CN108844090A - 节能型湿烟气引风设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能型湿烟气引风设备及控制方法。上述的节能型湿烟气引风设备包括：换热装置和引风机。换热装置的烟气出口连接引风机的烟气入口，换热装置用于将干态烟气降温到预设温度，使干态烟气转化为湿态烟气；引风机的烟气出口用于连接脱硫吸收塔的烟气入口，引风机用于对湿态烟气升压。通过换热装置大幅降低干态烟气的温度，将干态烟气降温为湿态烟气，从而大幅的减小烟气的体积流量，降低引风机的运行功率。在不降低压头大小的情况下，使引风机运行功率减小约10％‑20％，降低引风设备的电功耗，从而也降低了烟气处理系统的总功耗。

Description

节能型湿烟气引风设备及方法

技术领域

本发明涉及火电厂烟气处理技术领域，特别是涉及一种节能型湿烟气引风设备及方法。

背景技术

近年来，为增强环境保护，国家逐渐提高了对火力发电厂的环保排放标准，火力发电厂在烟气处理系统中加入了高效脱硝装置、高效脱硫装置和高效除尘装置等环保设备。

但是，随着环保设备的加入，烟气系统中烟气阻力逐步升高，烟气系统中对引风机压头的要求越来越高。以国内1000MW燃煤机组为例，早期机组中引风机的运行压头为4000Pa左右(BMCR工况)，设计压头为5000Pa左右(考虑风压选型裕量)。而增加各类低排放环保设备之后，引风机运行压头为9500Pa左右，设计压头为12000Pa左右。因为压头的增大，引风机的功率也更高，耗电量更多，从而导致火力发电厂烟气处理系统的耗电量增大，运行成本更高。

发明内容

基于此，有必要针对引风机耗电量大的问题，提供一种节能型湿烟气引风设备。

一方面，本发明实施例提供一种节能型湿烟气引风设备，包括：换热装置和引风机，

换热装置的烟气出口连接引风机的烟气入口，用于将干态烟气降温到预设温度，使干态烟气转化为湿态烟气；

引风机的烟气出口用于连接脱硫吸收塔的烟气入口，引风机用于对湿态烟气升压。

在其中一个实施例中，换热装置包括换热器和冷却介质流量调节单元，

换热器的烟气出口连接引风机的烟气入口；冷却介质流量调节单元设置在换热器的冷却介质入口，用于调节换热器中冷却介质的流量，控制换热器输出的烟气温度，使干态烟气转化为湿态烟气。

