CN106678771A - 基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法。目前还没有一种能对锅炉烟气进行高效处理，降低排烟温度、加热低压加热器部分凝结水的该类技术。本发明节能环保一体化系统的特点是：包括暖风器、凝汽器、#1低加、#2低加、#3低加、#4低加和除氧器，低低温省煤器的烟气入口和烟气出口通过烟道分别与空气预热器的烟气出口和电除尘器的烟气入口连接；低低温省煤器的凝结水入口通过凝结水管道分别与#1低加的凝结水入口和#2低加的凝结水出口连接，凝结水出口通过凝结水管道与#4低加的凝结水出口连接。本发明能对锅炉烟气进行高效处理，降低排烟温度、加热低压加热器部分凝结水，达到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法，主要用于燃煤电站锅炉领域，能够回收烟气余热且减少电站锅炉污染物排放。
背景技术
国内很多燃煤电站锅炉由于设计制造、运行调整、煤种变更等诸多原因，导致锅炉排烟温度严重偏离了设计值，约高于设计值20℃-50℃。排烟温度偏高导致排烟热损失增加，锅炉效率降低，从而直接影响火电机组运行经济性，不利于节能。排烟温度升高，还会引起飞灰比电阻和烟气量增大，从而降低电除尘器的除尘效率，不利于环保。
在冬季工况时，空气预热器入口的一、二次风温度较低，容易引起空气预热器低温段腐蚀，尤其是现在国内很多机组都进行了脱硝改造，过低的一、二次风温度，极易引起空气预热器低温段的硫酸氢铵堵塞。
为克服上述问题，国内外出现了低低温电除尘技术和暖风器技术。
低低温电除尘技术是在空气预热器和电除尘器之间的烟道内布置一级烟气余热回收装置，将除尘器前的烟气温度降到烟气酸露点或酸露点以下，回收的烟气余热用来加热凝结水。低低温电除尘虽然可以提高除尘效率，降低污染物排放，却无法解决空气预热器低温段的腐蚀和堵塞问题。如公开号为CN103363536的中国专利中，公开了一种火力发电厂低低温电除尘系统，该低低温电除尘系统将电除尘器入口烟气降低至烟气酸露点或低于烟气酸露点，回收的烟气余热用于加热低压加热器的凝结水，从而提高机组经济性，达到节能的效果，但是却未能解决空气预热器低温段的腐蚀和堵塞问题。
常规暖风器技术是以蒸汽作为热源，利用蒸汽的汽化潜热，加热空气预热器入口的一、二次冷风，由于常规暖风器需要消耗部分蒸汽，影响机组经济性，且蒸汽型暖风器在疏水侧易出现运行问题，因此国内外出现了利用烟气余热作为暖风器热源的送风加热系统，如公开号为CN104930496的中国专利中，公开了一种燃煤机组低低温省煤器联合送风加热深度余热回收系统，该系统在静电除尘器前烟道内安装低低温省煤器高温段，在引风机出口至脱硫塔入口烟道内安装低低温省煤器低温段，低低温省煤器高温段与凝汽器凝结水管路连接，低低温省煤器低温段通过低低温省煤器低温段出水管道分别与一次风暖风器和二次风暖风器并联连接，一次风暖风器和二次风暖风器的出水管道与低低温省煤器低温段的低低温省煤器低温段回水管道连通，可将脱硫塔入口烟温深度降低到50℃左右，在取得节煤效益的同时，降低脱硫塔耗水量，大大提高电厂整体运行效益，但是该系统低低温省煤器低温段安装在脱硫塔前，温度降低到50℃左右，对金属材质的防腐要求很高，从而抬高了换热设备的投资成本，且无法从根本上避免低低温省煤器低温段的低温腐蚀问题。
综上所述，目前还没有一种可以对锅炉烟气进行高效处理，降低排烟温度、加热低压加热器部分凝结水，达到节能效果；提高除尘效率，减少污染物排放；解决空气预热器低温段腐蚀和堵塞；同时避免换热设备的低温腐蚀的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法。
