CN110726153A - 一种燃煤电厂烟气消白系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂烟气消白系统及方法，属于燃煤电厂烟羽治理领域。本发明包括空预器旁路系统、烟气冷凝‑再热系统、凝结水加热系统和热媒水循环系统，通过设置空预器旁路烟道和利用旁路烟道上的烟气冷却器回收烟气热量，以热媒水的闭式循环实现烟气冷凝器后烟温的提升、汽机凝结水的加热、除尘器入口烟温的降低，具有系统灵活性高、烟气再热器出口烟温调节范围宽、烟气消白效果好等优点，能在特殊情况下解决除尘器入口无法布置低温省煤器的问题，具有较好的应用前景。

Description

一种燃煤电厂烟气消白系统及方法

技术领域

本发明涉及燃煤电厂烟羽治理领域，具体涉及一种燃煤电厂烟气消白系统及方法。

背景技术

目前国内绝大部分燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫装置进行SO₂的控制，经过脱硫后的净烟气处于湿饱和状态，温度在45~55℃，含有大量水蒸气，烟气采用湿烟囱排放后会在烟囱出口处产生“白烟”现象。针对“白烟”的治理，不同地区采用不同的技术措施，主要有烟气直接再热法、冷凝除湿法和冷凝-再热法。由于烟气冷凝-再热法消白效果好，能够协同脱除固体颗粒物、可溶性盐及可凝结颗粒物等，具有较好的应用前景。通常冷凝-再热工艺采用MGGH与烟气冷凝器相结合的方式进行设计，在除尘器入口烟道或脱硫塔原烟道设置低温省煤器，在脱硫后的净烟道设置烟气再热器，烟气冷凝器位于脱硫塔与烟气再热器之间，先利用烟气冷凝器进行降温除湿，再利用空预器出口的烟气余热加热烟气冷凝器出口的净烟气，以提高净烟气的不饱和度，达到消白目的。

在除尘器入口烟道加装低温省煤器余热利用装置，对空间布置有严格要求。有些机组存在空预器与除尘器之间空间狭小，除尘器前端烟道不平直，风机承受阻力增加的能力有限等问题，无法布置低温省煤器。在脱硫塔原烟道布置低温省煤器虽然能够实现烟气余热的利用，但不利于前端除尘器入口烟温的控制，影响除尘设备的性能。还有些机组因空预器本身设计偏小，或空预器长期运行而出现较严重的积灰、堵塞和腐蚀等问题，致使排烟温度高达160~170℃，对后部的除尘器（包括电除尘器、袋式除尘器）和脱硫系统的正常运行将产生较不利的影响。针对排烟温度较高的机组，不仅可以考虑在除尘器入口烟道或脱硫塔原烟道布置低温省煤器回收烟气余热，也可以考虑在空预器旁路烟道上布置烟气冷却器的技术来降低除尘器入口烟温，并对回收的热量加以充分利用，如用于加热汽机凝结水，提高脱硫后净烟气的温度。

发明内容

本发明的目的是针对当前一些燃煤电厂存在排烟温度较高，烟气消白治理中无法合理布置烟气余热利用装置用于脱硫后净烟气温度的提升且净烟气温度提升的范围较窄，烟温调节的灵活性差等问题，提出了一种燃煤电厂烟气消白系统及方法，具体如下：

