CN112361317A - 用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法，该装置安装在省煤器灰斗处，所述的装置包括：挡灰板，安装在省煤器灰斗上方的烟道壁上；热灰管式换热器，内置于省煤器灰斗内部；汽水分离器，安装在热灰管式换热器出口处；下降管，进口连接汽水分离器，出口连接热灰管式换热器的进口。与现有技术相比，本发明通过增设挡灰板提高了飞灰余热的回收量，并将换热器内置，减少了系统外部空间的占用，结构更加紧凑，不受烟气腐蚀的影响，不影响发电煤耗率等优点。

Description

用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法
技术领域
本发明涉及燃煤机组的节能环保领域，尤其是涉及一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法。
背景技术
燃煤机组生产中会产生大量高盐废水，如脱硫废水、精处理再生废水等，处理难度较大。高盐废水浓缩工艺可分为热法浓缩和膜法浓缩，综合考虑工艺的水质适应性、系统可靠性，热法浓缩工艺更具优势。低温多效闪蒸浓缩工艺(LT-MED)是热法浓缩的主流工艺之一，通过闪蒸原理浓缩废水，并梯级回收各效二次蒸汽的热量节约能源，可降低吨水能耗。LT-MED需要蒸汽或热水加热废水至80～90℃，输入蒸汽量Q可按如下公式估算。燃煤机组有较多余热资源可供利用，因此机组余热应用于LT-MED工艺浓缩高盐废水具备经济性，应用前景广阔。
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燃煤机组传统的余热利用主要采用烟气余热，在空气预热器后安装换热器回收热能，但是在超低污染物排放改造后，空预器后安装低温省煤器成为了典型配置，既降低烟气温度(90℃)提高电除尘效率，且回收热量进入机组的热力循环，还挤占了空气预热器和电除尘器之间的烟道空间，同时烟气温度过低接近酸露点温度区间，加剧了腐蚀风险，限制了余热利用条件。燃煤机组可供利用的烟气余热资源减少，同时现存的余热品位较低，增加了利用成本，这是目前LT-MED浓缩工艺利用中的主要问题，如果采用辅汽加热则提高了吨水能耗及运行成本，经济性变差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法，减少了系统外部空间的占用，结构更加紧凑，不受烟气腐蚀的影响，不影响发电煤耗率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，该装置安装在省煤器灰斗处，所述的装置包括：
挡灰板，安装在省煤器灰斗上方的烟道壁上；
热灰管式换热器，内置于省煤器灰斗内部；
汽水分离器，安装在热灰管式换热器出口处；
下降管，进口连接汽水分离器，出口连接热灰管式换热器的进口。
优选地，所述的挡灰板为采用碳钢材质制作而成的部件。
优选地，所述的挡灰板的安装角度根据阻力和收灰效率综合考虑确定。
优选地，所述的热灰管式换热器为带鳍片的管式换热器，管束呈倒三角形布置。
优选地，所述的热灰管式换热器为碳钢材质或ND钢材质制作而成的部件，根据飞灰物理特性确定鳍片间距。
优选地，所述的汽水分离器外部进行保温处理，用于分离汽水混合物中的蒸汽和液态水，蒸汽送往LT-MED的一效加热器。
优选地，所述的下降管中安装单向截止阀，用于防止从高盐废水系统来的凝结水引入汽水分离器。
优选地，所述的装置还包括安装在省煤器灰斗上的排灰机构，该排灰机构包括：
灰位探测器，安装在灰斗上部，用于强制排灰；
灰温探针，安装在热灰管式换热器区域，用于监测热灰管式换热器内部积灰温度；
螺旋给料器，安装在灰斗下部，用于排灰；
气力仓式输灰泵，用于将收集到的飞灰输送到灰仓；
气动截止阀，安装在螺旋给料器和气力仓式输灰泵之间，用于防止压缩空气反向进入螺旋给料器。
优选地，所述的灰温探针高位灰温探针和低位灰温探针，分别安装在热灰管式换热器的顶部区域和底部区域。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收方法，包括以下步骤：通过设置挡灰板增加灰斗处飞灰的收集量，飞灰堆积在热灰管式换热器间，采用接触式换热的方式吸收飞灰的余热，并通过灰温探针控制吸热介质和水的流量，进而控制蒸汽产生量，热灰管式换热器产生的蒸汽输送到高盐废水浓缩装置，加热废水。