在其中一个实施例中，换热器为防腐蚀换热器，引风机为湿式引风机。

在其中一个实施例中，冷却介质流量调节单元为冷却介质流量调节阀。

在其中一个实施例中，还包括设置在换热器冷却介质入口的流量检测模块和设置在引风机烟气入口处的第一温度检测模块。

在其中一个实施例中，还包括控制模块、第一通信模块和第二通信模块，

第一通信模块电连接流量检测模块，用于将流量监测模块检测的流量数据发送到控制模块；

第二通信模块电连接第一温度检测模块，用于将第一温度检测模块检测的第一温度数据发送到控制模块；

控制模块电连接冷却介质流量调节阀，用于接收第一温度数据和流量数据，调节冷却介质流量调节阀的开度。

在其中一个实施例中，还包括设置在脱硫吸收塔内的液位检测模块和第三通信模块，

液位检测模块用于检测脱硫吸收塔内的液位高度；

第三通信模块和液位检测模块电连接，用于将液位检测模块检测的液位高度数据发送到控制模块。

在其中一个实施例中，还包括第四通信模块、设置在湿式引风机烟气出口的第二温度检测模块，

第四通信模块和第二温度检测模块电连接，用于将第二温度检测模块检测的第二温度数据发送到控制模块。

在其中一个实施例中，还包括第五通信模块、设置在换热器冷却介质入口的第三温度检测模块、第六通信模块以及设置在换热器冷却介质出口的第四温度检测模块，

第五通信模块和第三温度检测模块电连接，用于将第三温度检测模块检测的第三温度数据发送到控制模块；

第六通信模块和第四温度检测模块电连接，用于将第四温度检测模块检测的第四温度数据发送到控制模块。

另一方面，本发明实施例提供一种节能型湿烟气引风方法，包括步骤：

将干态烟气降温到预设温度，使干态烟气转化为湿态烟气；

对湿态烟气升压并输出。

上述的节能型湿烟气引风设备，通过换热装置将干态烟气降温为湿态烟气，从而大幅减小了烟气体积流量，在不降低引风机压头的条件下，使引风机的功率变得更低，减少引风机设备功耗约10％-20％，从而节省火力发电厂的运行成本。

附图说明

图1为一个实施例中节能型湿烟气引风设备的结构示意图；

图2为另一个实施例中节能型湿烟气引风设备的结构示意图；

图3为一个实施例中节能型湿烟气引风方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供一种节能型湿烟气引风设备，如图1所示，包括：换热装置10和引风机20。

换热装置10的烟气出口连接引风机20的烟气入口，用于将干态烟气降温到预设温度，使干态烟气转化为湿态烟气。引风机20的烟气出口用于连接脱硫吸收塔30的烟气入口，引风机20用于对湿态烟气升压。

具体的，现有的燃煤机组中的干态烟气的温度在90℃以上。干态烟气进入换热装置10进行冷却，降温到预设温度，这时干态烟气转化为湿态烟气输出。湿态烟气进入引风机20进行升压，升压后进入后级处理设备处理，最后由烟囱排入大气。燃煤机组烟气的酸露点通常在85摄氏度以上，水露点通常在45℃到50℃。湿态烟气是烟气温度在水露点温度或接近水露点温度的湿饱和状态烟气或接近湿饱和状态烟气。因此，换热装置10输出的湿态烟气的温度范围可以在35℃至80℃，从而预设温度的选取范围在35℃至80℃。进一步的，为防止湿态烟气中水的大量析出，同时兼顾引风系统运行的经济性，预设温度的选取范围可以设定在45℃至65℃。例如，预设温度选用55℃。

引风机20的功率由设备效率、压头和体积流量三大因素决定。在烟气处理系统设计时为了各设备协调运行，引风机20的设备效率和压头都有其客观要求，不能随意更改，但体积流量会随着烟气的温度而变化。本实施例提供的节能型湿烟气引风设备，通过换热装置10大幅降低干态烟气的温度，将干态烟气降温为湿态烟气，从而大幅减小烟气的体积流量，降低引风机20的运行功率。在不降低压头大小的情况下，可以使用功率更小的引风机20，引风机20的运行功率减小约10％-20％，降低引风设备的电功耗，从而也降低了烟气处理系统的总功耗。

在其中一个实施例中，如图2所示，换热装置10包括换热器11和冷却介质流量调节单元12。

换热器11的烟气出口连接引风机20的烟气入口；冷却介质流量调节单元12设置在换热器11的冷却介质入口，用于调节换热器11中冷却介质的流量，控制换热器11输出的烟气温度，使干态烟气转化为湿态烟气。

具体的，冷却介质流量调节单元12通过调节换热器11中流过的冷却介质的流量，可以控制换热器11将入口的干态烟气降温为湿态烟气输出。冷却介质的流量越大，冷却介质带走的热量越多，换热器11输入和输出的烟气温度差值越大；冷却介质的流量越小，冷却介质带走的热量越少，换热器11输入和输出的烟气温度差值越小。通过冷却介质流量调节单元12，可以控制换热器11烟气出口的烟气温度稳定在预设温度，使引风设备稳定运行。

在一个实施例中，换热器11为管壳式换热器，管壳式换热器中设置有换热管，冷却介质在换热管中流动吸热，烟气在换热管外流动放热，实现热交换。优选的，在管壳式换热器中将烟气的流向与冷却介质的流向反向设置，使冷却介质充分吸收烟气的热量。其中，冷却介质可以是凝结水、循环水或空气等。