一种燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：包括空预器旁路系统、烟气冷凝-再热系统、凝结水加热系统和热媒水循环系统；所述空预器旁路系统包括空预器旁路入口烟气挡板、烟气冷却器和空预器旁路出口烟气挡板，所述空预器旁路入口烟气挡板烟囱设置在空预器旁路烟道的始端，所述烟气冷却器布置于空预器旁路入口烟气挡板的下游，所述空预器旁路出口烟气挡板设置在空预器旁路烟道的末端，所述空预器旁路烟道的始端和末端分别与SCR烟气脱硝装置的烟气出口和除尘器的烟气进口连通，所述SCR烟气脱硝装置的烟气出口还与空预器连接，所述空预器与除尘器连接，所述除尘器与脱硫塔连接；所述烟气冷凝-再热系统包括烟气冷凝器和烟气再热器，所述烟气冷凝器布置于脱硫塔后的净烟道，所述烟气再热器布置于烟气冷凝器和烟囱之间的烟道；所述凝结水加热系统包括凝汽器、一号低压加热器、二号低压加热器、板式换热器和三号低压加热器，所述凝汽器设置在一号低压加热器的上游，所述二号低压加热器设置在一号低压加热器的下游，所述板式换热器的凝结水进水管与二号低压加热器的出水支管相通，所述三号低压加热器设置在二号低压加热器的下游，且三号低压加热器的出水支管与板式换热器的凝结水出水管相通；所述热媒水循环系统包括热媒水循环泵、热媒水总管路电动阀、烟气再热器入口热媒水管路电动阀和板式换热器入口热媒水管路电动阀，所述热媒水循环泵和热媒水总管路电动阀设置在热媒水总管路上，所述热媒水总管路电动阀位于热媒水循环泵的下游，所述烟气再热器入口热媒水管路电动阀设置在烟气再热器的入口热媒水管路的始端，所述板式换热器入口热媒水管路电动阀设置在板式换热器的入口热媒水管路的始端，所述烟气冷却器的出水口与烟气再热器的入口热媒水管路的始端以及板式换热器的入口热媒水管路的始端连通。

进一步的，在空预器旁路系统中，所述空预器旁路入口烟气挡板和所述空预器旁路出口烟气挡板能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节；关闭所述空预器旁路入口烟气挡板和所述空预器旁路出口烟气挡板能实现所述烟气冷却器的离线检修。

进一步的，所述烟气冷却器中换热管采用H型翅片管，其材质选用20G或ND钢，并配备蒸汽吹灰器，采取一定的防磨措施；通过合理设计空预器烟气旁路挡板开度范围、优化烟气冷却器选型，保证空预器旁路烟道出口烟温与空预器出口烟温基本一致。

进一步的，在烟气冷凝-再热系统中，所述烟气冷凝器以水作为冷源与饱和湿烟气进行换热，冷却水采用闭式循环，换热管采用光管型式，其材质选用2205双相钢、氟塑料、钛管、氟塑钢等；所述烟气再热器中换热管采用光管或鳍片管，其材质选用2205双相钢、316L、氟塑料等。

进一步的，在凝结水加热系统中，所述板式换热器中管内走凝结水，换热管采用U型管，其材质选用304钢；进入所述板式换热器的凝结水不限于只从所述二号低压加热器出口引出，再与所述三号低压加热器出口凝结水汇合，低压加热器凝结水的引出和汇入形式具有多样性。

进一步的，所述热媒水循环系统还配备有热媒水箱和补水泵，用于维持热媒水循环系统的正常运行；所述热媒水循环泵两运一备，选用离心泵；所述热媒水总管路电动阀、所述烟气再热器入口热媒水管路电动阀和所述板式换热器入口热媒水管路电动阀能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节，用于调节和分配循环回路的热媒水流量；所述热媒水总管路电动阀位于所述热媒水循环泵出口，运行中两只热媒水总管路电动阀的开度保持一致。

