CN111396912B - 用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器。该烟气换热除雾器包括：烟气冷却器、除雾器以及烟气加热器，其中：所述烟气冷却器中包括高温烟气入口；所述烟气冷却器的烟气出口与所述除雾器的烟气入口连接；所述除雾器的烟气出口与所述烟气加热器的烟气入口连接。通过烟气冷却器对高温烟气进行冷却后，能够利用烟气换热除雾器中除雾器来脱除水雾，然后通过烟气加热器对脱除水雾后的烟气重新加热，因此在用于富氧燃烧系统时，可以通过该烟气换热除雾器来脱除再循环烟气中的水分，解决现有技术中的问题。

Description

用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器

技术领域

本申请涉及煤燃烧技术领域，尤其涉及用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器。

背景技术

富氧燃烧系统作为一项新的煤粉燃烧及CO₂捕获技术，通过空分制氧装置产生高浓度的氧气，并结合再循环烟气(含有CO₂)来替代空气来促进燃烧，使得最终的烟气中有高浓度的CO₂气体，便于进行CO₂的回收。

然而，由于煤粉燃烧通常会产生大量的水分，在富氧燃烧系统中的再循环烟气也会随着循环过程而不断富集，从而可能会对烟气管道等造成腐蚀，影响设备的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供的用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器，能够用于脱除富氧燃烧系统中的再循环烟气中的水分，从而降低再循环烟气对烟气管道等造成腐蚀，提高设备的使用寿命。

本申请实施例提供了一种用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器，包括：烟气冷却器、除雾器以及烟气加热器，其中：

所述烟气冷却器中包括高温烟气入口；

所述烟气冷却器的烟气出口与所述除雾器的烟气入口连接；

所述除雾器的烟气出口与所述烟气加热器的烟气入口连接。

优选的，烟气冷却器具体包括第一列管式换热器，其中，所述第一列管式换热器的换热管中的低温换热流质的温度低于水露点。

优选的，烟气加热器具体包括第二列管式换热器，其中，所述第二列管式换热器的换热管中的高温换热流质的温度大于所述低温换热流质的温度。

优选的，所述烟气换热除雾器还包括循环泵，用于提供第一换热器中的低温换热流质与第二换热器中的高温换热流质之间的循环动力。

优选的，所述第一列管式换热器的换热管的外表面包括搪瓷包覆层。

优选的，第一列管式换热器的换热管的管束为叉排立式布置。

优选的，所述换热管的外径大小为40～50mm；和/或，

所述换热管的壁厚大小为5～7mm。

优选的，管束之间的横向间距大小为100～130mm；和/或，

管束之间的纵向间距大小为50～80mm。

优选的，所述除雾器的除雾叶片为带倒钩的平板式布置。

优选的，所述烟气冷却器的高温烟气入口连接烟气脱硫装置中的烟气出口。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

采用本申请实施例所提供的烟气换热除雾器，通过烟气冷却器对高温烟气进行冷却后，能够利用烟气换热除雾器中除雾器来脱除水雾，然后通过烟气加热器对脱除水雾后的烟气重新加热，因此在用于富氧燃烧系统时，可以通过该烟气换热除雾器来脱除再循环烟气中的水分，解决现有技术中的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器的具体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的，实际应用中的烟气换热除雾器的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如前所述，由于煤粉燃烧通常会产生大量的水分，在富氧燃烧系统中的再循环烟气也会随着循环过程而不断富集，从而结合硫氧化物等，可能会对烟气管道等造成腐蚀，影响设备的使用寿命。

基于此，本申请实施例提供了一种用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器，可以用于对富氧燃烧系统中的再循环烟气进行脱水。如图1所示，该烟气换热除雾器的结构示意图，该烟气换热除雾器10中包括：烟气冷却器1、除雾器2以及烟气加热器3。其中，烟气冷却器1中包括高温烟气入口，使得高温烟气5能够通过该高温烟气入口进入到烟气冷却器1中进行冷却。

烟气冷却器1的烟气出口与除雾器2的烟气入口连接，使得高温烟气5在烟气冷却器1中冷却之后，通过除雾器2的烟气入口进入除雾器2中，并在除雾器2中进行出入除雾。除雾器2的烟气出口与烟气加热器3的烟气入口连接，使得冷却并除雾之后的烟气通过该烟气加热器3重新进行加热。