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，可以对锅炉烟气进行高效处理，降低排烟温度、加热低压加热器部分凝结水，达到节能效果；提高除尘效率，减少污染物排放；解决空气预热器低温段腐蚀和堵塞；同时避免换热设备的低温腐蚀的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统包括沿烟气流动方向依次排列的空气预热器、低低温省煤器、电除尘器、引风机、氟塑料换热器、脱硫塔和烟囱，其结构特点在于：还包括暖风器、凝汽器、#1低加、#2低加、#3低加、#4低加和除氧器，所述低低温省煤器的烟气入口和烟气出口通过烟道分别与空气预热器的烟气出口和电除尘器的烟气入口连接，所述低低温省煤器的凝结水入口通过凝结水管道分别与#1低加的凝结水入口和#2低加的凝结水出口连接，该低低温省煤器的凝结水出口通过凝结水管道与#4低加的凝结水出口连接，所述电除尘器的烟气出口和引风机的烟气入口连接，所述氟塑料换热器的烟气入口和烟气出口分别与引风机的烟气出口和脱硫塔的烟气入口连接，该氟塑料换热器的热媒水入口和热媒水出口通过热媒水管道分别与暖风器的热媒水出口和热媒水入口连接，所述脱硫塔的烟气出口和烟囱连接，所述暖风器的壳侧与一次风冷风道和二次风冷风道连通，该暖风器和空气预热器连接。
作为优选，本发明所述低低温省煤器为H型鳍片管式气水换热器，该低低温省煤器采用模块化设计，高温段模块采用20#钢材质，低温段模块采用ND钢材质，所述低低温省煤器主要作用在于回收大量烟气余热加热低加回热系统的凝结水，从而替代了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益，该低低温省煤器的辅助作用在于降低电除尘器的烟气入口烟温，从而降低粉尘比电阻，提高电除尘器的除尘效率。
作为优选，本发明所述氟塑料换热器为U型光管式换热器，该氟塑料换热器安装在电除尘器之后、脱硫塔之前，作用在于吸收脱硫塔之前的烟气余热，将热量通过闭式循环水传递给暖风器壳侧的一次风和二次风，以提高进入空气预热器的冷风温度，预防空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞。
作为优选，本发明所述暖风器为气水换热器，采用20#钢材质，该暖风器安装在一次风和二次风冷风道内，作用在于对进入空气预热器入口的一次风和二次风进行预热，以提高进入空气预热器的冷风温度，预防空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞。
作为优选，本发明所述氟塑料换热器采用氟塑料作为换热材质，具有不腐蚀、不沾灰和密度小的氟塑料材质，以有效减轻设备重量、减小设备烟气阻力及提高设备的使用寿命；由于氟塑料优良的防腐性能，可以将脱硫塔入口烟温降低至保持脱硫塔水平衡的最低烟气温度，大大减少了脱硫塔的喷水量；该氟塑料换热器必须安装在电除尘器之后，因其耐磨性能不如金属；所述氟塑料换热器必须垂直悬挂在水平烟道上，以有效吸收因温度变化引起的热变形。
一种使用所述的节能环保一体化系统进行的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化方法，其特点在于：所述节能环保一体化方法的步骤如下：
从空气预热器出来的高温烟气被低低温省煤器冷却至90℃或90℃左右，从低加回热系统引出两路凝结水汇合成的凝结水温度为70℃或70℃左右，用来回收烟气余热，吸热后的凝结水温度升高至100℃以上，再重新引回低加系统，排挤了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益；
被低低温省煤器冷却至90℃或90℃左右的冷却烟气中，SO3与水蒸气结合成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽冷凝后形成硫酸液滴吸附在飞灰颗粒上，并随着飞灰颗粒进入电除尘器被脱除，从而避免了下游设备的低温腐蚀问题；同时，电除尘器入口烟气温度冷却至90℃或90℃左右后，大幅度提高了粉尘比电阻和电除尘的除尘效率，降低了粉尘排放；
