CN110425561A - 一种利用凝结水回热加热烟气的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用凝结水回热加热烟气的装置，包括烟气管道、余热利用装置、锅炉尾部设备、以及烟气再热装置，所述余热利用装置与所述烟气再热装置均被设置为可与所述烟气管道进行热交换；所述余热利用装置与所述烟气再热装置设置于所述锅炉尾部设备的两侧。本装置利用低压加热器凝水侧出口的凝结水作为补充热源，将低压加热器出口的凝结水引出一定流量至烟气再热装置，该凝结水经烟气再热装置与烟气换热后回流至低压加热器进口，与原低压加热器进口凝结水混合后一起进入低压加热器加热，再经低加热器流出，完成循环。本发明还公开了一种利用凝结水回热加热烟气的装置的控制方法。

Description

一种利用凝结水回热加热烟气的装置及方法

技术领域

本发明涉及发电厂领域，尤其涉及一种利用低压加热器出口凝结水深度加热烟气的装置及方法。

背景技术

湿法脱硫是燃煤电厂脱硫的主要技术，大型燃煤机组基本都采用湿法脱硫，我国占91％左右。饱和湿烟气从烟囱排出与温度较低的环境空气混合降温，其中水蒸汽过饱和凝结，对光线产生折射、散射，使烟羽呈现出白色或者灰色的“湿烟羽”(俗称“大白烟”)。随着雾霾天气在我国日益频繁的出现,“大白烟”现象引起了广泛关注，视觉污染严重，对周围环境和居民生活造成严重影响。

2017年6月，上海市出台《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求(试行)》，要求“燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”，即通过采取相应技术控制烟囱出口的烟气排放温度和降低烟气含湿量，收集烟气中过饱和水蒸汽中水分，减少烟气中可溶性盐、硫酸雾、有机物等可凝结颗粒物的排放。

目前湿烟羽治理技术可归纳为三大类:加热类、冷凝类、冷凝再热类。加热类和冷凝加热类的烟气加热技术是对脱硫出口的湿饱和烟气进行加热，使得烟气相对湿度远离饱和湿度曲线。

加热技术按换热方式分为两大类：即间接换热与直接换热。间接换热的主要代表技术有：回转式GGH、管式GGH、热管式GGH、MGGH、蒸汽加热器等。直接换热的主要代表技术有：热二次风混合加热、燃气直接加热、热空气混合加热等。

其中MGGH利用了脱硫塔或电除尘前的烟气余热利用装置从烟气中吸收的烟气余热来加热经过脱硫塔后的烟气，使经过脱硫塔后的烟气提升到所需温度，相比其他方法更为节能。但实际应用过程中，由于机组负荷的变化以及环境温度和湿度的变化，仅靠烟气余热利用装置中的热量常常不足以将烟气温度提升到相应环境参数下的应达值。因此除烟气余热利用装置外，机组需要提供其他热源来辅助加热经脱硫塔后的烟气。而目前的辅助热源主要为汽机高压缸排汽或其他辅助蒸汽汽源，辅助热源的投入使得系统能耗增加，湿烟羽治理成本上升。因此需要一种技术方法使机组既能为烟气提供足够的热量，保证烟气温度，同时又有比较小的能量损失。

目前存在另一个更严重的问题是，对于烟气加热技术的更新，不仅仅需要应用在新建电厂中，对于更多的已建成使用的电厂，同样需要更新烟气加热技术，以消除排放的烟气湿度饱和带来的可见湿烟羽。因此，本领域技术人员需要开发一种利用凝结水回热加热烟气的装置及方法，本装置需要基于现有发电厂已有的设备、管道，改造成本小，并尽量增加能量利用率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，在湿烟羽治理过程中，仅靠烟气余热利用装置中的热量常常不足以将烟气温度提升到相应环境参数下的应达值的技术问题；还需要解决，电厂的技术更新不能独立进行，而必须在电厂现有的设备、管道基础上加以改造的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用凝结水回热加热烟气的装置，包括烟气管道、余热利用装置、锅炉尾部设备、以及烟气再热装置，，所述余热利用装置与所述烟气再热装置均被设置为可与所述烟气管道内烟气进行热交换；所述余热利用装置与所述烟气再热装置设置于所述锅炉尾部设备的两侧；烟气通过所述烟气管道，依次流经所述余热利用装置、所述锅炉尾部设备、所述烟气再热装置。