因此，采用本申请实施例所提供的该烟气换热除雾器10，通过烟气冷却器1对高温烟气5进行冷却后，通过除雾器2来脱除水雾，然后通过烟气加热器3对脱除水雾后的烟气重新加热，因此在用于富氧燃烧系统时，可以通过该烟气换热除雾器10来脱除再循环烟气中的水分，解决现有技术中的问题。

另外，在实际应用中，除雾器2可以是平板式除雾器，该平板式除雾器的除雾叶片为带倒钩的平板式布置方式。

对于烟气冷却器1和烟气加热器3，均可以为列管式换热器，其换热管的管束为叉排立式布置，其中，烟气冷却器1可以称之为第一列管式换热器，烟气加热器3可以称之为第二列管式换热器。

在第一列管式换热器和第二列管式换热器中，换热流质(其中，第一列管式换热器中的为低温换热流质，第二列管式换热器中的为高温换热流质)的流动方向与烟气的流动方向相垂直，二者交叉换热，从而提高换热效率。比如，换热流质在换热管内纵向流动，烟气在换热管外横向流动，从而形成交叉换热。

对于第一列管式换热器和第二列管式换热器，其换热管的外径大小可以为40～50mm，比如为40mm、42mm、45mm、47mm、49mm、50mm或者介于40mm至50mm之间的其他值。换热管的壁厚大小可以为5～7mm，比如为5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm或者介于5mm至7mm之间的其他值。

另外，换热管的管束之间的横向间距大小可以为100～130mm，比如可以为100mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm或者介于100mm至130mm之间的其他值。换热管的管束之间的纵向间距大小可以为50～80mm，比如可以为50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm或者介于50mm至80mm之间的其他值。

在实际应用中，当换热管的外径大小为40～50mm，换热管的壁厚大小为5～7mm，并且换热管的管束之间的横向间距大小为100～130mm，换热管的管束之间的纵向间距大小为50～80mm，此时为了平衡除雾效率和换热管中的能量利用效率，换热管中的烟气流速可以为4～5m/s。此时，如果烟气流速过大，则可能由于换热不充分而导致水分脱除不足，如果烟气流速过小，则可能导致换热管中的能量利用效率降低。

另外，第一列管式换热器和第二列管式换热器中还包括H型鳍片，该H型鳍片的厚度可以约为2mm、高度可以介于20～40mm(比如为30mm)、间距可以介于10～20mm(比如为15mm)。

由于烟气冷却器1中需要将所通入的高温烟气5的温度冷却至凝结出水雾的状态，因此烟气冷却器1的换热管中的低温换热流质的温度需要低于水露点。这样在烟气冷却器1中将所通入的高温烟气5的温度冷却水露点以下，比如为40℃～50℃，从而凝结出水雾，然后通入除雾器2中进行水雾的脱除。

对于第二列管式换热器，其中的换热管中的高温换热流质的温度可以大于低温换热流质的温度，比如大于水露点，从而再次对烟气进行加热。

另外，第一列管式换热器中在将高温烟气5后，大量的水雾可能会凝结在换热管的管壁上，从而对管壁造成腐蚀。为降低对换热管的腐蚀，可以在第一列管式换热器的换热管的外表面增设搪瓷包覆层，利用该搪瓷包覆层光滑釉层不易结垢积灰且耐冲刷抗磨损的特点，减小了污垢热阻，保证传热效果。当然，也可以在第二列管式换热器的换热管的外表面增设搪瓷包覆层。

由于烟气冷却器1对烟气进行冷却，其过程中，烟气将热量传递至换热流质，而烟气加热器3对烟气重新加热，其过程中，烟气从换热流质中吸收热量。因此为了降低额外的能量消耗，可以在烟气冷却器1对高温烟气5进行冷却后，此时烟气冷却器1中的换热管中的低温换热流质，由于热交换而被加热，可以将该被加热后的低温换热流质导入烟气加热器3中作为高温换热流质，用于对冷却并除雾后的烟气重新加热。

同样，在烟气加热器3对烟气重新加热后，此时烟气加热器3中的换热管中的高温换热流质，由于热交换而被冷却，可以将该被冷却后的高温换热流质再次导入烟气冷却器1作为低温换热流质，用于对高温烟气5进行冷却，从而形成循环过程，在对烟气重新加热过程中，可以充分利用来自于高温烟气5中的热量，降低额外的能量消耗。因此，可以在烟气换热除雾器中增设循环泵4，用于提供第一换热器中的低温换热流质与第二换热器中的高温换热流质之间的循环动力，从而能够在第一换热器中的低温换热流质与第二换热器中的高温换热流质之间形成循环。

