CN111630318A - 废气冷却器 - Google Patents

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Abstract

废气冷却器具备：节能器，其将废气与第一水进行热交换；以及供水管，其用于向第一水供给温度比第一水的温度低的第二水，第二水分别向从节能器流出的第一水、以及流入节能器的第一水分割供给。

Description

废气冷却器
技术领域
本发明涉及用于冷却废气的废气冷却器。
背景技术
在用于冷却废气的废气冷却器设置有将废气与供水进行热交换的节能器。当废气的露点温度高时，存在通过废气的温度由于节能器中的热交换而低于露点温度以致产生结露的担忧。在具有腐蚀性的废气的情况下，当废气结露时，可能导致节能器的腐蚀。
在专利文献1所记载的节能器中，朝向气水锅筒的供水在流入气水锅筒之前其全部量流入节能器而与废气进行热交换，但在供水流入节能器之前，通过将来自气水锅筒的温水混入供水中而将流入节能器的供水的温度维持在设定温度，由此防止废气的结露。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-10798号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1所记载的节能器中，由于朝向气水锅筒的供水的全部量流入节能器，因此当供水量变多时，难以通过温水向供水的混入来维持设定温度，从而有可能产生废气的结露。
鉴于上述的情况，本发明的至少一个实施方式的目的在于，提供能够在节能器中抑制废气的结露的废气冷却器。
用于解决课题的方案
本发明的至少一个实施方式的废气冷却器具备：节能器，其将废气与第一水进行热交换；以及供水管，其用于向第一水供给温度比第一水的温度低的第二水，第二水分别向从节能器流出的第一水、以及流入节能器的第一水分割供给。
根据该结构，通过向流入节能器的第一水供给第二水的至少一部分，从而与向流入节能器的第一水供给第二水的全部量的情况相比，流入节能器的第一水的温度变高。因此，减少由节能器中的废气与第一水的热交换引起的废气温度的降低，因此能够在节能器中抑制废气的结露。
在几个实施方式中，也可以是，废气冷却器具备：温度检测构件，其对流入节能器的第一水的温度即入口温度检测；以及入口侧供给量调节构件，其用于对向流入节能器的第一水供给的第二水的供给量即入口侧供给量进行调节，废气冷却器构成为：入口侧供给量调节构件对入口侧供给量进行调节，以使得入口温度成为预先设定的设定温度范围。
根据该结构，通过设定适当的设定温度范围，从而在节能器内，能够将废气的温度维持在露点温度以上，并且能够减少第一水沸腾的风险。
在几个实施方式中，也可以是，废气冷却器还具备供从节能器流出的第一水流入的蒸气锅筒，第二水的一部分在节能器与蒸气锅筒之间向从节能器流出的第一水供给。在该情况下，也可以是，废气冷却器还具备对流入蒸气锅筒的第一水进行加热而生成蒸气的废热锅炉，废气在节能器中与第一水进行热交换之前，在废热锅炉中与第一水进行热交换。
当通过向流入节能器的第一水供给第二水的至少一部分而减少由节能器中的废气与第一水的热交换引起的废气温度的降低时，虽然能够抑制节能器中的废气的结露，但是废气的冷却效果恶化。然而，根据该结构，废气在流入节能器之前在废热锅炉中生成蒸气从而被冷却，因此能够通过废热锅炉以及节能器各自中的冷却来抑制废气的冷却效果的恶化。
在几个实施方式中，也可以是，废气是来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气。来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气中包含三氧化硫(SO3)因此酸露点高。因此，在节能器中废气容易结露。当包含SO3的废气结露时生成硫酸，从而导致节能器的腐蚀，因此在煤气化复合发电设备的废气冷却器中，特别具有抑制节能器中的废气的结露的效果。
发明效果
根据本发明的至少一个实施方式，通过向流入节能器的第一水供给第二水的至少一部分，从而与向流入节能器的第一水供给第二水的全部量的情况相比，流入节能器的第一水的温度变高。因此，减少由节能器中的废气与第一水的热交换引起的废气温度的降低，因此能够在节能器中抑制废气的结露。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的废气冷却器的结构示意图。
图2是本发明的实施方式2的废气冷却器的结构示意图。
图3是示出在本发明的实施方式2的废气冷却器中流入节能器的循环水的温度的历时变化的例子的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，本发明的范围并不限定于以下的实施方式。在以下的实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不意在将本发明的范围限定于此，而只不过是单纯的说明例。
(实施方式1)
以用于对来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气进行冷却的设备为例，来说明本发明的废气冷却器。需要说明的是，本发明的废气冷却器不限定于这样的设备，也可以在用于对从任意的设备排出的废气进行冷却的设备中使用。
如图1所示，本发明的实施方式1的废气冷却器1具备：节能器2，其将废气与循环水(第一水)进行热交换；以及供水管3(第二水供给管)，其用于向循环水供给供水(第二水)。供水管3包括一根主管3a、以及以从主管3a分支的方式将各自的一端与主管3a连接的两个分支管、即上游侧分支管3b及下游侧分支管3c。上游侧分支管3b的另一端与在循环水的流通方向上位于节能器2的上游侧的配管11连接。下游侧分支管3c的另一端与在循环水的流通方向上位于节能器2的下游侧的配管12连接。
在废气冷却器1为用于对来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气进行冷却的设备的情况下，废气冷却器1还具备：蒸气锅筒4，其经由配管12而与节能器2连通；废热锅炉5，其对经由配管12流入蒸气锅筒4的循环水进行加热而生成蒸气；以及泵6，其将蒸气锅筒4内的水作为循环水经由配管11而向节能器2供给。废热锅炉5构成为通过使流入节能器2之前的废气与流入了蒸气锅筒4的循环水进行热交换而生成蒸气。
接下来，对实施方式1的废气冷却器1的动作进行说明。
