CN114321958A - 带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，属于锅炉烟气处理技术领域，解决了现有技术中排烟温度高、易产生硫酸氢铵堵塞、脱硫废水无法零排放的问题，包括依次连接的SCR脱硝反应器、空气预热器、低温省煤器、第一暖风器、静电除尘器、引风机以及脱硫吸收塔。本发明通过设置第一暖风器和第二暖风器，配合热风回流至空气预热器进口，令空气预热器进口风温得到提高的同时避免排烟温度升高，有效降低排烟温度，利用多个干烧门，大幅提高空气预热器进口风温，避免硫酸氢铵堵塞，通过设置烟道换热器和多效蒸发单元，实现脱硫废水的零排放。
Description
技术领域
本发明属于锅炉烟气处理技术领域，具体地说，尤其涉及一种带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统。
背景技术
现有燃煤锅炉的烟气处理系统通过使烟气一次流经脱硝反应器、空预器、低温电除尘器、湿法脱硫塔、冷凝器、除雾器等，实现了烟气脱硝、除尘、脱硫和消白。其中，为了缓解空气预热器堵塞，设置暖风器加热即将进入空气预热器内的空气，而暖风器利用汽轮机抽蒸汽或厂用蒸汽加热空气，不仅导致暖风器的换热能力一般，而且因脱硝装置喷入过量氨后，易形成硫酸氢铵，暖风器提高进口风温后必然提高空气预热器的出口烟温，高温烟气必然携带硫酸氢铵，会在壁温低于147℃的换热管表面二次凝结，形成新的堵塞，导致烟气处理系统存在蒸汽耗费量大、管路长、运行压力高、运行可靠性低、系统建设成本和运行成本高等弊端。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种排烟温度低、无硫酸氢铵堵塞、脱硫废水零排放的带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统。
为了实现上述技术目的，本发明带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统采用的技术方案为：
带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，包括依次连接的SCR脱硝反应器、空气预热器、低温省煤器、第一暖风器、静电除尘器、引风机以及脱硫吸收塔；
所述SCR脱硝反应器进口与锅炉出口相连接，所述第一暖风器回流至空气预热器进风口，所述低温省煤器出水口与膨胀水箱进口相连接，所述膨胀水箱出口并联为两分端，一端经压力泵与低温省煤器进水口相连接，另一端与第二暖风器进水口相连接，所述第二暖风器出水口与低温省煤器进水口相连接，所述第二暖风器进烟端连接送风机，出烟端与空气预热器进风口相连接；
所述静电除尘器和引风机之间设有烟道换热器，所述烟道换热器内介质经高温加热成低温蒸汽后进入Ⅰ效蒸发单元，所述Ⅰ效蒸发单元包括与脱硫吸收塔相连接的Ⅰ效分离器，所述Ⅰ效分离器底部与Ⅰ效加热器管程进口相连接，所述Ⅰ效加热器管程出口与Ⅰ效分离器侧部相连接，所述Ⅰ效加热器壳程进口与烟道换热器11出口相连接，壳程出口与冷凝罐相连接，所述Ⅰ效分离器内汽液分离后蒸汽作为Ⅱ效蒸发单元加热源，所述Ⅱ效蒸发单元包括Ⅱ效分离器，所述Ⅱ效分离器底部与Ⅱ效加热器管程进口相连接，所述Ⅱ效加热器管程出口与Ⅱ效分离器侧部相连接，所述Ⅱ效加热器壳程进口与Ⅰ效分离器顶部相连接，所述Ⅱ效分离器内汽液分离后蒸汽作为Ⅲ效蒸发单元加热源，所述Ⅲ效蒸发单元包括Ⅲ效分离器，所述Ⅲ效分离器底部分为两端，一端与Ⅲ效加热器管程进口相连接，另一端与浓浆缓冲罐相连接，所述Ⅲ效加热器管程出口与Ⅲ效分离器侧部相连接，所述Ⅲ效加热器壳程进口与Ⅱ效分离器顶部相连接，所述Ⅲ效分离器顶部与尾气冷凝器相连接，所述尾气冷凝器侧部与冷凝罐相连接，所述浓浆缓冲罐经浓浆输送泵与压滤机相连接，所述压滤机滤液返流至Ⅰ效分离器内。
