CN111219727A - 锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法 - Google Patents

锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法，涉及节能及环保技术领域，用于解决现有技术中存在的大量余热不能得到充分利用，影响锅炉的热效率的技术问题。本发明的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，包括风冷式冷渣机，在风冷式冷渣机中将炉渣所携带的热量用以加热空气，通过对锅炉炉渣的余热进行回收利用，从而达到减少能量损失的目的。

Description

锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法
技术领域
本发明涉及锅炉节能及环保技术领域，特别地涉及一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法。
背景技术
现阶段，为实现环保排放，我国燃煤电厂锅炉机组多采用湿法脱硫工艺对烟气进行脱硫处理，该工艺脱硫效率高、运行稳定性好，是我国大气环境治理的主要技术之一。但是也存在一个突出问题，经该工艺处理的烟气经烟囱排入大气，因天空背景色和天空光照、观察角度等原因，视觉上通常为白色、灰色、蓝色等，造成严重的次生污染和视觉污染，严重的还会产生“石膏雨”现象。该问题产生原因如下：
(一)石膏雨
湿法烟气脱硫系统吸收塔出口净烟气由于处于湿饱和状态，在流经烟道、烟囱排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，液体状态的浆液量会增加，并在一定区域内有液滴飘落，沉积至地面干燥后呈白色石膏斑点，称为“石膏雨”。
(二)有色烟羽
烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成“有色烟羽”，通常为白色、灰白色或蓝色等颜色。通常称之为“白烟”、“蓝烟”等，其中以“白烟”最为经常发生。
鉴于“白烟”等有色烟羽的危害，对其进行消除的“消白”工作成为现在大气治理的焦点之一。消白采用的技术手段多为冷凝法和升温法相结合，首先通过对烟气降温冷凝从而降低其绝对含湿量，再对烟气升温以降低其饱和程度，从而防止排放后产生白烟。
其中，对烟气进行再热的工艺，可采用间接换热方式对烟气进行加温，也可采用直接将热空气与烟气混合的方式，目前采用的热空气来源多为热二次风，流程是将通过锅炉省煤器加热得到的热二次风引出一部分，经过除尘后通入脱硫后的烟气，与烟气混合，提升烟气温度后排放。
上述工艺是解决消白问题的有效途径，但存在能耗大、经济性低的问题。将原送入锅炉炉膛的热二次风大量引出，会使进入炉膛的二次风温度降低，导致锅炉可利用热量的损失，降低锅炉效率。越少使用热二次风再热，越有利于提高锅炉效率。利用锅炉系统余热代替部分热二次风的热量，对烟囱排烟进行辅助加热是解决能耗问题的有效途径。
锅炉燃烧后的高温炉渣温度高达700～100℃，通常利用循环水进行冷却，循环水将炉渣余热带入冷却塔或其他冷区设施并最终排入大气。这种处理方式，不仅使炉渣含有大量余热不能得到充分利用，影响锅炉的热效率，而且循环水的蒸发也造成水资源在一定程度上的浪费，同时对环境也造成热污染。在循环水浸入炉渣过程中，产生的蒸汽在长期上也会对锅炉本体及锅炉房的结构造成腐蚀危害。因此，有必要对锅炉炉渣所含有的大量余热加以回收利用。
发明内容
为了解决上述全部或部分问题，本发明提供一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置及方法，其通过对锅炉炉渣所含有的大量余热加以回收利用，来提高锅炉的热效率。
根据本发明的第一个方面，本发明提供一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，包括：
风冷式冷渣机，所述风冷式冷渣机上分别设置有炉渣输入口、气体输入口和气体输出口；
其中，炉渣和常温空气分别通过所述炉渣输入口和所述气体输入口进入所述风冷式冷渣机中，并在所述风冷式冷渣机中进行热量交换，使常温空气的温度升高而炉渣的温度降低，温度升高后的空气由所述气体输出口排出以对冷凝的烟气进行辅热升温。
在一个实施方式中，还包括旋风分离器，所述旋风分离器的分离器进气口与所述风冷式冷渣机的气体输出口相连，所述旋风分离器的分离器灰斗出口与所述风冷式冷渣机的进渣口相连。
在一个实施方式中，还包括空气预热器和除尘器，所述空气预热器的输出端和所述旋风分离器的分离器出气口均与所述除尘器的输入侧相连，所述除尘器的输出侧输出的气体与脱硫塔输出烟气混合后进入烟囱。
在一个实施方式中，所述旋风分离器的分离器出气口与所述除尘器的输入端之间设置有第一引风机。
在一个实施方式中，所述除尘器为高温布袋除尘器。
在一个实施方式中，所述除尘器的输出侧与第二引风机相连，所述第二引风机引导所述除尘器输出的气体与脱硫塔输出烟气混合。
在一个实施方式中，所述风冷式冷渣机上还设置有用于排出经过冷却后的炉渣的出渣口。
在一个实施方式中，还包括锅炉渣斗，所述锅炉渣斗下端的锅炉渣斗出口与所述风冷式冷渣机的炉渣输入口相连。
在一个实施方式中，所述风冷式冷渣机的气体输出口输出的气体温度为300～600℃。