来自燃烧炉的废气流入废热锅炉5，在废热锅炉5中废气与蒸气锅筒4内的水进行热交换而将水加热，由此生成蒸气，蒸气从蒸气锅筒4流出。另一方面，在泵6的作用下，水从蒸气锅筒4流出，并作为循环水经由配管11而向节能器2流入。从废热锅炉5流出的废气流入节能器2，在节能器2中废气与循环水进行热交换而将循环水加热。在节能器2中加热了的循环水经由配管12而向蒸气锅筒4流入。
由于从蒸气锅筒4流出蒸气，因此需要向蒸气锅筒4供给与流出了的蒸气相同的量的供水。供水经由供水管3而向以从蒸气锅筒4流出并再次返回蒸气锅筒4的方式循环中的循环水供给。通常供水的温度比循环水的温度低，因此当向流入节能器2的循环水供给供水的全部量时，流入节能器2的循环水的温度大幅降低。在来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气中包含SO3从而酸露点高，因此当流入节能器2的循环水的温度低、且由于与循环水的热交换而使废气的温度低于酸露点时，在节能器2中废气结露。当包含SO3的废气结露时生成硫酸，因此导致节能器2的腐蚀。
另一方面，当向从节能器2流出的循环水供给供水的全部量时，从蒸气锅筒4流出的循环水直接流入节能器2。根据煤气化复合发电设备的运转条件，有时来自燃烧炉的废气的温度、流量、以及循环水的温度发生变动。当温度较高的循环水流入节能器2、或者流入节能器2的废气的温度高、或者流入节能器2的废气的流量多时，有可能在节能器2中循环水被过度加热而沸腾。节能器2大多不以循环水沸腾为前提进行设计，因此当循环水沸腾时，节能器2有可能破损。
因此，在实施方式1中，供水在供水管3内流通过主管3之后，以分别在上游侧分支管3b以及下游侧分支管3c流通的方式被分割，而分别流入配管11以及12，从而分别向流入节能器2的循环水以及从节能器2流出的循环水供给。在此，如果假定煤气化复合发电设备的通常的运转条件，则能够针对流入节能器2的废气的温度及流量、以及从蒸气锅筒4流出的循环水的温度分别推断一定程度的范围。基于它们的范围来决定在上游侧分支管3b中流动的供水的流量、即向流入节能器2的循环水供给的供水的量，由此能够将流入节能器2的循环水调整为在节能器2中废气不结露且循环水不沸腾那样的适当的温度。
这样，通过向流入节能器2的循环水供给供水的至少一部分，从而与向流入节能器2的循环水供给供水的全部量的情况相比，流入节能器2的循环水的温度变高。因此，减少由节能器2中的废气与循环水的热交换引起的废气温度的降低，因此能够在节能器2中抑制废气的结露。
但是，当通过向流入节能器2的循环水供给供水的至少一部分而减少由节能器2中的废气与循环水的热交换引起的废气温度的降低时，虽然能够抑制节能器2中的废气的结露，但是废气的冷却效果恶化。然而，在实施方式1中，废气在流入节能器2之前在废热锅炉5生成蒸气从而被冷却，因此能够通过废热锅炉5以及节能器2各自中的冷却来抑制废气的冷却效果的恶化。
(实施方式2)
接下来，对实施方式2的废气冷却器进行说明。实施方式2的废气冷却器是对实施方式1以如下方式进行了变更而得的：控制向循环水供给的供水的量，以使得流入节能器的循环水成为适当范围的温度。需要说明的是，在实施方式2中，对与实施方式1的构成要件相同的构成要件标注相同的参照标记，并省略其详细的说明。
如图2所示，在配管11，在比上游侧分支管3b与配管11的连接部11a靠循环水的流通方向下游侧处，设置有对流入节能器2的循环水的温度即入口温度进行检测的温度传感器20(温度检测构件)。在上游侧分支管3b，设置有用于基于由温度传感器20检测的检测值来对向流入节能器2的循环水供给的供水的供给量即入口侧供给量进行调节的流量调节阀30(入口侧供给量调节构件)。其他结构与实施方式1相同。
接下来，对实施方式2的废气冷却器1的动作进行说明。
在实施方式2中，也能够通过向流入节能器2的循环水供给供水的至少一部分来抑制在节能器2中废气的结露，这点与实施方式1相同。在实施方式中，基于由温度传感器20检测的检测值，来对向流入节能器2的循环水供给的供水的供给量进行调节，这点与实施方式1不同。以下，说明该与实施方式1不同的点。
流量调节阀30调节开度以使得由温度传感器20检测的检测值成为预先设定的设定温度范围，由此对在上游侧分支管3b流通的供水的量、即向流入节能器2的循环水供给的供水的量进行调节。设定温度范围具有上限值以及下限值。如果由温度传感器20检测的检测值超过上限值，则通过增大流量调节阀30的开度，从而向流入节能器2的循环水供给的供水的量增加，因此流入节能器2的循环水的温度降低。另一方面，如果由温度传感器20检测的检测值低于下限值，则通过减小流量调节阀30的开度，从而向流入节能器2的循环水供给的供水的量减少，因此流入节能器2的循环水的温度增加。
如图3所示，通过这样的动作，而将由温度传感器20检测的检测值、即流入节能器2的循环水的温度维持在设定温度范围的上限值与下限值之间。
在此，设定温度范围的上限值是用于使得在节能器2中循环水不会由于与废气的热交换而沸腾的最高温度。另一方面，设定温度范围的下限值是用于使得在节能器2中废气不会由于与循环水的热交换而结露的最低温度。通过像这样适当地对设定温度范围进行设定，从而在节能器2内，能够将废气的温度维持在露点温度以上，并且能够减少循环水沸腾的风险。
在实施方式2中，流量调节阀30设置于上游侧分支管3b，但也可以设置于下游侧分支管3c。在主管3a流通的供水被上游侧分支管3b以及下游侧分支管3c分别分割，因此也能够通过对在上游侧分支管3b流通的供水的量进行调节，来对在下游侧分支管3c流通的供水的量进行调节。
在实施方式2中，温度检测构件为温度传感器20，但并不限定于温度传感器。只要能够根据煤气化复合发电设备的运转状态等来推断或计算流入节能器2的循环水的温度即入口温度，则也可以将进行这样的推断或计算的推断构件或者计算构件作为温度检测构件。另外，在只要假定煤气化复合发电设备的通常的运转条件便能够推断节能器2的热交换量的情况下，能够通过对从节能器2流出的循环水的温度进行检测，来推断流入节能器2的循环水的温度即入口温度。在这样的情况下，可以说，即使将温度传感器20设置于配管12，也能够通过对温度传感器20的检测值进行修正来对流入节能器2的循环水的温度即入口温度进行检测，因此温度传感器20也可以设置于在配管12中比上游侧分支管3b与配管11的连接部11a靠循环水的流通方向下游侧处。
附图标记说明：
1 废气冷却器
2 节能器
3 供水管
3a 主管
3b 上游侧分支管
3c 下游侧分支管
4 蒸气锅筒
5 废热锅炉
6 泵
11 配管
11a 连接部
12 配管
12a 连接部
20 温度传感器(温度检测构件)
30 流量调节阀(入口侧供给量调节构件)。