所述第一暖风器为烟气暖风器，包括本体，本体末端一侧连接有一次风入口风箱，一次风入口风箱底部连接有冷一次风道，本体侧部一侧连接有紧邻一次风入口风箱的二次风入口风箱，二次风入口风箱底部连接有冷二次风道，本体末端另一侧连接有温一次风道，本体侧部另一侧连接有紧邻温一次风道的温二次风道，温一次风道和温二次风道连通后与空气预热器烟道出口相连接，本体侧部穿插有干烧热风道，干烧热风道沿温一次风道和温二次风道底部铺陈后向上弯折连接锅炉高温烟气。
优选的，所述第一烟气暖风器的管程内通烟气，管程外通空气。
优选的，所述温一次风道内设有6个干烧挡板门，所述温二次风道内设有18个干烧挡板门。
优选的，所述冷一次风道内设有6个干烧风门，所述冷二次风道内设有18个干烧风门。
优选的，所述烟道换热器另一出口与冷凝罐相连接。
优选的，所述Ⅰ效分离器底部经平衡管与Ⅱ效分离器侧部相连接，所述Ⅱ效分离器底部经平衡管与Ⅲ效分离器侧部相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在整个锅炉脱硝脱硫系统中设置第一暖风器和第二暖风器，配合热风回流至空气预热器进口，令空气预热器进口风温得到提高的同时避免排烟温度升高，有效降低排烟温度；
2、本发明中第一暖风器为烟气暖风器，利用多个干烧门，大幅提高空气预热器进口风温，令换热板壁温得到提高，避免硫酸氢铵堵塞；
3、本发明通过设置烟道换热器和多效蒸发单元，使锅炉烟气余热作为蒸发热源，对废液进行浓缩结晶，实现脱硫废水的零排放，降低浓缩过程中系统结垢的风险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中第一暖风器的结构示意图。
图中：1.SCR脱硝反应器；2.空气预热器；3.低温省煤器；4.第一暖风器；5.静电除尘器；6.引风机；7.脱硫吸收塔；8.锅炉；9.膨胀水箱；10.第二暖风器；11.烟道换热器；12.Ⅰ效分离器；13.Ⅰ效加热器；14.冷凝罐；15.Ⅱ效分离器；16.Ⅱ效加热器；17.Ⅲ效分离器；18.Ⅲ效加热器；19.浓浆缓冲罐；20.尾气冷凝器；21.压滤机；
401.本体；402.一次风入口风箱；403.冷一次风道；404.二次风入口风箱；405.冷二次风道；406.温一次风道；407.温二次风道；408.干烧热风道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对发明进一步说明：
锅炉烟气脱硫脱硝过程中，由于回转式空气预热器必然的漏风和较低的进口风温使换热板最低金属壁温始终低于酸露点温度，必然发生低温腐蚀。若进口风温提高，则低温腐蚀风险降低，通过蒸汽暖风器提高进口风温可以降低低温腐蚀风险，但也会使排烟温度升高，锅炉效率则会降低。
