CN105889963A - 一种用于湿法脱硫系统的换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于湿法脱硫系统的换热装置，适用于湿法脱硫系统，所述湿法烟气系统具有：入口烟道，干式静电除尘器及一出口烟道；包括：设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之前的一级换热吸热端；设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之后的二级换热吸热端；设置于出口烟道上的换热放热端；依次连通一级换热吸热端、二级换热吸热端、换热放热端及一级换热吸热端的一换热循环管道。通过利用烟气高温段自身热量加热低温段烟气，不需要外部热源，有效提高了除尘系统和脱硫系统工作性能，促进了烟气排放的扩散。

Description

一种用于湿法脱硫系统的换热装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及湿法烟气脱硫技术领域，具体涉及一种用于湿法脱硫系统的换热装置。

背景技术

随着全球经济的迅速发展，人们在享受其成果时也面临着严峻的环境问题，由燃煤电厂及工业锅炉产生的污染物是大气环境污染的主要来源。

《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》要求东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。到2020年，东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。

燃煤电厂和工业锅炉的烟气中含有大量的二氧化硫，直接排放会形成酸雨，造成严重环境污染，二氧化硫的治理工作已引起社会各界广泛关注。湿法脱硫是我国最主要的燃煤电站烟气二氧化硫排放控制技术。尤其是石灰石(或石灰)—石膏湿法脱硫工艺，为目前应用较为广泛的湿法烟气脱硫工艺。其以石灰石(或石灰)作吸收剂洗涤烟气中的二氧化硫生成亚硫酸钙，再与加入的空气进行氧化反应最后生成石膏，脱硫二氧化硫，净化烟气。整个反应过程均在脱硫吸收塔内完成，反应的最佳温度一般为50℃左右。

而采取例如石灰石(或石灰)—石膏湿法脱硫工艺对烟气进行脱硫处理以后，在我国局部地区出现了严重的“烟囱雨”现象，而且湿法脱硫后，烟气温度明显降低，导致烟气的抬升高度严重不足，烟气污染物扩散能力受到影响。另外，我国大部分地区现役的燃煤电厂和工业锅炉排出的烟气一般温度都在130～160℃，基本都超过原设计的经济排烟温度110℃，当排烟温度较高时，烟尘比电阻较高，导致设置于脱硫吸收塔的烟气入口前的静电除尘器的除尘效率也会随之降低，可能导致粉尘排放不达标，排放的烟气不但出现“烟囱雨”，还有可能出现冒“白烟”的现象。

针对上述情况，业内多采用设置气—气换热器(简称GGH)解决相关问题，设置GGH后，“石膏雨”问题可得到控制，但GGH投资及运行费用较高，且存在阻力高、腐蚀与堵塞严重等缺点。

中国发明专利申请CN 104633647 A公开一种可取消GGH的减排节能系统，具体包括依次串接于锅炉尾部烟道的空气预热器、高温换热器、低温换热器一段、干式静电除尘器、引风机、增压风机、低温换热器二段、脱硫塔、湿式电除尘器、低温换热器三段和烟囱；以及包括依次串接与冷二次风道的空气换热器和二次风机，所述二次风机输出端经所述空气换热器连接所述空气预热器的空气侧输入端；以及低压加热器、第一水泵、第二水泵及第三水泵等辅助装置，以期通过上述结构代替传统的GGH实现烟气换热功能，并合理利用排放烟气的余热。然而，该专利申请的技术方案包含了多个换热通道，其高温换热器所吸收热量，被引出烟气系统外加热锅炉给水，其低温换热器二段所吸收热量，被用于加热冷空气，低温换热器一段所吸收的热量被用于加热脱硫后的低温烟气，不仅增加了设备的投入成本，且烟气中的热量是分散传递的，不可避免的产生热量的逸散和损失，导致难以控制入口烟道及出口烟道中的烟气温度处于合理范围，从而无法使出口烟道中的烟气得到最佳的加热效果。此外，由于该方案系统复杂，在实施过程中导致系统改造内容过多，钢架支撑需求量急剧加大，导致其实际应用价值较低。事实上，为了达到该专利申请的说明书实施例中各低温换热器的理想的出口温度范围，如不加装外部的加热或控制装置，是难以实现的，这样一来又会增加额外的成本，并加大安装和维护的工作量，并降低系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的问题是，利用换热技术，通过吸收烟气高温段的热量，提高静电除尘器除尘效率，降低进入脱硫塔的烟气流量，降低脱硫塔建设投资，并在脱硫塔出口利用换热器所吸收的烟气高温段的热量对低温烟气进行加热，提高排烟温度，达到消除“烟囱雨”现象，提高烟气抬升高度，促进排烟污染物扩散的目的。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于湿法脱硫系统的换热装置，适用于湿法脱硫系统，所述湿法烟气系统具有：入口烟道，干式静电除尘器及一出口烟道；包括：