与现有技术相比，本发明采用回收高温飞灰余热的方法，针对超低排放机组已安装低温省煤器回收烟气余热的机组，提供了一种新型余热来源及利用方法，能够避免偏低品位烟气余热利用中的投资、运行成本偏高以及烟气降到酸露点温度以下导致的腐蚀现象，提高了设备使用寿命，同时不会影响机组的发电煤耗率，能够有效的节约能源；将换热器内置于原系统内，减少了系统外部空间的占用。
附图说明
图1为本发明回收装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置及方法，通过增设挡灰板提高了飞灰余热的回收量，并将换热器内置，减少了系统外部空间的占用，结构更加紧凑。系统回收的热量用于加热工艺水或凝结水产生蒸汽，应用于高盐废水浓缩工艺，加热系统的进口废水，解决了低品位烟气余热利用时的成本偏高及机组设备腐蚀问题，减少对机组发电煤耗率的影响，并为冷却除灰创造了条件。
现有的飞灰余热利用装置多基于焚烧炉、煤炭热解炉，而针对燃煤发电锅炉的飞灰余热回收装置则主要基于电除尘器的飞灰，热能品位不高。而燃煤发电机组可利用的飞灰余热主要集中于省煤器灰斗区域，该区域飞灰的捕集量一般在10％～15％，飞灰温度在300～380℃，热能品位较高，通常需采取措施降温除灰，本发明则主要回收这部分高品位的飞灰余热。
比较现有的飞灰余热利用装置，换热器主体均设置在原系统外部，且需要占用较多的空间，系统较复杂。本发明所述的飞灰余热利用装置中换热器安装在省煤器灰斗内部，节约空间，系统更紧凑。
常见的飞灰余热利用装置，可利用的飞灰余热由原系统负荷决定，而本发明则通过加装挡灰板，可以增加捕集的飞灰量，从而回收更多的飞灰余热。与常见的脱硫废水浓缩系统相比，本发明回收省煤器灰斗飞灰余热作为热源，与利用烟气余热的系统相比大大减轻了腐蚀现象，同时能够有效地节约能源。
本发明的具体方案过程如下：
1、飞灰余热的回收方法
本发明通过设置灰斗挡板增加灰斗处飞灰的收集量，飞灰堆积在热灰管式换热器间，采用接触式换热的方式吸收飞灰的余热，并通过灰温探针控制吸热介质-水的流量，进而控制蒸汽产生量，换热器产生的蒸汽输送到高盐废水浓缩装置，加热废水。
2、飞灰余热回收机构
(1)挡灰板
挡灰板11采用碳钢材质，装设在省煤器灰斗上方拐角处的烟道壁上，挡灰板的长度和安装角度可综合考虑阻力和收灰效率确定。同时对于燃用高灰分煤种的机组，挡灰板还能减轻脱硝催化剂的磨损以及空预器积灰程度。
(2)热灰管式换热器
热灰管式换热器12是带鳍片的管式换热器，呈倒三角形，采用碳钢材质(或ND钢)，根据飞灰物理特性确定鳍片间距。通过焊接固定在灰斗内部，并对灰斗以及外部支撑结构进行强化。飞灰经挡灰板碰撞后部分掉落在灰斗内，逐渐堆积在换热器之间，通过接触换热将热量传递。
(3)汽水分离器
汽水分离器13安装在热灰管式换热器出口附近，外部进行保温处理，用于分离汽水混合物中的蒸汽和液态水，蒸汽送往LT-MED的一效加热器。
(4)下降管(含单向截止阀)
汽水分离器中的液态水经下降管14回到热灰管式换热器的进口，继续加热，下降管中安装单向截止阀，防止从高盐废水系统来的凝结水引入汽水分离器。
从LT-MED来的凝结水，泵入热灰管式换热器12，吸热后逐渐发生汽化，产生的汽水混合物经汽水分离器13分离，蒸汽送往LT-MED的一效加热器，液态水则经下降管14与凝结水混合后继续加热。
3、排灰机构
(1)灰位探测器21，安装在灰斗上部，用于强制排灰(如灰温探针失效的情况)。
(2)灰温探针，由高位灰温探针22和低位灰温探针23组成，分别安装在热灰管式换热器的顶部区域和底部区域，用于监测热灰管式换热器内部积灰温度。
(3)螺旋给料器24，变频控制，安装在灰斗下部，用于排灰。
(4)气动截止阀25，用于防止压缩空气反向进入螺旋给料器。
(5)气力仓式输灰泵26，用于将收集到的飞灰输送到灰仓。
系统运行时，通过灰温探针和灰位探测器的信号进行排灰和控制蒸汽产量。具体控制过程如下：