所述的燃煤电厂烟气消白系统的烟气消白方法如下：通过SCR烟气脱硝装置处理后的烟气大部分进入空预器加热锅炉一次风、二次风，小部分烟气流经空预器旁路入口烟气挡板，再进入烟气冷却器进行冷却，经热媒水冷却后的烟气流经空预器旁路出口烟气挡板并与空预器出口的烟气汇合后进入除尘器和脱硫塔；脱硫塔出口的饱和湿烟气在烟气冷凝器中进行冷凝除湿处理，其中的水蒸气以凝结水的形式析出，烟气的相对湿度仍为100%，但绝对含湿量有一定程度的降低，离开烟气冷凝器的烟气进入烟气再热器，被热媒水加热升温，烟气的相对湿度降低，处于不饱和状态的烟气经烟囱排入大气，实现“白烟”的消除；在达到消白目的的同时，为了充分利用空预器旁路烟道的余热，从烟气冷却器引出一股热媒水对汽机凝结水进行加热，从而排挤低压加热器抽汽，具体流程为：来自凝汽器的凝结水经凝结水泵输送至低压加热器，从二号低压加热器的出口引出一股凝结水进入板式换热器，通过水水换热形式将凝结水加热升温，加热后的凝结水返回三号低压加热器的出口并进入下一级低压加热器；整个烟气消白系统的运转通过热媒水在管路中的闭式循环来实现，热媒水经过烟气再热器和板式换热器的冷却后，汇合并进入热媒水总管路，由热媒水循环泵输送，通过热媒水总管路电动阀来控制管路循环流量，并结合空预器旁路入口烟气挡板的开度调节，使烟气冷却器的出口烟温控制在合理水平。

烟气再热器和板式换热器可采用并联或串联方式布置。

烟气再热器和板式换热器并联时，经过烟气冷却器的加热，热媒水温度升高，并分成两条支路，一路热媒水经由烟气再热器入口热媒水管路电动阀的控制进入烟气再热器，另一路热媒水经由板式换热器入口热媒水管路电动阀的控制进入板式换热器，两条支路的流量协调分配，满足板式换热器和烟气再热器换热的需要，实现热媒水的循环流动。

烟气再热器和板式换热器串联时，经过烟气冷却器的加热，热媒水温度升高，并进入烟气再热器和板式换热器，满足板式换热器和烟气再热器换热的需要，实现热媒水的循环流动。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过本发明中的系统及方法，可以实现燃煤电厂湿法脱硫后“白烟”的有效消除；利用控制设备对空预器旁路入口烟气挡板、管路电动阀进行开度调节，能够有效降低除尘器入口烟温和灵活控制热媒水循环水量及流量分配，控制设备可采用常规的具备该功能的简单控制器；利用凝结水板式换热器实现了空预器旁路烟气余热的有效利用；设置空预器旁路系统有助于解决烟气消白工程中除尘器入口无法布置低温省煤器的实际问题，烟气冷却器的布置位置更加灵活，该系统具有较好的应用前景。

通过烟煤电厂烟气消白系统及方法，可以解决燃煤电厂湿烟囱排放引起的“白烟”问题，烟气消白效果好，系统灵活性高，实现了余热的充分利用，能有效降低除尘器、脱硫塔入口烟温，改善除尘和脱硫系统的性能，对于企业树立良好的环保形象具有积极意义。

附图说明

图1是本发明实施例的系统示意图（并联模式）。

图2是本发明实施例的系统示意图（串联模式一）。

图3是本发明实施例的系统示意图（串联模式二）。

图中：空预器旁路入口烟气挡板1、烟气冷却器2、空预器旁路出口烟气挡板3、烟气冷凝器4、烟气再热器5、凝汽器6、二号低压加热器7、板式换热器8、三号低压加热器9、热媒水循环泵10、热媒水总管路电动阀11、烟气再热器入口热媒水管路电动阀12、板式换热器入口热媒水管路电动阀13、一号低压加热器14、SCR烟气脱硝装置15、空预器16、除尘器17、脱硫塔18、烟囱19。