设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之前的一级换热吸热端；

设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之后的二级换热吸热端；

设置于出口烟道上的换热放热端；

依次连通一级换热吸热端、二级换热吸热端、换热放热端及一级换热吸热端的一换热循环管道。

进一步地，还包括设置于所述换热循环管道上的一介质增压泵。

进一步地，所述介质增压泵的入口连通换热放热端的出口，所述介质增压泵的出口连通二级换热吸热端的入口。

进一步地，所述一级换热吸热端、二级换热吸热端及换热放热端为列管布置。

进一步地，所述一级换热吸热端采取列管顺列布置，换热管采取防腐处理，最大热容量为18750千瓦。

进一步地，所述二级换热吸热端采取列管错列布置，最大热容量为11250千瓦。

进一步地，所述换热放热端采取列管顺列布置，换热管采取表面防酸腐蚀处理，最大热容量为3万千瓦。

进一步地，还包括一温度监测系统，包括设置于入口烟道及出口烟道中的多个温度传感器。

进一步地，还包括与介质增压泵及温度监测系统连接的一控制装置，用以控制介质流速。

本发明可以通过调节增压泵的工作能力，控制换热系统介质流速，并由此改变一级和二级换热系统从烟气中带走的热量，实现维持干式电除尘器入口烟气温度和脱硫塔入口烟气温度稳定的目的，达到控制系统换热量的效果，并维持干式静电除尘器和脱硫塔的工作性能稳定，防止静电除尘器腐蚀。控制装置可以用于监视系统运行状况，并可以根据辅助模块对换热系统进行控制功能升级，本发明的系统通过利用烟气高温段自身热量加热低温段烟气，不需要外部热源，有效提高了除尘系统和脱硫系统工作性能，促进了烟气排放的扩散。另外，整个换热体系为一整体循环，通过控制装置调节换热速率，无外部热交换，能够达到最佳的换热效果，并且相对于传统GGH系统或现有技术其他替代产品具有结构简单，制造、安装及维护的成本较低的优点，尤其适用于对于现有的湿法脱硫系统进行改造实施，具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明的用于湿法脱硫系统的换热装置的结构示意图。

附图标记说明：1-入口烟道；2-出口烟道；3-干式静电除尘器；4-一级换热吸热端；5-二级换热吸热端；6-换热放热端；7-介质增压泵；8-吸收塔。。

具体实施方式

本发明所述用于湿法脱硫系统的换热装置，针对我国大规模应用的湿法脱硫系统，采取换热方式，不借助外部热源，利用吸收烟气中的余热，加热脱硫塔后的低温烟气，达到提高静电除尘器和湿法脱硫系统工作性能，降低湿法脱硫塔建设投资，提高排烟温度，促进烟气污染物扩散的目的。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明的用于湿法脱硫系统的换热装置，适用于湿法脱硫系统，所述湿法烟气系统具有：入口烟道1，干式静电除尘器3及一出口烟道2。换热装置包括：设置于入口烟道1上，位于干式静电除尘器3之前的一级换热吸热端4；设置于入口烟道1上，位于干式静电除尘器3之后的二级换热吸热端5；设置于出口烟道2上的换热放热端6；依次连通一级换热吸热端4、二级换热吸热端5、换热放热端6及一级换热吸热端4的换热循环管道。

所述换热循环管道上的一介质增压泵7。介质增压泵7的入口连通换热放热端3的出口，出口连通二级换热吸热端2的入口。这样一来，使介质流通方向最有利于提高换热效率，这是因为，烟气在接触吸热端时，首先接触吸热端温度较高的一侧，随着烟气温度降低，其接触的吸热端的换热管的温度也在降低，在稳定的温差作用下，吸热端能够高效地吸收烟气中的热量。而烟气在接触放热端时，首先接触放热端温度较低的一侧，烟气稳定的被加热，能够获得最佳的加热效果。