根据本发明的第二方面，本发提供一种采用上述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置进行升温消白的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
向所述风冷式冷渣机中输入锅炉燃烧产生的炉渣，并向所述风冷式冷渣机中输入常温空气，使常温空气和炉渣在所述风冷式冷渣机中进行热交换，以将炉渣的温度降低，同时将常温空气的温度升高；
将所述风冷式冷渣机中温度升高后的空气输入旋风分离器中，以去除空气中携带的炉渣粉尘；
将经过旋风分离器处理后的空气与空气预热器输出的热二次风混合，并将混合后的空气输入除尘器中进行净化除尘；
将除尘器中输出的空气与脱硫塔中输出的烟气混合后排入烟囱中以消除白烟。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)以空气作为热载体，在风冷式冷渣机中将炉渣所携带的热量用以加热空气，将加热后的中高温空气，代替部分热二次风通入冷凝后的烟气，以作为辅助热源对烟气进行加热升温，从而消除“白烟”现象，因此本发明通过对锅炉炉渣的余热进行回收利用，能够达到减少能量损失的目的。
(2)由于减少了锅炉热二次风的用量，因此有利于保证锅炉整体效率，同时不影响锅炉炉内的燃烧气氛。
(2)通过合理设置空气管路系统，即炉渣换热后的热空气首先经过旋风分离器除尘后再混入用于烟气再热的热二次风，能够减少粉尘对除尘器和管道的磨损，降低引风机的使用温度条件，有利于系统长期稳定运行。
(3)采用高温布袋除尘器对混合的热风进行深度除尘，既保证通入烟气的高温空气的清洁，又能避免对烟气造成粉尘二次污染。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例中风冷式冷渣机的结构示意图。
附图标记
10-锅炉渣斗；11-锅炉渣斗出口，
20-风冷式冷渣机，21-炉渣输入口，22-进渣口，23-出渣口，24-气体输入口，25-气体输出口；
30旋风分离器；60-除尘器；
31-分离器进气口，32-分离器出气口，33-分离器灰斗出口；
40-第一引风机；50-空气预热器；70-第二引风机；80-脱硫塔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
根据本发明的第一个方面，如图1所示，本发明提供一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其包括锅炉渣斗10、风冷式冷渣机20、旋风分离器30、空气预热器50和除尘器60。
具体来说，如图2所示，风冷式冷渣机20上分别设置有炉渣输入口21、气体输入口24、气体输出口25、进渣口22和出渣口23。
其中，锅炉渣斗10下端的锅炉渣斗出口11与风冷式冷渣机20的炉渣输入口21相连。锅炉燃烧产生的炉渣通过炉渣输入口21进入风冷式冷渣机20中，常温空气则通过气体输入口24进入风冷式冷渣机20中。带有大量热量的炉渣与常温空气在风冷式冷渣机20中进行热量交换，使常温空气的温度升高而炉渣的温度降低，温度升高后的空气则由气体输出口25排出以对冷凝的烟气进行辅热升温。
进一步地，经过冷却后的炉渣由出渣口23排出。如图2所示，风冷式冷渣机20采用卧式布置，炉渣输入口21和气体输入口24均设置在风冷式冷渣机20的其中一端，气体输出口25和出渣口23均设置在风冷式冷渣机20的另一端。即常温空气和高温炉渣分别从其一端进入，冷却后的炉渣和升温后的空气则分别从其相对的另一端输出，以保证对炉渣的热量的最大限度的利用。
如上所述，本发明的风冷式冷渣机不同于现在普遍采用的湿式水力除渣设备，本发明的风冷式冷渣机为干式冷渣机，其是以空气作为热载体，将炉渣所携带的热量用以加热空气，将加热后的中高温空气，代替部分热二次风通入冷凝后的烟气，以作为辅助热源对烟气进行加热升温，从而消除“白烟”现象。因此，本发明是通过对锅炉炉渣的余热进行回收利用，以达到减少能量损失的目的，由于减少了锅炉热二次风的用量，因此有利于保证锅炉整体效率，同时不影响锅炉炉内的燃烧气氛。
并且，本发明采用干式除渣机作为除渣设备，能够避免传统的水力除渣所带来的蒸汽、腐蚀等次生环境污染现象。
如图1所示，锅炉渣斗10为上大下小的结构，以便将炉渣快速地导入风冷式冷渣机20。
如图1所示，旋风分离器30的分离器进气口31与风冷式冷渣机20的气体输出口25相连，旋风分离器30的分离器灰斗出口33与风冷式冷渣机20的进渣口22相连。风冷式冷渣机20中的空气经过与炉渣的热交换，其温度升高，通过气体输出口25进入到旋风分离器30中进行除尘处理。一般将气体输出口25输出的空气温度控制为300～600℃。
经过旋风分离器30处理后的炉渣粉尘从其分离器灰斗出口33进入到风冷式冷渣机20中，并随风冷式冷渣机20中的炉渣一同由出渣口23排出。
空气预热器50的输出端和旋风分离器30的分离器出气口32均与除尘器60的输入侧相连。其中，空气经过锅炉的空气预热器50加热后为热二次风。
进一步地，旋风分离器30的分离器出气口32与除尘器60的输入端之间设置有第一引风机40。通过第一引风机40将旋风分离器30中经过除尘处理后的空气由的分离器出气口32引出，并将其与经过空气预热器50进行预热后的热二次风混合(混合的空气温度一般控制为200～280℃)，并一同输入至除尘器60中。
除尘器60的输出侧输出的气体与脱硫塔80输出烟气混合后进入烟囱。具体地，除尘器60的输出侧与第二引风机70相连，第二引风机70引导除尘器60输出的气体与脱硫塔80输出烟气混合。热空气经过除尘器60的深度除尘处理后，混入脱硫后的烟气，就不会造成烟气的烟尘浓度超标。