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。

参见图1至图3，本实施例中的燃煤电厂烟气消白系统，包括空预器旁路系统、烟气冷凝-再热系统、凝结水加热系统和热媒水循环系统；空预器旁路系统包括空预器旁路入口烟气挡板1、烟气冷却器2和空预器旁路出口烟气挡板3，空预器旁路入口烟气挡板1烟囱设置在空预器旁路烟道的始端，烟气冷却器2布置于空预器旁路入口烟气挡板1的下游，空预器旁路出口烟气挡板3设置在空预器旁路烟道的末端，空预器旁路烟道的始端和末端分别与SCR烟气脱硝装置15的烟气出口和除尘器17的烟气进口连通，SCR烟气脱硝装置15的烟气出口还与空预器16连接，空预器16与除尘器17连接，除尘器17与脱硫塔18连接；烟气冷凝-再热系统包括烟气冷凝器4和烟气再热器5，烟气冷凝器4布置于脱硫塔18后的净烟道，烟气再热器5布置于烟气冷凝器4和烟囱19之间的烟道；凝结水加热系统包括凝汽器6、一号低压加热器14、二号低压加热器7、板式换热器8和三号低压加热器9，凝汽器6设置在一号低压加热器14的上游，二号低压加热器7设置在一号低压加热器14的下游，板式换热器8的凝结水进水管与二号低压加热器7的出水支管相通，三号低压加热器9设置在二号低压加热器7的下游，且三号低压加热器9的出水支管与板式换热器8的凝结水出水管相通；热媒水循环系统包括热媒水循环泵10、热媒水总管路电动阀11、烟气再热器入口热媒水管路电动阀12和板式换热器入口热媒水管路电动阀13，热媒水循环泵10和热媒水总管路电动阀11设置在热媒水总管路上，热媒水总管路电动阀11位于热媒水循环泵10的下游，烟气再热器入口热媒水管路电动阀12设置在烟气再热器5的入口热媒水管路的始端，板式换热器入口热媒水管路电动阀13设置在板式换热器8的入口热媒水管路的始端，烟气冷却器2的出水口与烟气再热器5的入口热媒水管路的始端以及板式换热器8的入口热媒水管路的始端连通。

本实施例中，在空预器旁路系统中，空预器旁路入口烟气挡板1和空预器旁路出口烟气挡板3能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节；关闭空预器旁路入口烟气挡板1和空预器旁路出口烟气挡板3能实现烟气冷却器2的离线检修。

本实施例中，烟气冷却器2中换热管采用H型翅片管，其材质选用20G或ND钢，并配备蒸汽吹灰器，采取一定的防磨措施。

本实施例中，在烟气冷凝-再热系统中，烟气冷凝器4以水作为冷源与饱和湿烟气进行换热，冷却水采用闭式循环，换热管采用光管型式，其材质选用2205双相钢、氟塑料、钛管、氟塑钢等；烟气再热器5中换热管采用光管或鳍片管，其材质选用2205双相钢、316L、氟塑料等。

本实施例中，在凝结水加热系统中，板式换热器8中管内走凝结水，换热管采用U型管，其材质选用304钢；低压加热器凝结水的引出和汇入形式具有多样性。

本实施例中，热媒水循环系统还配备有热媒水箱和补水泵，用于维持热媒水循环系统的正常运行；热媒水循环泵10两运一备，选用离心泵；热媒水总管路电动阀11、烟气再热器入口热媒水管路电动阀12和板式换热器入口热媒水管路电动阀13能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节，用于调节和分配循环回路的热媒水流量；热媒水总管路电动阀11位于热媒水循环泵10出口，运行中两只热媒水总管路电动阀11的开度保持一致。

燃煤电厂烟气消白系统的烟气消白方法如下：通过SCR烟气脱硝装置15处理后的烟气大部分进入空预器16加热锅炉一次风、二次风，小部分烟气流经空预器旁路入口烟气挡板1，再进入烟气冷却器2进行冷却，经热媒水冷却后的烟气流经空预器旁路出口烟气挡板3并与空预器16出口的烟气汇合后进入除尘器17和脱硫塔18；脱硫塔18出口的饱和湿烟气在烟气冷凝器4中进行冷凝除湿处理，其中的水蒸气以凝结水的形式析出，烟气的相对湿度仍为100%，但绝对含湿量有一定程度的降低，离开烟气冷凝器4的烟气进入烟气再热器5，被热媒水加热升温，烟气的相对湿度降低，处于不饱和状态的烟气经烟囱19排入大气，实现“白烟”的消除；在达到消白目的的同时，为了充分利用空预器旁路烟道的余热，从烟气冷却器2引出一股热媒水对汽机凝结水进行加热，从而排挤低压加热器抽汽，具体流程为：来自凝汽器6的凝结水经凝结水泵输送至低压加热器，从二号低压加热器7的出口引出一股凝结水进入板式换热器8，通过水水换热形式将凝结水加热升温，加热后的凝结水返回三号低压加热器9的出口并进入下一级低压加热器；整个烟气消白系统的运转通过热媒水在管路中的闭式循环来实现，热媒水经过烟气再热器5和板式换热器8的冷却后，汇合并进入热媒水总管路，由热媒水循环泵10输送，通过热媒水总管路电动阀11来控制管路循环流量，并结合空预器旁路入口烟气挡板1的开度调节，使烟气冷却器2的出口烟温控制在合理水平。