经过引风机后的烟气有5℃或5℃左右的温升，故引风机出口的烟气温度为95℃或95℃左右，通过氟塑料换热器后，烟温被降至维持脱硫塔水平的最低烟气温度之上，这部分烟气热量被闭式循环水传递给暖风器侧的一、二次冷风，氟塑料换热器入口的闭式循环水温度为55℃以上，在氟塑料换热器内被烟气加热至70℃以上后进入暖风器，将热量传递给一、二次冷风，可将一、二次冷风温度提高至50℃以上，有效预防了空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞，同时，脱硫塔入口的烟气温度降低后，节约了脱硫塔的喷水量；
由于空气预热器入口的一、二次风温升高，导致空气预热器排烟温度升高，这部分烟气余热同样可以被低低温省煤器吸收而传递给低加凝结水。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、利用低低温省煤器将电除尘器入口烟温降低至90℃左右，将烟气余热加热低加系统的凝结水，可以排挤低加抽汽，提高机组经济效率，降低机组发电煤耗。2、低低温省煤器安装在电除尘器之前，将烟气温度降至酸露点以下，可以脱除烟气中大部分SO3，并提高电除尘器除尘效率，降低了污染物排放。3、在脱硫塔前安装一级氟塑料换热器，利用氟塑料换热器进一步深度回收烟气余热，可以完全避免换热器低温腐蚀现象的发生。4、将氟塑料换热器回收的烟气余热通过闭式循环水传递给空气预热器入口的一、二次冷风，可以有效解决空气预热器低温段的腐蚀和堵塞。5、基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统及方法可以实现节能减排一体化效果，同时解决空气预热器低温段腐蚀和堵塞问题。6、将基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器有机的耦合在一起，具有良好的耦合效果，结构简单，设计合理，构思独特，使用方便，市场前景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例中基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统的结构示意图。
图中：1-空气预热器、2-低低温省煤器、3-电除尘器、4-引风机、5-氟塑料换热器、6-脱硫塔、7-烟囱、8-暖风器、9-凝汽器、10-#1低加、11-#2低加、12-#3低加、13-#4低加、14-除氧器。
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，本实施例中基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统包括空气预热器1、低低温省煤器2、电除尘器3、引风机4、氟塑料换热器5、脱硫塔6、烟囱7、暖风器8、凝汽器9、#1低加10、#2低加11、#3低加12、#4低加13和除氧器14。
本实施例中的空气预热器1、低低温省煤器2、电除尘器3、引风机4、氟塑料换热器5、脱硫塔6和烟囱7沿烟气流动方向依次排列，低低温省煤器2的烟气入口和烟气出口通过烟道分别与空气预热器1的烟气出口和电除尘器3的烟气入口连接，低低温省煤器2的凝结水入口通过凝结水管道分别与#1低加10的凝结水入口和#2低加11的凝结水出口连接，该低低温省煤器2的凝结水出口通过凝结水管道与#4低加13的凝结水出口连接，电除尘器3的烟气出口和引风机4的烟气入口连接，氟塑料换热器5的烟气入口和烟气出口分别与引风机4的烟气出口和脱硫塔6的烟气入口连接，该氟塑料换热器5的热媒水入口和热媒水出口通过热媒水管道分别与暖风器8的热媒水出口和热媒水入口连接，脱硫塔6的烟气出口和烟囱7连接，暖风器8的壳侧与一次风冷风道和二次风冷风道连通，该暖风器8和空气预热器1连接。
本实施例中的低低温省煤器2为H型鳍片管式气水换热器，该低低温省煤器2采用模块化设计，高温段模块采用20#钢材质，低温段模块采用ND钢材质，低低温省煤器2主要作用在于回收大量烟气余热加热低加回热系统的凝结水，从而替代了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益，该低低温省煤器2的辅助作用在于降低电除尘器3的烟气入口烟温，从而降低粉尘比电阻，提高电除尘器3的除尘效率。