上述一级换热吸热端4、二级换热吸热端5及换热放热端6均为列管布置。其中，一级换热吸热端4采取列管顺列布置，其换热管采取防腐处理，最大热容量为18750千瓦。二级换热吸热端5采取列管错列布置，最大热容量为11250千瓦。换热器放热端6采取列管顺列布置，换热管采取表面防酸腐蚀处理，最大热容量为3万千瓦。

通过上述的设置，在烟气进入干式静电除尘器3前，烟气温度为130-150℃，通过一级换热吸热端4吸收烟气中的热量，使进入干式静电除尘器3的烟气流速降低，并促进烟气中粉尘的凝并，提高干式静电除尘器3的除尘效率。一般可使电除尘工作烟气流速降低10％，出口粉尘浓度降低至15mg/m³，从而无需在烟气出口处额外设置湿式除尘器，也可达到国家排放标准。

经过干式静电除尘器3后的烟气，由二级换热吸热端5再次吸收热量，进一步降低烟气温度至75～80℃，经过两次降温后，进入吸收塔8的烟气体积流量将降低20％左右，由此可以达到降低湿法脱硫系统建设投资约15％左右。经过湿法脱硫后的烟气，经过换热放热端6进行加热，提高排烟温度至75～80℃，达到消除“烟囱雨”现象，提高烟气抬升高度，促进排烟污染物扩散的目的。

此外，本发明的装置还包括温度监测系统及与介质增压泵7及温度监测系统连接的一控制装置，用以控制介质流速。介质增压水泵7为内部换热介质的流动提供动力，并利用增压水泵的调节，控制系统换热速度，调节静电除尘器入口及湿法脱硫塔入口的烟气温度。温度监测系统包括设置于入口烟道及出口烟道中的多个温度传感器。为了满足自动调节需要。控制装置在系统硬件设施不变的情况下，通过完善的控制逻辑，实现系统功能的提升和优化，总体上讲：增压泵应为可调节变频泵，泵的流量受控于电除尘入口烟气温度信号，以维持电除尘入口温度不会太低，防止烟气温度过低对干式电除尘形成的腐蚀。

综上，本发明的装置通过换热，对分别进入干式静电除尘器3和吸收塔8的烟气进行分级吸热，提高了干式静电除尘器3和吸收塔8的工作性能，降低了烟气污染治理设施的建设投资，并利用烟气自身热量，加热经过脱硫后的烟气，提高了烟气抬升高度，促进了烟气中污染物的扩散。本发明不借助外部热量，达到了节能、环保的目的。另外，整个换热体系为一整体循环，通过控制装置调节换热速率，无外部热交换，能够达到最佳的换热效果，并且结构简单，制造、安装及维护的成本较低，尤其适用于对于现有的湿法脱硫系统进行改造实施，具有广泛的适用性。

需要说明的是，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，但凡依本发明权利要求书及说明书所作的简单的等同变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求所保护的范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利保护范围。

Claims (9)

1.一种用于湿法脱硫系统的换热装置，适用于湿法脱硫系统，所述湿法烟气系统具有：入口烟道，干式静电除尘器及一出口烟道；其特征在于，包括：

设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之前的一级换热吸热端；

设置于入口烟道上，位于干式静电除尘器之后的二级换热吸热端；

设置于出口烟道上的换热放热端；

依次连通一级换热吸热端、二级换热吸热端、换热放热端及一级换热吸热端的一换热循环管道。

2.如权利要求1所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，还包括设置于所述换热循环管道上的一介质增压泵。

3.如权利要求2所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，所述介质增压泵的入口连通换热放热端的出口，所述介质增压泵的出口连通二级换热吸热端的入口。

4.如权利要求1所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，所述一级换热吸热端、二级换热吸热端及换热放热端均为列管布置。

5.如权利要求1所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，所述一级换热吸热端采取列管顺列布置，换热管采取防腐处理，最大热容量为18750千瓦。

6.如权利要求5所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，所述二级换热吸热端采取列管错列布置，最大热容量为11250千瓦。

7.如权利要求6所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，所述换热放热端采取列管顺列布置，换热管采取表面防酸腐蚀处理，最大热容量为3万千瓦。

8.如权利要求1所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，还包括一温度监测系统，包括设置于入口烟道及出口烟道中的多个温度传感器。

9.如权利要求8所述的用于湿法脱硫系统的换热装置，其特征在于，还包括与介质增压泵及温度监测系统连接的一控制装置，用以控制介质流速。