烟气再热器5和板式换热器8采用并联或串联方式布置。

烟气再热器5和板式换热器8并联时，如图1，经过烟气冷却器2的加热，热媒水温度升高，并分成两条支路，一路热媒水经由烟气再热器入口热媒水管路电动阀12的控制进入烟气再热器5，另一路热媒水经由板式换热器入口热媒水管路电动阀13的控制进入板式换热器8，两条支路的流量协调分配，满足板式换热器8和烟气再热器5换热的需要，实现热媒水的循环流动。

烟气再热器5和板式换热器8串联时，如图2、3，经过烟气冷却器2的加热，热媒水温度升高，并进入烟气再热器5和板式换热器8，满足板式换热器8和烟气再热器5换热的需要，实现热媒水的循环流动。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更改，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：包括空预器旁路系统、烟气冷凝-再热系统、凝结水加热系统和热媒水循环系统；所述空预器旁路系统包括空预器旁路入口烟气挡板（1）、烟气冷却器（2）和空预器旁路出口烟气挡板（3），所述空预器旁路入口烟气挡板（1）烟囱设置在空预器旁路烟道的始端，所述烟气冷却器（2）布置于空预器旁路入口烟气挡板（1）的下游，所述空预器旁路出口烟气挡板（3）设置在空预器旁路烟道的末端，所述空预器旁路烟道的始端和末端分别与SCR烟气脱硝装置（15）的烟气出口和除尘器（17）的烟气进口连通，所述SCR烟气脱硝装置（15）的烟气出口还与空预器（16）连接，所述空预器（16）与除尘器（17）连接，所述除尘器（17）与脱硫塔（18）连接；所述烟气冷凝-再热系统包括烟气冷凝器（4）和烟气再热器（5），所述烟气冷凝器（4）布置于脱硫塔（18）后的净烟道，所述烟气再热器（5）布置于烟气冷凝器（4）和烟囱（19）之间的烟道；所述凝结水加热系统包括凝汽器（6）、一号低压加热器（14）、二号低压加热器（7）、板式换热器（8）和三号低压加热器（9），所述凝汽器（6）设置在一号低压加热器（14）的上游，所述二号低压加热器（7）设置在一号低压加热器（14）的下游，所述板式换热器（8）的凝结水进水管与二号低压加热器（7）的出水支管相通，所述三号低压加热器（9）设置在二号低压加热器（7）的下游，且三号低压加热器（9）的出水支管与板式换热器（8）的凝结水出水管相通；所述热媒水循环系统包括热媒水循环泵（10）、热媒水总管路电动阀（11）、烟气再热器入口热媒水管路电动阀（12）和板式换热器入口热媒水管路电动阀（13），所述热媒水循环泵（10）和热媒水总管路电动阀（11）设置在热媒水总管路上，所述热媒水总管路电动阀（11）位于热媒水循环泵（10）的下游，所述烟气再热器入口热媒水管路电动阀（12）设置在烟气再热器（5）的入口热媒水管路的始端，所述板式换热器入口热媒水管路电动阀（13）设置在板式换热器（8）的入口热媒水管路的始端，所述烟气冷却器（2）的出水口与烟气再热器（5）的入口热媒水管路的始端以及板式换热器（8）的入口热媒水管路的始端连通。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：在空预器旁路系统中，所述空预器旁路入口烟气挡板（1）和所述空预器旁路出口烟气挡板（3）能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节；关闭所述空预器旁路入口烟气挡板（1）和所述空预器旁路出口烟气挡板（3）能实现所述烟气冷却器（2）的离线检修。