进一步地，所述余热利用装置与所述烟气再热装置之间，可以进行热交换。

进一步地，所述余热利用装置包括低压加热器、凝结水主管道、凝结水第一分支管道、增压泵、流量调节阀；所述低压加热器用于为凝结水提供热量，所述凝结水通过所述凝结水第一分支管道，与所述烟气管道进行热交换，加热所述烟气；所述凝结水第一分支管道与所述凝结水主管道相连，使得所述凝结水可以循环加热。

进一步地，所述增压泵设置于所述第一分支管道中，用于将所述凝结水泵至所述烟气管道处。

进一步地，所述流量调节阀用于控制所述凝结水的流量，以控制所述烟气的温度。

进一步地，所述凝结水第一分支管道与所述凝结水主管道选用相同材质。

进一步地，所述凝结水第一分支管道与所述凝结水主管道的管道直径与管壁厚度根据凝结水压力之间的关系满足《DL/T5054 2016火力发电厂汽水管道设计规范》管道组成件的规定。

进一步地，所述低压加热器的数量为2个，分别为第一低压加热器与第二低压加热器。

进一步地，所述余热利用装置还包括凝结水第二分支管道，所述凝结水第一分支管道与所述第一低压加热器相连，所述凝结水第二分支管道与所述第二低压加热器相连。

进一步地，所述凝结水第二分支管道与所述凝结水主管道选用相同材质。

本发明还公开了一种利用凝结水回热加热烟气的方法，采用上述的利用凝结水回热加热烟气的装置，，具体包括以下步骤：

步骤1、计算所需热量：根据所述烟气目前的温度与所述烟气需要达到的温度之间的差，以及烟气流量，计算得到加热烟气所需的热量；

步骤2、确定凝结水流量：根据所述余热利用装置中原本的凝结水温度与所述低压加热器出口的凝结水温度之间的差，计算得到所需凝结水的流量；

步骤3、控制凝结水的流量：通过选择与流量相匹配的所述增压泵以及所述流量调节阀，调节所述凝结水的流量；

步骤4、重复以上步骤1-步骤3，完成对烟气的加热控制步骤。

相比于现有技术，本发明至少具有以下优点：

1、本发明利用第一低压加热器出口引出的凝结水作为补充热源对烟气进行加热，并在换热后回流至第一低压加热器进口，比利用蒸汽补充加热或热二次风与烟气混合加热更为节能；

2、本发明利用低压加热器出口引出的凝结水作为补充热源与烟气进行换热，低压加热器出口凝结水相比于机组高压缸排汽或辅汽为更低品位热源，利用低品位热源对烟气进行加热具有更好的节能效果；

3、本发明从低压加热器出口引出一定流量的凝结水经烟气换热器后回流至A3低压加热器进口，提高了通过低压加热器的凝结水流量，使低压加热器抽汽流量增加，增加的抽汽流量作功能力有所损失，但其排汽损失减少，机组整体循环效率影响甚小。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中，传统电厂改造前的烟气侧系统结构示意图；

图2是本发明一个较佳实施例中，采用单路低压加热器的烟气侧系统结构示意图；

图3是本发明另一个较佳实施例中，采用双路低压加热器的烟气侧系统结构示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

现有技术中的常规电厂的烟气侧系统结构示意图如图1所示。包括烟气管道1，烟气管道1中的箭头表示烟气的流向。烟气首先流过余热利用装置2，与余热利用装置2进行热交换，然后通过锅炉尾部设备3。锅炉尾部设备3可以为电除尘、引风机、增压风机、吸收塔、烟气冷凝器等不同设备的组合。烟气通过锅炉尾部设备3后，通过烟气再热装置4。烟气再热装置4与余热利用装置2之间可以进行热交换。烟气再热装置4对烟气进行进一步加热，使得烟气排放时满足排放的标准。然而，现有技术中，仅通过余热利用装置2提供的热量，还不足以提供足够的热量，使得烟气达到需要的温度。如果采用高压缸排汽或其他辅助蒸汽、热二次风补充加热等措施，节能效果不好。因此本发明提出如下技术方案。

