CN104390207A - 一种低温烟道气热量回收及利用系统 - Google Patents

Abstract

一种低温烟道气热量回收及利用系统，在低温烟道内设置多个换热器管板，换热器管板是由换热管与管板强度焊接和贴胀连接组成的换热器管板，热器管板表面浇注有耐酸保温混凝土；多个换热器管板的进出口串联和并联连接；串联和并联的多个换热器管板的总进口和总出口由闭合管道连接在低温烟道外的热交换器上，在闭合管道上设置有循环泵、压力表，放气阀。本发明的优点是：该系统以现在锅炉行业已成熟的耐硫酸腐蚀换热元件、自动控制系统、换热面清洁技术为基础，通过完善热工工艺，并将各子系统合理的整合在一起，它既能有效地防止低温烟气对换热装置的腐蚀，又能实现锅炉低温烟气部分热量的回收及利用。

Description

一种低温烟道气热量回收及利用系统

技术领域

本发明属于锅炉烟气热量回收技术,特别涉及一种低温烟道气热量回收及利用系统。

背景技术

近年来，随着煤炭价格的不断攀升和国家对节能、减排力度的加大，势必导致以煤炭为燃料的企业生产成本日益增加，利润逐年下降。为了降低企业生产成本,增加企业利润, 最好的办法就是提高锅炉的热效率，减少煤炭的消耗量。

就燃煤锅炉而言，锅炉热效率的损失主要是由煤炭的不完全燃烧损失和排烟热损失造成。前者可通过改善燃烧方法降低热损失，而后者长期以来受烟气低温腐蚀的困扰，致使锅炉排烟温度一般取得较高，从而使烟气中的热量不能加以充分利用。一般来说，燃煤锅炉的排烟温度一般在150℃左右。而排烟温度每降低10℃－15℃，锅炉的热效率就能提高大约1％，也就是说锅炉的煤炭消耗量能够减少1％，由此可见对于大型电站锅炉或工业锅炉如果将这部分低温烟气的热量加以回收利用，每年节约的煤炭量和减少CO₂,SO₂,NO_x排放量是相当可观的，其经济效益和社会效益非常巨大。特别是当今，由于煤炭价格的快速飞涨，以煤炭为燃料的企业应该对锅炉低温烟气中的热量回收及利用给以重视，低温烟气中蕴藏着很大的经济利益。为了有利于企业的更进一步发展，降低生产成本，是到了向锅炉低温烟气要利润，要效益的时候了。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种低温烟道气热量回收及利用系统，该系统以现在锅炉行业已成熟的耐硫酸腐蚀换热元件、自动控制系统、换热面清洁技术等为基础，完善的热工工艺，并将各子系统合理的整合在一起，它既能有效地防止低温烟气对换热装置的腐蚀又能实现锅炉低温烟气部分热量的回收及利用。

本发明的技术方案：

一种低温烟道气热量回收及利用系统，由换热器管板组件、热交换器、补液装置和循环泵组成并通过管道串联构成闭合循环管路，在闭合管路上设置有循环泵、控制压力表和放气阀；换热器管板组件设置于低温烟道内，换热器管板组件由纵向串联、横向并联的多个换热器管板组成，换热器管板采用U型管换热器结构形式，其中换热管与管板采用强度焊接与贴胀连接，换热器管板表面浇注有耐酸保温混凝土，在换热器管板下方设置自动声波吹灰器和自动落灰装置，在烟气出口处设置有判断烟气露点检查管；热交换器设有进水口和出水口并分别设置阀门；补液装置由补液管道、阀门和补液泵组成，阀门分别设置于补液泵的进出口，补液管道与循环管路连接，补液泵通过导线与控制压力表连接。

该系统以现在锅炉行业已成熟的耐硫酸腐蚀换热元件、自动控制系统、换热面清洁技术为基础，完善的热工工艺，并将各子系统合理的整合在一起，它既能有效地防止低温烟气对换热装置的腐蚀又能实现锅炉低温烟气部分热量的回收及利用。