采用换热器11将干态烟气降温为预设温度的湿态烟气，虽然能降低引风机20的功率，但湿态烟气较干态烟气而言，沾污和腐蚀性强很多，对换热器11和引风机20存在较大的腐蚀损耗。因此，进一步的，在一个实施例中，换热器11为防腐蚀换热器，引风机20为湿式引风机。

其中，防腐蚀换热器的换热管具有防腐蚀特性。在某些实施例中，换热管采用镀搪瓷管。在另一些实施例中，换热管采用耐腐蚀材料制成，如氟塑料或耐腐蚀合金材料等。湿式引风机指被升压的工质为湿态烟气(湿饱和或接近湿饱和状态的烟气)的引风机。湿式引风机中与湿态烟气接触的部件均采用耐腐蚀合金钢材料。防腐蚀换热器和湿式引风机都具有防腐蚀特性，湿态烟气通过时，设备的腐蚀损耗很小，能够长期稳定工作。

在一个实施例中，冷却介质流量调节单元12为冷却介质流量调节阀。具体的，冷却介质流量调节阀可以由现场工作人员手动调节，使换热器中冷却介质达到合适的流量，从而使换热器烟气出口的烟气达到预设温度。进一步的，冷却介质流量调节阀为电动调节阀，电动调节阀可以由工作人员在现场手动调节，也可以连接远端电控制设备，由远端电控制设备电控调节。

在一个实施例中，如图2所示，还包括设置在换热器11冷却介质入口的流量检测模块40和设置在湿式引风机烟气入口处的第一温度检测模块50。

其中，流量检测模块40是用于检测换热器11中冷却介质的流量的检测设备，第一温度检测模块50是用于检测烟气温度的检测设备。流量检测模块40和第一温度检测模块50都设置有可视化显示屏，能够显示其检测的实时数据。

具体的，现场工作人员可以通过观察第一温度检测模块50的显示屏，得知湿式引风机烟气入口处的烟气温度，判断是否需要调整湿式引风机烟气入口处的烟气温度。若需要调节，则手动调节冷却介质流量调节阀的开度，并配合观察流量检测模块40显示的流量变化和第一温度检测模块50显示的温度，使冷却介质流量调节阀达到合适的开度。

在一个实施例中，如图2所示，还包括控制模块60(图中未示出)、第一通信模块70和第二通信模块80。第一通信模块70电连接流量检测模块40，用于将流量监测模块检测的流量数据发送到控制模块60。第二通信模块80电连接第一温度检测模块50，用于将第一温度检测模块50检测的第一温度数据发送到控制模块60。控制模块60电连接冷却介质流量调节阀，用于接收第一温度数据和流量数据，调节冷却介质流量调节阀的开度。

具体的，设置在控制室的控制模块60接收第一通信模块70和第二通信模块80发来的流量数据和温度数据，显示在显示屏上供控制室的工作人员查看。工作人员若发现第一温度数据未到达预设温度，则通过控制模块60调节冷却介质流量调节阀的开度，使第一温度数据稳定在预设温度。通过设置控制模块60和通信模块，工作人员可以在控制室远程观测到第一温度检测模块50和流量检测模块40的检测结果，并远程调节冷却介质流量调节阀的开度。在某些实施例中，控制模块60可以是现有火电厂中DCS控制系统中的控制设备，或PLC控制系统中的控制设备。

预设温度越低，换热器11输出的湿态烟气的体积流量越小，湿式引风机的功耗也越小。但是当湿态烟气温度降低到一定数值以下，湿态烟气携带的热量无法将脱硫吸收塔30中用于除雾器冲洗而补充的工艺水全部汽化，导致脱硫吸收塔30内液位不再平衡，液位高度上升，甚至会出现塔内浆液溢流的事故。

因此，在一个实施例中，如图2所示，还包括设置在脱硫吸收塔30内的液位检测模块90和第三通信模块91。液位检测模块90用于检测脱硫吸收塔30内的液位高度。第三通信模块91和液位检测模块90电连接，用于将液位检测模块90检测的液位高度数据发送到控制模块60。