①当低位灰温探针23的温度低于120℃(保证灰的流动性)，且高位灰温探针22的温度低于200℃时，打开气动截止阀25，启动螺旋给料器24，热灰管式换热器间的灰送入气力仓式输灰泵的灰仓，同时收集的热灰不断补充灰位，连续换热。当灰在仓泵内填充至高灰位时，气动截止阀25关闭，停止螺旋给料器24，启动气力输灰泵26，在较短时间内清空仓泵。然后再打开气动截止阀25，启动螺旋给料器24，连续换热运行。
当高位灰温探针的温度与烟气温度相同时，应减少螺旋给料器24给料量，使高位灰温探针22处于热灰中。
②为防止灰斗内满灰，当灰位探测器探测到灰位信号时，立即增加螺旋给料器24的给料量，加速进行排灰。
③系统的蒸汽产量根据灰温控制，高位灰温探针22安装在换热器顶部附近，在运行中大部分时间与烟气温度接近。当温度升高或下降时，提高或减少来自LT-MED系统凝结水的量，控制蒸汽品质和产量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，该装置安装在省煤器灰斗处，其特征在于，所述的装置包括：
挡灰板(11)，安装在省煤器灰斗上方的烟道壁上；
热灰管式换热器(12)，内置于省煤器灰斗内部；
汽水分离器(13)，安装在热灰管式换热器(12)出口处；
下降管(14)，进口连接汽水分离器(13)，出口连接热灰管式换热器(12)的进口。
2.根据权利要求1所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的挡灰板(11)为采用碳钢材质制作而成的部件。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的挡灰板(11)的安装角度根据阻力和收灰效率综合考虑确定。
4.根据权利要求1所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的热灰管式换热器(12)为带鳍片的管式换热器，管束呈倒三角形布置。
5.根据权利要求4所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的热灰管式换热器(12)为碳钢材质或ND钢材质制作而成的部件，根据飞灰物理特性确定鳍片间距。
6.根据权利要求1所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的汽水分离器(13)外部进行保温处理，用于分离汽水混合物中的蒸汽和液态水，蒸汽送往LT-MED的一效加热器。
7.根据权利要求1所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的下降管(14)中安装单向截止阀，用于防止从高盐废水系统来的凝结水引入汽水分离器(13)。
8.根据权利要求1所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的装置还包括安装在省煤器灰斗上的排灰机构，该排灰机构包括：
灰位探测器(21)，安装在灰斗上部，用于强制排灰；
灰温探针，安装在热灰管式换热器(12)区域，用于监测热灰管式换热器(12)内部积灰温度；
螺旋给料器(24)，安装在灰斗下部，用于排灰；
气力仓式输灰泵(26)，用于将收集到的飞灰输送到灰仓；
气动截止阀(25)，安装在螺旋给料器(24)和气力仓式输灰泵(26)之间，用于防止压缩空气反向进入螺旋给料器。
9.根据权利要求8所述的一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收装置，其特征在于，所述的灰温探针高位灰温探针(22)和低位灰温探针(23)，分别安装在热灰管式换热器(12)的顶部区域和底部区域。
10.一种用于废水浓缩工艺的高温飞灰余热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：通过设置挡灰板(11)增加灰斗处飞灰的收集量，飞灰堆积在热灰管式换热器(12)间，采用接触式换热的方式吸收飞灰的余热，并通过灰温探针控制吸热介质和水的流量，进而控制蒸汽产生量，热灰管式换热器(12)产生的蒸汽输送到高盐废水浓缩装置，加热废水。
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