本发明的优点是：

1)进一步降低锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率，达到节能、减排和实现低碳经济的目的；

2)以发电锅炉的冷凝水或工业锅炉的补给水为冷却介质，对除氧器补给水进行预热，采用合理的热工艺，换热管表面在整个运行过程中（包括启，停）都保持一较高温度，烟气中的水蒸汽不会冷凝，防止了低温腐蚀情况的发生；

3)自动化程度高，可实现无人职守，在运行过程中，烟气温度、给水流量、吹灰、落灰及换热管表面温度均实现自动控制；

4)换热装置采用模块化设计，互换性强，在运行过程中，如其中一换热模块出现故障，仅需关闭该模块，整个系统仍能工作，不会出现停机处理的情况，同时由于采用了模块化设计理念，大大缩短了换热装置的安装及检修时间；

5)采用全密封设计，彻底杜绝了外界冷空气进入换热装置的可能，不会造成由于冷空气的漏入，而导致低温烟气中水蒸汽发生冷凝现象和烟气流量增加使得引风机负荷增大现象；

6)采用先进的吹灰技术，确保换热管表面在整个使用过程中保持清洁，换热管在整个使用过程中不存在结灰、渣的可能，确保锅炉正常运行；

7)换热装置的水系统与锅炉水系统完全隔离，运行压力低，安全隐患小；换热装置优化设计及布置，烟气阻力小；换热装置采用干法氮气保养，防止由于湿法保养时水中溶有的氧气对换热管发生氧腐蚀；

8)换热管材质使用耐硫酸腐蚀钢材，使用寿命长，换热元件采用翅片管，单位容积内布置的换热面大，换热装置的尺寸大大减少；

9)采用多重保护系统，如突然停电换热装置内水可能发生的汽化现象，寒冷天气下由于换热装置停运可能出现冰冻的现象。

附图说明

图1 为该低温烟道气热量回收及利用系统结构示意图

图2 为换热器管板结构主视图

图3 为换热器管板结构侧视图

图中：1.低温烟道   2.换热器管板   3.闭合管路   4.板式热交换器

5.循环泵   6.控制压力表   7.放气阀  8.补液管道  9.阀门  10.补液泵11.换热管   12.管板   13.耐酸保温混凝土   14.自动声波吹灰器

15.自动落灰装置   16.烟气露点检查管   17.进水口   18.出水口 。

具体实施方式

实施例：

一种低温烟道气热量回收及利用系统，如图1-3所示，由换热器管板组件、板式热交换器4、补液装置和循环泵5组成并通过管道串联构成闭合管路3，在闭合管路3上设置有循环泵5、控制压力表6和放气阀7；换热器管板组件设置于低温烟道1内，换热器管板组件由纵向三个串联、横向两排并联的六个换热器管板2组成，换热器管板2采用U型管换热器结构，其中换热管11与管板12采用强度焊接与贴胀连接，换热器管板2表面浇注有耐酸保温混凝土13，在换热器管板2下方设置自动声波吹灰器14和自动落灰装置15，在烟气出口处设置有判断烟气露点检查管16；板式热交换器4设有进水口17和出水口18并分别设置阀门；补液装置由补液管道8、阀门9和补液泵10组成，阀门9分别设置于补液泵10的进出口，补液管道8与闭合管路3连接，补液泵10通过导线与控制压力表6连接。

该低温烟气热回收系统的工艺分析:

该系统主要是利用锅炉低温烟道气的部分热量预热电厂或其它工矿企业的工艺设备所产生的冷凝水或除盐水，经预热后的凝结水或除盐水先进入热力除氧器，然后进入一次换热系统。本系统充分考虑了低温烟道气对换热装置的低温腐蚀作用，因此采用间接式余热回收系统。 