本实施例中的氟塑料换热器5为U型光管式换热器，该氟塑料换热器5安装在电除尘器3之后、脱硫塔6之前，作用在于吸收脱硫塔6之前的烟气余热，将热量通过闭式循环水传递给暖风器8壳侧的一次风和二次风，以提高进入空气预热器1的冷风温度，预防空气预热器1由于低温引起的腐蚀和堵塞。
本实施例中的暖风器8为气水换热器，采用20#钢材质，该暖风器8安装在一次风和二次风冷风道内，作用在于对进入空气预热器1入口的一次风和二次风进行预热，以提高进入空气预热器1的冷风温度，预防空气预热器1由于低温引起的腐蚀和堵塞。
本实施例中的氟塑料换热器5采用氟塑料作为换热材质，具有不腐蚀、不沾灰和密度小的氟塑料材质，以有效减轻设备重量、减小设备烟气阻力及提高设备的使用寿命；由于氟塑料优良的防腐性能，可以将脱硫塔6入口烟温降低至保持脱硫塔6水平衡的最低烟气温度，大大减少了脱硫塔6的喷水量；该氟塑料换热器5必须安装在电除尘器3之后，因其耐磨性能不如金属；氟塑料换热器5必须垂直悬挂在水平烟道上，以有效吸收因温度变化引起的热变形。
本实施例中基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化方法的步骤如下：
从空气预热器1出来的高温烟气被低低温省煤器2冷却至90℃左右，从低加回热系统引出两路凝结水汇合成的凝结水温度为70℃左右，用来回收烟气余热，吸热后的凝结水温度升高至100℃以上，再重新引回低加系统，排挤了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益；
被低低温省煤器2冷却至90℃左右的冷却烟气中，SO3与水蒸气结合成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽冷凝后形成硫酸液滴吸附在飞灰颗粒上，并随着飞灰颗粒进入电除尘器3被脱除，从而避免了下游设备的低温腐蚀问题；同时，电除尘器3入口烟气温度冷却至90℃左右后，大幅度提高了粉尘比电阻和电除尘的除尘效率，降低了粉尘排放；
经过引风机4后的烟气大约有5℃的温升，故引风机4出口的烟气温度为95℃左右，通过氟塑料换热器5后，烟温被降至维持脱硫塔6水平的最低烟气温度之上，这部分烟气热量被闭式循环水传递给暖风器8侧的一、二次冷风，氟塑料换热器5入口的闭式循环水温度为55℃以上，在氟塑料换热器5内被烟气加热至70℃以上后进入暖风器8，将热量传递给一、二次冷风，可将一、二次冷风温度提高至50℃以上，有效预防了空气预热器1由于低温引起的腐蚀和堵塞，同时，脱硫塔6入口的烟气温度降低后，节约了脱硫塔6的喷水量；
由于空气预热器1入口的一、二次风温升高，导致空气预热器1排烟温度升高，这部分烟气余热同样可以被低低温省煤器2吸收而传递给低加凝结水。
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 (6)
1.一种基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统，包括沿烟气流动方向依次排列的空气预热器、低低温省煤器、电除尘器、引风机、氟塑料换热器、脱硫塔和烟囱，其特征在于：还包括暖风器、凝汽器、#1低加、#2低加、#3低加、#4低加和除氧器，所述低低温省煤器的烟气入口和烟气出口通过烟道分别与空气预热器的烟气出口和电除尘器的烟气入口连接，所述低低温省煤器的凝结水入口通过凝结水管道分别与#1低加的凝结水入口和#2低加的凝结水出口连接，该低低温省煤器的凝结水出口通过凝结水管道与#4低加的凝结水出口连接，所述电除尘器的烟气出口和引风机的烟气入口连接，所述氟塑料换热器的烟气入口和烟气出口分别与引风机的烟气出口和脱硫塔的烟气入口连接，该氟塑料换热器的热媒水入口和热媒水出口通过热媒水管道分别与暖风器的热媒水出口和热媒水入口连接，所述脱硫塔的烟气出口和烟囱连接，所述暖风器的壳侧与一次风冷风道和二次风冷风道连通，该暖风器和空气预热器连接。