Claims (5)

1.一种废气冷却器，其中，
所述废气冷却器具备：
节能器，其将废气与第一水进行热交换；以及
供水管，其用于向所述第一水供给温度比所述第一水的温度低的第二水，
所述第二水分别向从所述节能器流出的第一水、以及流入所述节能器的第一水分割供给。
2.根据权利要求1所述的废气冷却器，其中，
所述废气冷却器具备：
温度检测构件，其对流入所述节能器的所述第一水的温度即入口温度进行检测；以及
入口侧供给量调节构件，其用于对向流入所述节能器的所述第一水供给的所述第二水的供给量即入口侧供给量进行调节，
所述废气冷却器构成为：所述入口侧供给量调节构件对所述入口侧供给量进行调节，以使得所述入口温度成为预先设定的设定温度范围内。
3.根据权利要求1或2所述的废气冷却器，其中，
所述废气冷却器还具备供从所述节能器流出的所述第一水流入的蒸气锅筒，所述第二水的一部分在所述节能器与所述蒸气锅筒之间向从所述节能器流出的第一水供给。
4.根据权利要求3所述的废气冷却器，其中，
所述废气冷却器还具备对流入了所述蒸气锅筒的所述第一水进行加热而生成蒸气的废热锅炉，
所述废气在所述节能器中与所述第一水进行热交换之前，在所述废热锅炉中与所述第一水进行热交换。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废气冷却器，其中，
所述废气是来自煤气化复合发电设备中的燃烧炉的废气。
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