该系统由一次和二次换热系统组成。一次换热系统是低温烟气与换热装置内的循环水（除盐水或软化水）之间的热交换过程。二次换热系统是一次换热的热水与被要加热的冷凝水或除盐水之间的热交换过程。一次换热系统是由换热装置，循环水泵，补水定压装置，防汽化装置等组成。二次换热系统主要由板式换热器与加压泵组成。该系统工艺过程如下：

变频加压泵将给水输送到板式换热器与一次换热系统的高温出水进行热量交换，被加热的冷凝水或除盐水先进入热力除氧器，换热后的一次水进入一次换热系统。本系统在运行过程中必须控制一次换热装置后的排烟温度，当排烟温度低于120-150℃时，通过二次换热系统的变频加压泵调节，自动减少进入板式换热器的水流量，使排烟温度升高到规定值。当排烟温度高于设定值时，通过变频加压泵调节，自动增加进入板式换热器的水流量，使排烟温度减少到规定值。

一次换热系统的补水装置主要用于保证一次回水的压力和防止循环泵的汽蚀。该装置的工艺为：当一次水回水压力低于0.2-0.3MPa时，补水泵自动开启，对一次系统补水；当压力达到0.4MPa时，自动关闭补水泵。

当突然停电时，要手动打开防汽化水管网的阀门，确保一次换热装置内的压力高于其汽化压力。一次换热系统的防冻措施与ZJR系统相同。

换热装置:

本系统所用的换热装置直接放置在锅炉排烟烟道内或放置在旁通烟道内。换热装置采用模块化设计理念，即换热装置由若干个换热器管板组件并联组成一个换热单元，同时几个换热单元串联布置，从而实现低温烟气热量回收的目的。每个换热器管板组件与主进出水管连接并设有阀门。这样安装的目的是，当某一换热器管板组件发生故障时，可关闭该换热器或该换热单元，不会导致整个系统的停机。换热装置采用模块化设计，每个换热器整装出厂，便于安装和检修。

换热器管板组件与烟气接触部分采用耐酸保温混凝土浇注，目的防止烟气测管板的腐蚀，同时有利于管板的绝热。换热器基本换热元件为高频连续焊翅片管，无缝换热管与翅片的材料选用石化行业常用的耐硫酸腐蚀09CrCuSb钢（ND钢）。换热器的其它受压元件，如管板，管箱等材料分别为16MnⅡ和Q345R。

换热器管板组件可水平或垂直布置在烟道内。换热器与烟道连接采用压力容器密封结构形式设计，不存在冷空气漏入的可能。

本换热装置设置自动声波吹灰器，可确保换热装置的换热面在整个使用过程中换热面的清洁。

本换热装置设置自动落灰装置，落灰装置由两个汽缸分别进行压紧和开启。落灰装置的密封采用化工行业成熟使用的结构形式，同样不存在冷空气漏入的可能。

本换热装置在烟气出口处设置判断烟气露点检查管，其用于检查由于锅炉煤种的变化而出现的烟气不同漏点温度。同时也可以通过定期检验烟气露点检查管的腐蚀情况，科学合理地预测换热装置的检修时间。另为，定期检验烟气露点检查管，也可确定不发生低温腐蚀倾向时的排烟温度，从而为合理地确定燃烧不同煤种的排烟温度给出依据。

Claims (1)

1.一种低温烟道气热量回收及利用系统，其特征在于：由换热器管板组件、热交换器、补液装置和循环泵组成并通过管道串联构成闭合循环管路，在闭合管路上设置有循环泵、控制压力表和放气阀；换热器管板组件设置于低温烟道内，换热器管板组件由纵向串联、横向并联的多个换热器管板组成，换热器管板采用U型管换热器结构形式，其中换热管与管板采用强度焊接与贴胀连接，换热器管板表面浇注有耐酸保温混凝土，在换热器管板下方设置自动声波吹灰器和自动落灰装置，在烟气出口处设置有判断烟气露点检查管；热交换器设有进水口和出水口并分别设置阀门；补液装置由补液管道、阀门和补液泵组成，阀门分别设置于补液泵的进出口，补液管道与循环管路连接，补液泵通过导线与控制压力表连接。