实施例1：

如图2所示，本实施例通过分支管道，将原本没有关联的低压加热器管道与烟气再热装置4相连。低压加热器可以是多个，在图2中标为A1，A2，A3，A4。本实施例在低压加热器A3凝结水出口管道上增加一路分支管道，介质经增压泵流至烟气再热装置4凝结水进水管道处，与从余热利用装置2中吸收热量后的凝结水混合后一起进入烟气再热装置4，提高了进入烟气再热装置4的凝结水温度，可将烟气加热至所需温度，凝结水最后回流至低压加热器A3进口。在分支管道中还可以加入流量调节阀，以便对凝结水的流量进行调节，起到控制烟气温度的作用。

实施例2：

如图3所示，如果采用前述低压加热器A3出口凝结水仍然无法使得烟气达到所需温度，则需要进一步增加凝结水的流量。可在低压加热器A4凝结水出口管道上增加一路分支管道，并引至上述增压泵前。在需要的条件下，可以通过切换，引出一定流量的低压加热器A4出口凝结水，进入烟气再热装置4，使其凝结水温度进一步提高，从而达到提高烟气温度的目的。

为了精确控制烟气的温度，还需要一种利用凝结水回热加热烟气的控制方法：

首先根据烟气目前的温度与烟气需要达到的目标温度之间的差，以及烟气流量，计算烟气所需吸热量；根据余热利用装置2中原本的凝结水温度与所述低压加热器A3出口的凝结水温度之间的差，确定低压加热器A3出口引至烟气再热装置4的流量。然后根据该流量选择低压加热器A3凝结水出口分支管道的管径，管壁厚度可根据凝结水压力进行选取，具体选型可根据《DL/T5054 2016火力发电厂汽水管道设计规范》。分支管道的材质与主管道相同。选择与管道相匹配的流量调节阀，并根据流量选择合适的增压泵，依照图2或者图3中的连接方式进行连接，连接处釆用焊接工艺。低压加热器A4凝结水出口的分支管道管径的选择方法与低压加热器A3凝结水出口分支管道管径的选择方法相同。

需进一步说明的是，本发明同样也适用于其他使用加热法或冷凝加热法消除湿烟气的系统。凡是在湿烟气处理环节中需要提升脱硫出口烟气温度的，均可应用本发明中提供的技术方法。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用凝结水回热加热烟气的装置，包括烟气管道、余热利用装置、锅炉尾部设备、以及烟气再热装置，其特征在于，所述余热利用装置与所述烟气再热装置均被设置为可与所述烟气管道内烟气进行热交换；所述余热利用装置与所述烟气再热装置设置于所述锅炉尾部设备的两侧；烟气通过所述烟气管道，依次流经所述余热利用装置、所述锅炉尾部设备、所述烟气再热装置。

2.如权利要求1所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述余热利用装置与所述烟气再热装置，可以进行热交换。

3.如权利要求2所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述余热利用装置包括低压加热器、凝结水主管道、凝结水第一分支管道、增压泵、流量调节阀；所述低压加热器用于为凝结水提供热量，所述凝结水通过所述凝结水第一分支管道，与所述烟气管道进行热交换，加热所述烟气；所述凝结水第一分支管道与所述凝结水主管道相连，使得所述凝结水可以循环加热。

4.如权利要求3所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述增压泵设置于所述第一分支管道中，用于将所述凝结水泵至所述烟气管道处。

5.如权利要求3所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述流量调节阀用于控制所述凝结水的流量，以控制所述烟气的温度。

6.如权利要求3所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述凝结水第一分支管道与所述凝结水主管道选用相同材质。

7.如权利要求3所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述低压加热器的数量为2个，分别为第一低压加热器与第二低压加热器。

8.如权利要求7所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，所述余热利用装置还包括凝结水第二分支管道，所述凝结水第一分支管道与所述第一低压加热器相连，所述凝结水第二分支管道与所述第二低压加热器相连。

9.一种利用凝结水回热加热烟气的方法，采用如权利要求7所述的利用凝结水回热加热烟气的装置，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、计算所需热量：根据所述烟气目前的温度与所述烟气需要达到的温度之间的差，以及烟气流量，计算得到加热烟气所需的热量；

步骤2、确定凝结水流量：根据所述余热利用装置中原本的凝结水温度与所述低压加热器出口的凝结水温度之间的差，计算得到所需凝结水的流量；

步骤3、控制凝结水的流量：通过选择与流量相匹配的所述增压泵以及所述流量调节阀，调节所述凝结水的流量；

步骤4、重复以上步骤1-步骤3，完成对烟气的加热控制步骤。