栅表面的洁净。所述水冲洗系统，包括冲洗水接口3，与冲洗水接口3相连的冲洗水母管8，其中，冲洗水母管8上设有深入式冲洗水管15和冲洗水喷嘴16，可以冲洗到管束和捕滴器内部，保证良好的冲洗效果。

本实施例中的冷媒水采用电厂循环冷却水，温升为5-20℃。烟气温度下降2-3℃。

本实施例设有冷媒水前后温差在线测量装置和流量测量调节装置，保证有足够的水被凝结出来，从而保证足够的热量回收、水分回收和除尘效率。

本实施例设有前后压差在线测量装置，当烟气阻力达到设定上限时，自动开启水冲洗系统，直到烟气阻力达到设定下限。

本实施例的工作过程如下：将本实施例的余热回收冷凝节水装置布置在脱硫吸收塔后的烟道中，向U型列管式换热管10中通冷却水，形成阻流换热管栅5，使烟气降温水蒸气凝结，吸收水蒸气的汽化潜热，同时对烟气中的液滴和颗粒进行拦截，使其发生激烈的绕流和碰撞，液态颗粒包裹固态颗粒逐渐长大，并沾附在换热管10上，由于换热管10中通有冷媒水，在水蒸汽饱和状态下，冷媒水会导致烟气中的水蒸汽发生冷凝现象，换热管10的管外壁会形成足够厚度的水膜，不仅起到粘连灰尘的作用，还可以起到收集凝结水和冲洗换热管10的作用，换热器10的列管采用垂直布置方式且设有一定的漏灰间隔14，水膜会自上而下流动，将沾附的固态颗粒雾带下至集水槽中。集水槽可以与水处理系统相连接，将冲洗下来的灰浆和凝结水收集后送往水处理系统，由于收集的冷凝水是经过脱硫处理过的，所以实际污染物含量很低，经过简单的处理就可以作为脱硫的补充水使用。此外，本实施例还设有独立的水冲洗装置，当凝结水不能彻底清洁换热管10的表面时，可以开启水冲洗装置，保证换热面洁净，同时起到排灰的作用；同时本实施例的水冲洗装置也可以根据压差在线测量装置的检测结果开启，当烟气阻力达到设定上限时，自动开启水冲洗系统，直到烟气阻力达到设定下限。

Claims

1.一种余热回收冷凝节水装置，布置于烟道中，其特征在于：其包括冷媒水进口（1）、冷媒水出口（2）、收水捕滴器（9）以及换热管（10）；

其中，换热管（10）为U型管，垂直于烟道方向布置，其进水端与冷媒水进口（1）连通，出水端与冷媒水出口（2）连通；多个换热管（10）组成的管束垂直于烟道布置，形成阻流换热管栅（5）；所述收水捕滴器（9）、换热管（10）由支撑装置固定；

所述阻流换热管栅（5）的原烟气侧设有水冲洗系统，净烟气侧设有收水捕滴器（9）；

所述阻流换热管栅（5）、水冲洗系统及收水捕滴器（9）下方设有集水槽。

2.如权利要求1所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述支撑装置包括位于阻流换热管栅（5）顶部的顶盖（4），位于阻流换热管栅（5）两侧的管栅支撑横梁（6）及周围的管栅支撑立柱（7），布置于管栅支撑横梁（6）之间的支撑杆（13）；所述支撑杆（13）两侧通过管夹（11）固定多个换热管（10），间距环（12）设置于管夹（11）之间以调节多个换热管（10）之间的间距；布置于相邻支撑杆（13）的相邻侧的换热管（10）的管排之间设有漏灰间隔（14）。

3.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述换热管（10）沿平行于烟气方向之间的管排间隔为换热管（10）外径的1.3-2倍，沿垂直于烟气方向之间的管排间隔为换热管（10）外径的1.5-3倍。

4.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述支撑装置中，支撑杆（13）上设有孔，管夹（11）穿过支撑杆（13）上的孔，缠绕在支撑杆（13）上形成U型管夹，其中U型管夹之间设有间距环（12）。

5.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述水冲洗系统包括冲洗水接口（3），与冲洗水接口（3）相连的冲洗水母管（8），其中，冲洗水母管（8）上设有深入式冲洗水管（15）和用于冲洗收水捕滴器（9）的冲洗喷嘴（16）。

6.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述水冲洗系统的冲洗水压为0.8MPa，每8小时冲洗10～20秒。

7.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述支撑装置采用氟塑料防腐，所述换热管（10）采用氟塑料或聚丁烯材料制成。

8.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述收水捕滴器（9）由高镍基合金材料焊接而成，或由防腐蚀有机材料一次加工制作成型。

9.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述余热回收冷凝节水装置包括前后压差在线测量装置，和/或前后温差在线测量装置，和/或冷媒水流量测量及调节装置。

10.如权利要求1或2所述的余热回收冷凝节水装置，其特征在于：所述换热管（10）的管外径为5-10mm，壁厚为0.4-1.0mm。