另外，富氧燃烧系统中的煤粉燃烧所产生的烟气中，还会包括粉尘、硫氧化物等，使得循环烟气中也会包括粉尘、硫氧化物等，因此在将循环烟气通入烟气换热除雾器10中进行除水之前，还可以先通过除尘装置进行除尘，然后通入烟气脱硫装置进行脱硫处理，并将烟气脱硫装置中的烟气出口连接烟气冷却器1的高温烟气入口，强脱硫之后的高温烟气5导入烟气冷却器1。

以上是本申请实施例所提供的烟气换热除雾器10的具体说明，为了便于理解，下面可以继续结合图1，利用烟气换热除雾器10进行循环烟气的脱水进行说明。

将除尘(和/或脱硫)后的循环烟气作为高温烟气5，通过烟气冷却器1中的高温烟气入口进入烟气冷却器1(第一列管式换热器)，并在第一列管式换热器中与温度低于水露点的低温换热流质进行换热，从而对高温烟气5中的余热进行回收，并将高温烟气5的温度冷却至水露点以下(比如40℃～50℃)，使得超出饱和状态的多余水分凝结成水雾，当然，烟气中的硫酸雾也会随水分一同凝结下来。冷却后携带水雾的低温烟气6进入除雾器2中，该低温烟气6中的大量水雾随烟气流动被除雾器2中的叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对烟气的脱水和脱硫。

经过除雾器2后的低温净烟气7进入烟气加热器3(第二列管式换热器)，并在第二列管式换热器中与高温换热流质进行换热，将低温净烟气7升温至送回炉膛的合适温度，从而排出高温净烟气8。循环泵4使得换热流质在烟气冷却器1和烟气加热器3之间循环，吸收来自高温烟气5的热量后与低温净烟气7换热，再将换热后的低温换热流质送回到烟气冷却器1进行换热。

附图2所示为实际应用中的一种烟气换热除雾器20，其包括第一列管式换热器21、除雾器22和第二列管式换热器23。高温烟气从第一列管式换热器21通入之后水平流动，而第一列管式换热器21的换热管中的低温换热流质垂直流动，从而形成交叉换热。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种用于富氧燃烧系统的烟气换热除雾器，其特征在于，包括：烟气冷却器、除雾器以及烟气加热器，其中：

所述烟气冷却器中包括高温烟气入口，所述烟气冷却器具体包括第一列管式换热器，其中，所述第一列管式换热器的换热管中的低温换热流质的温度低于水露点；

所述烟气冷却器的烟气出口与所述除雾器的烟气入口连接；

所述除雾器的烟气出口与所述烟气加热器的烟气入口连接；

所述烟气加热器具体包括第二列管式换热器，其中，所述第二列管式换热器的换热管中的高温换热流质的温度大于所述低温换热流质的温度；

其中，所述第一列管式换热器中的所述低温换热流质的流动方向和所述第二列管式换热器中的所述高温换热流质的流动方向均与烟气的流动方向相垂直。

2.如权利要求1所述的烟气换热除雾器，其特征在于，所述烟气换热除雾器还包括循环泵，用于提供第一换热器中的低温换热流质与第二换热器中的高温换热流质之间的循环动力。

3.如权利要求1所述的烟气换热除雾器，其特征在于，所述第一列管式换热器的换热管的外表面包括搪瓷包覆层。

4.如权利要求1所述的烟气换热除雾器，其特征在于，第一列管式换热器的换热管的管束为叉排立式布置。

5.如权利要求4所述的烟气换热除雾器，其特征在于，

所述换热管的外径大小为40～50mm；和/或，

所述换热管的壁厚大小为5～7mm。

6.如权利要求4所述的烟气换热除雾器，其特征在于，

管束之间的横向间距大小为100～130mm；和/或，

管束之间的纵向间距大小为50～80mm。

7.如权利要求1所述的烟气换热除雾器，其特征在于，所述除雾器的除雾叶片为带倒钩的平板式布置。

8.如权利要求1所述的烟气换热除雾器，其特征在于，所述烟气冷却器的高温烟气入口连接烟气脱硫装置中的烟气出口。

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