2.根据权利要求1所述的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统，其特征在于：所述低低温省煤器为H型鳍片管式气水换热器，该低低温省煤器采用模块化设计，高温段模块采用20#钢材质，低温段模块采用ND钢材质，所述低低温省煤器主要作用在于回收大量烟气余热加热低加回热系统的凝结水，从而替代了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益，该低低温省煤器的辅助作用在于降低电除尘器的烟气入口烟温，从而降低粉尘比电阻，提高电除尘器的除尘效率。
3.根据权利要求1所述的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统，其特征在于：所述氟塑料换热器为U型光管式换热器，该氟塑料换热器安装在电除尘器之后、脱硫塔之前，作用在于吸收脱硫塔之前的烟气余热，将热量通过闭式循环水传递给暖风器壳侧的一次风和二次风，以提高进入空气预热器的冷风温度，预防空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞。
4.根据权利要求1所述的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统，其特征在于：所述暖风器为气水换热器，采用20#钢材质，该暖风器安装在一次风和二次风冷风道内，作用在于对进入空气预热器入口的一次风和二次风进行预热，以提高进入空气预热器的冷风温度，预防空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞。
5.根据权利要求1所述的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化系统，其特征在于：所述氟塑料换热器采用氟塑料作为换热材质，具有不腐蚀、不沾灰和密度小的氟塑料材质，以有效减轻设备重量、减小设备烟气阻力及提高设备的使用寿命；由于氟塑料优良的防腐性能，可以将脱硫塔入口烟温降低至保持脱硫塔水平衡的最低烟气温度，大大减少了脱硫塔的喷水量；该氟塑料换热器必须安装在电除尘器之后，因其耐磨性能不如金属；所述氟塑料换热器必须垂直悬挂在水平烟道上，以有效吸收因温度变化引起的热变形。
6.一种使用如权利要求1-5任一权利要求所述的节能环保一体化系统进行的基于氟塑料换热器的暖风器与低低温省煤器耦合的节能环保一体化方法，其特征在于：所述节能环保一体化方法的步骤如下：
从空气预热器出来的高温烟气被低低温省煤器冷却至90℃，从低加回热系统引出两路凝结水汇合成的凝结水温度为70℃，用来回收烟气余热，吸热后的凝结水温度升高至100℃以上，再重新引回低加系统，排挤了部分低加抽汽，使抽汽可继续返回汽轮机做功，提高了机组经济效益；
被低低温省煤器冷却至90℃的冷却烟气中，SO3与水蒸气结合成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽冷凝后形成硫酸液滴吸附在飞灰颗粒上，并随着飞灰颗粒进入电除尘器被脱除，从而避免了下游设备的低温腐蚀问题；同时，电除尘器入口烟气温度冷却至90℃后，大幅度提高了粉尘比电阻和电除尘的除尘效率，降低了粉尘排放；
经过引风机后的烟气有5℃的温升，故引风机出口的烟气温度为95℃，通过氟塑料换热器后，烟温被降至维持脱硫塔水平的最低烟气温度之上，这部分烟气热量被闭式循环水传递给暖风器侧的一、二次冷风，氟塑料换热器入口的闭式循环水温度为55℃以上，在氟塑料换热器内被烟气加热至70℃以上后进入暖风器，将热量传递给一、二次冷风，可将一、二次冷风温度提高至50℃以上，有效预防了空气预热器由于低温引起的腐蚀和堵塞，同时，脱硫塔入口的烟气温度降低后，节约了脱硫塔的喷水量；
由于空气预热器入口的一、二次风温升高，导致空气预热器排烟温度升高，这部分烟气余热同样被低低温省煤器吸收而传递给低加凝结水。
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