3.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：所述烟气冷却器（2）中换热管采用H型翅片管，其材质选用20G或ND钢，并配备蒸汽吹灰器，采取一定的防磨措施。

4.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：在烟气冷凝-再热系统中，所述烟气冷凝器（4）以水作为冷源与饱和湿烟气进行换热，冷却水采用闭式循环，换热管采用光管型式，其材质选用2205双相钢、氟塑料、钛管或氟塑钢；所述烟气再热器（5）中换热管采用光管或鳍片管，其材质选用2205双相钢、316L或氟塑料。

5.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：在凝结水加热系统中，所述板式换热器（8）中管内走凝结水，换热管采用U型管，其材质选用304钢。

6.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气消白系统，其特征在于：所述热媒水循环系统还配备有热媒水箱和补水泵，用于维持热媒水循环系统的正常运行；所述热媒水循环泵（10）两运一备，选用离心泵；所述热媒水总管路电动阀（11）、所述烟气再热器入口热媒水管路电动阀（12）和所述板式换热器入口热媒水管路电动阀（13）能够快速响应控制设备的操作指令，实现不同开度的调节，用于调节和分配循环回路的热媒水流量；所述热媒水总管路电动阀（11）位于所述热媒水循环泵（10）出口，运行中两只热媒水总管路电动阀（11）的开度保持一致。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的燃煤电厂烟气消白系统的烟气消白方法，其特征在于：所述烟气消白方法如下：通过SCR烟气脱硝装置（15）处理后的烟气大部分进入空预器（16）加热锅炉一次风、二次风，小部分烟气流经空预器旁路入口烟气挡板（1），再进入烟气冷却器（2）进行冷却，经热媒水冷却后的烟气流经空预器旁路出口烟气挡板（3）并与空预器（16）出口的烟气汇合后进入除尘器（17）和脱硫塔（18）；脱硫塔（18）出口的饱和湿烟气在烟气冷凝器（4）中进行冷凝除湿处理，其中的水蒸气以凝结水的形式析出，烟气的相对湿度仍为100%，但绝对含湿量有一定程度的降低，离开烟气冷凝器（4）的烟气进入烟气再热器（5），被热媒水加热升温，烟气的相对湿度降低，处于不饱和状态的烟气经烟囱（19）排入大气，实现“白烟”的消除；在达到消白目的的同时，为了充分利用空预器旁路烟道的余热，从烟气冷却器（2）引出一股热媒水对汽机凝结水进行加热，从而排挤低压加热器抽汽，具体流程为：来自凝汽器（6）的凝结水经凝结水泵输送至低压加热器，从二号低压加热器（7）的出口引出一股凝结水进入板式换热器（8），通过水水换热形式将凝结水加热升温，加热后的凝结水返回三号低压加热器（9）的出口并进入下一级低压加热器；整个烟气消白系统的运转通过热媒水在管路中的闭式循环来实现，热媒水经过烟气再热器（5）和板式换热器（8）的冷却后，汇合并进入热媒水总管路，由热媒水循环泵（10）输送，通过热媒水总管路电动阀（11）来控制管路循环流量，并结合空预器旁路入口烟气挡板（1）的开度调节，使烟气冷却器（2）的出口烟温控制在合理水平。

8.根据权利要求7所述的燃煤电厂烟气消白系统的烟气消白方法，其特征在于：经过烟气冷却器（2）的加热，热媒水温度升高，并分成两条支路，一路热媒水经由烟气再热器入口热媒水管路电动阀（12）的控制进入烟气再热器（5），另一路热媒水经由板式换热器入口热媒水管路电动阀（13）的控制进入板式换热器（8），两条支路的流量协调分配，满足板式换热器（8）和烟气再热器（5）换热的需要，实现热媒水的循环流动。

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