具体的，在脱硫吸收塔30内设置液位检测模块90和第三通信模块91，将脱硫吸收塔30内的液位高度数据发送到设置在控制室中的控制模块60，工作人员可以通过控制模块60的显示屏查看脱硫吸收塔30内的液位变化情况，判断脱硫吸收塔30内是否出现液位不平衡。当脱硫吸收塔30内液位不平衡时，工作人员可以通过控制模块60远程调节冷却介质流量调节阀的开度，使脱硫吸收塔30内的液位恢复平衡。

工作人员控制本实施例提供的节能型湿烟气引风设备时，使用一种节能型湿烟气引风设备控制方法，包括步骤：

步骤S210，调节冷却介质流量调节阀的开度，使换热器将干态烟气降温到预设温度，干态烟气转化为湿态烟气之后输出到湿式引风机烟气入口；

步骤S220，当湿式引风机烟气入口的烟气温度达到预设温度之后，若脱硫吸收塔内的液位未达到水平衡，则调节冷却介质流量调节阀的开度，使脱硫吸收塔内的液位达到水平衡；

步骤S230，当脱硫吸收塔内的液位水平衡之后，将湿式引风机烟气入口的烟气温度确定为平衡温度，控制湿式引风机烟气入口的烟气温度稳定在平衡温度。

具体的，在控制室的工作人员通过控制器远程控制冷却介质流量调节阀的开度，配合查看第一温度检测模块50检测的第一温度数据，使换热器11将干态烟气转化为湿态烟气，湿式引风机烟气入口出的烟气温度达到预设温度。之后，查看脱硫吸收塔30内的液位检测模块90检测的液位高度数据的变化情况，若液位高度发生变化，液位不再平衡，则根据液位变化相应的调节冷却介质流量调节阀的开度，使脱硫吸收塔30内的液位恢复平衡，查看第一温度检测模块50检测的第一温度数据，确定此时的第一温度数据为平衡温度。在之后的设备运行中，控制湿式引风机烟气入口的烟气温度保持在平衡温度。

在一个实施例中，还包括第四通信模块92、设置在湿式引风机烟气出口的第二温度检测模块93。第四通信模块92和第二温度检测模块93电连接，用于将第二温度检测模块93检测的第二温度数据发送到控制模块60。

具体的，湿式引风机对烟气升压的同时会使烟气温度升高10℃左右。第二温度检测模块93检测湿式引风机烟气出口的温度，并通过第四通信模块92发送到控制模块60显示。工作人员通过查看第一温度数据和第二温度数据，可以判断湿式引风机是否正常工作，及时发现设备故障，保证引风设备稳定运行。

在一个实施例中，还包括第五通信模块94、设置在换热器11冷却介质入口的第三温度检测模块96、第六通信模块95以及设置在换热器11冷却介质出口的第四温度检测模块97。第五通信模块94和第三温度检测模块96电连接，用于将第三温度检测模块96检测的第三温度数据发送到控制模块60。第六通信模块95和第四温度检测模块97电连接，用于将第四温度检测模块97检测的第四温度数据发送到控制模块60。

具体的，设置换热器11冷却介质入口的冷却介质与烟气入口的烟气、冷却介质出口的冷却介质与烟气出口的烟气，均存在一定的温度差值，这样有利于换热器11的设计和制造。例如，换热器11烟气入口的烟气温度在90℃，烟气出口的烟气温度在55℃，设置换热器11冷却介质出口的循环水温度在60℃至80℃，冷却介质入口的循环水温度在10℃至45℃。

通过第三温度检测模块96检测换热器11冷却介质入口的第三温度数据，经第五通信模块94发送到控制模块60，第四温度检测模块97检测换热器11冷却介质出口的第四温度数据，经第六通信模块95发送到控制模块60。在控制室的工作人员可以实时查看到换热器11冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质温度，及时发现故障，保证换热器11正常工作。