经过除尘器60对混合的热空气进行深度除尘，能够高效地去除热二次风中含有的粉尘杂质，以及炉渣换热得到的热空气中残留的粉煤灰粉尘。
优选地，除尘器60为高温布袋除尘器，其除尘效率可达99.995以上，且出口尘浓度低于5mg/Nm3。
需要说明的是，本发明所述的高温布袋除尘器是指至少能耐300℃高温的布袋除尘器。
根据本发明的第二个方面，本发明提供一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白方法，其包括以下操作步骤：
第一步，锅炉渣斗10下端的锅炉渣斗出口11通过炉渣输入口21向风冷式冷渣机20中输入锅炉燃烧产生的炉渣。
第二步，向风冷式冷渣机20中输入常温空气，使常温空气和高温炉渣在风冷式冷渣机20中进行热交换，以将炉渣的温度降低，同时将常温空气的温度升高。
第三步，将风冷式冷渣机20中温度升高后的空气经过气体输出口25输入旋风分离器30中，以去除空气中携带的炉渣粉尘。其中，气体输出口25输出的空气温度控制为300～600℃。
第四步，经过旋风分离器30处理后的空气在第一引风机70的引导下，与空气预热器50输出的热二次风混合，并将混合后的空气输入除尘器60中进行净化除尘。
第五步，将除尘器60中输出的空气与脱硫塔中输出的烟气混合后排入烟囱中以消除白烟。经过除尘的热空气通过第二引风机70与脱硫塔排出的烟气混合，对其混合升温，从而防止白烟产生。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，包括：
风冷式冷渣机(20)，所述风冷式冷渣机(20)上分别设置有炉渣输入口(21)、气体输入口(24)和气体输出口(25)；
其中，炉渣和常温空气分别通过所述炉渣输入口(21)和所述气体输入口(24)进入所述风冷式冷渣机(20)中，并在所述风冷式冷渣机(20)中进行热量交换，使常温空气的温度升高而炉渣的温度降低，温度升高后的空气由所述气体输出口(25)排出以对冷凝的烟气进行辅热升温。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，还包括旋风分离器(30)，所述旋风分离器(30)的分离器进气口(31)与所述风冷式冷渣机(20)的气体输出口(25)相连，所述旋风分离器(30)的分离器灰斗出口(33)与所述风冷式冷渣机(20)的进渣口(22)相连。
3.根据权利要求2所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，还包括空气预热器(50)和除尘器(60)，所述空气预热器(50)的输出端和所述旋风分离器(30)的分离器出气口(32)均与所述除尘器(60)的输入侧相连，所述除尘器(60)的输出侧输出的气体与脱硫塔(80)输出烟气混合后进入烟囱。
4.根据权利要求3所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，所述旋风分离器(30)的分离器出气口(32)与所述除尘器(60)的输入端之间设置有第一引风机(40)。
5.根据权利要求3或4所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，所述除尘器(60)为高温布袋除尘器。
6.根据权利要求3或4所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，所述除尘器(60)的输出侧与第二引风机(70)相连，所述第二引风机(70)引导所述除尘器(60)输出的气体与脱硫塔(80)输出烟气混合。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，所述风冷式冷渣机(20)上还设置有用于排出经过冷却后的炉渣的出渣口(23)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，还包括锅炉渣斗(10)，所述锅炉渣斗(10)下端的锅炉渣斗出口(11)与所述风冷式冷渣机(20)的炉渣输入口(21)相连。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置，其特征在于，所述风冷式冷渣机(20)的气体输出口(25)输出的气体温度为300～600℃。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的锅炉烟囱排烟辅助升温消白装置进行升温消白的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
向所述风冷式冷渣机(20)中输入锅炉燃烧产生的炉渣，并向所述风冷式冷渣机(20)中输入常温空气，使常温空气和炉渣在所述风冷式冷渣机(20)中进行热交换，以将炉渣的温度降低，同时将常温空气的温度升高；
将所述风冷式冷渣机(20)中温度升高后的空气输入旋风分离器(30)中，以去除空气中携带的炉渣粉尘；
将经过旋风分离器(30)处理后的空气与空气预热器(50)输出的热二次风混合，并将混合后的空气输入除尘器(60)中进行净化除尘；
将除尘器(60)中输出的空气与脱硫塔中输出的烟气混合后排入烟囱中以消除白烟。
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