在一个实施例中，各检测模块分别通过数据采集卡连接通信模块，多个数据采集卡分别用于采集其连接的检测模块的检测数据。

在一个实施例中，如图2所示，换热装置10还包括设置在换热器11冷却介质出口的冷却介质关断阀13。冷却介质关断阀13可以由现场工作人员手动打开或关断，也可以连接远端电控制设备，由远端电控制设备电控打开或关断。在换热器11需要清空冷却介质时关断冷却介质关断阀13，隔离换热器11和水循环装置。

在一个实施例中，还包含设置在换热器11冷却介质入口的第一止回阀和设置在换热器11冷却介质出口的第二止回阀。第一止回阀和第二止回阀保证换热器11中冷却介质的流向只能由冷却介质入口流向冷却介质出口。

另一方面，本发明实施例还提供一种节能型湿烟气引风方法，如图3所示，包括：

步骤S310，将干态烟气降温到预设温度，使干态烟气转化为湿态烟气；

步骤S320，对湿态烟气升压并输出。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种节能型湿烟气引风设备，其特征在于，包括：换热装置和引风机，

所述换热装置的烟气出口连接所述引风机的烟气入口，用于将干态烟气降温到预设温度，使所述干态烟气转化为湿态烟气；

所述引风机的烟气出口用于连接脱硫吸收塔的烟气入口，所述引风机用于对所述湿态烟气升压。

2.根据权利要求1所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，所述换热装置包括换热器和冷却介质流量调节单元，

所述换热器的烟气出口连接所述引风机的烟气入口；所述冷却介质流量调节单元设置在所述换热器的冷却介质入口，用于调节所述换热器中冷却介质的流量，控制所述换热器输出的烟气温度，使干态烟气转化为湿态烟气。

3.根据权利要求2所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，所述换热器为防腐蚀换热器，所述引风机为湿式引风机。

4.根据权利要求3所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，所述冷却介质流量调节单元为冷却介质流量调节阀。

5.根据权利要求4所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，还包括设置在所述换热器冷却介质入口的流量检测模块和设置在所述引风机烟气入口处的第一温度检测模块。

6.根据权利要求5所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，还包括控制模块、第一通信模块和第二通信模块，

所述第一通信模块电连接所述流量检测模块，用于将所述流量监测模块检测的流量数据发送到所述控制模块；

所述第二通信模块电连接所述第一温度检测模块，用于将所述第一温度检测模块检测的第一温度数据发送到所述控制模块；

所述控制模块电连接所述冷却介质流量调节阀，用于接收所述第一温度数据和所述流量数据，调节所述冷却介质流量调节阀的开度。

7.根据权利要求6所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，还包括设置在所述脱硫吸收塔内的液位检测模块和第三通信模块，

所述液位检测模块用于检测所述脱硫吸收塔内的液位高度；

所述第三通信模块和所述液位检测模块电连接，用于将液位检测模块检测的液位高度数据发送到所述控制模块。

8.根据权利要求7所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，还包括第四通信模块、设置在所述湿式引风机烟气出口的第二温度检测模块，

所述第四通信模块和所述第二温度检测模块电连接，用于将所述第二温度检测模块检测的第二温度数据发送到所述控制模块。

9.根据权利要求8所述的节能型湿烟气引风设备，其特征在于，还包括第五通信模块、设置在所述换热器冷却介质入口的第三温度检测模块、第六通信模块以及设置在所述换热器冷却介质出口的第四温度检测模块，

所述第五通信模块和所述第三温度检测模块电连接，用于将所述第三温度检测模块检测的第三温度数据发送到所述控制模块；

所述第六通信模块和所述第四温度检测模块电连接，用于将所述第四温度检测模块检测的第四温度数据发送到所述控制模块。

10.一种节能型湿烟气引风方法，其特征在于，包括步骤：

将干态烟气降温到预设温度，使所述干态烟气转化为湿态烟气；

对所述湿态烟气升压并输出。