同时为保证脱硝效率，就必须喷入适当过量的氨，有SO3则必然产生硫酸氢铵，并在金属壁温低于147℃的金属表面形成硫酸氢铵结晶，脱硝催化剂会促使部分SO2转换成SO3，且随着脱硝装置效率的降低，氨逃逸量必然增加，硫酸氢铵堵塞的风险进一步增大。换热板在回转式空气预热器高温烟气区域一直处于干烧状态，始终存在硫酸氢铵的凝结(低于207℃)与气化(高于207℃)，只是由于进口风温低，硫酸氢铵的凝结速率大于气化速率，最终形成硫酸氢铵堵塞，只有提高进口风温，进而提高换热板壁温，保证在高温烟气区域换热板表面硫酸氢铵的气化速率大于凝结速率，才能彻底消除硫酸氢铵堵塞，但是高于147℃的烟气携带的硫酸氢铵会在低于147℃的金属表面二次凝结，形成新的堵塞。
另外，排烟温度的升高还会使烟气的体积流量增加，阻力增加，引风机能耗增加，灰的比电阻增加，静电除尘器效率降低，脱硫工艺水耗增加，脱硫塔的除尘效率和脱硫效率均降低。
因此，降低排烟温度，并解决空气预热器硫酸氢铵堵塞和低温腐蚀问题迫在眉睫。
如图1—图2所示，带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，包括依次连接的SCR脱硝反应器1、空气预热器2、低温省煤器3、第一暖风器4、静电除尘器5、引风机6以及脱硫吸收塔7；
所述SCR脱硝反应器1进口与锅炉8出口相连接，所述第一暖风器4回流至空气预热器2进风口，所述低温省煤器3出水口与膨胀水箱9进口相连接，所述膨胀水箱9出口并联为两分端，一端经压力泵与低温省煤器3进水口相连接，另一端与第二暖风器10进水口相连接，所述第二暖风器10出水口与低温省煤器3进水口相连接，所述第二暖风器10进烟端连接送风机，出烟端与空气预热器2进风口相连接；
所述静电除尘器5和引风机6之间设有烟道换热器11，所述烟道换热器11内介质经高温加热成低温蒸汽后进入Ⅰ效蒸发单元，所述Ⅰ效蒸发单元包括与脱硫吸收塔7相连接的Ⅰ效分离器12，所述Ⅰ效分离器12底部与Ⅰ效加热器13管程进口相连接，所述Ⅰ效加热器13管程出口与Ⅰ效分离器12侧部相连接，所述Ⅰ效加热器13壳程进口与烟道换热器11出口相连接，所述烟道换热器11另一出口与冷凝罐14相连接，壳程出口与冷凝罐14相连接，所述Ⅰ效分离器12内汽液分离后蒸汽作为Ⅱ效蒸发单元加热源，所述Ⅱ效蒸发单元包括Ⅱ效分离器15，所述Ⅱ效分离器15底部与Ⅱ效加热器16管程进口相连接，所述Ⅱ效加热器16管程出口与Ⅱ效分离器15侧部相连接，所述Ⅱ效加热器16壳程进口与Ⅰ效分离器12顶部相连接，所述Ⅱ效分离器15内汽液分离后蒸汽作为Ⅲ效蒸发单元加热源，所述Ⅲ效蒸发单元包括Ⅲ效分离器17，所述Ⅲ效分离器17底部分为两端，一端与Ⅲ效加热器18管程进口相连接，另一端与浓浆缓冲罐19相连接，所述Ⅲ效加热器18管程出口与Ⅲ效分离器17侧部相连接，所述Ⅲ效加热器18壳程进口与Ⅱ效分离器15顶部相连接，所述Ⅲ效分离器17顶部与尾气冷凝器20相连接，所述尾气冷凝器20侧部与冷凝罐14相连接，所述浓浆缓冲罐19经浓浆输送泵与压滤机21相连接，所述压滤机21滤液返流至Ⅰ效分离器12内。其中，所述Ⅰ效分离器12底部经平衡管与Ⅱ效分离器15侧部相连接，所述Ⅱ效分离器15底部经平衡管与Ⅲ效分离器17侧部相连接。
工业锅炉在实际运行过程中，烟气里夹带的氯化物、颗粒物、重金属等污染物会不断富集在浆液中，易引起设备管道腐蚀、脱硫效率降低、破坏脱硫系统物质平衡等问题，因此需固定时间排出一定量脱硫废水，本发明将锅炉烟气余热作为蒸发加热源，对脱硫废水进行多效蒸发，实现脱硫废水的零排放。
常规的暖风器缓解空气预热器腐蚀堵塞的同时由于空气入口温度提高，空气在空预器内吸热量减少，造成空预器出口烟温升高，排烟热损失加大，并由此带来烟气体积流量增大，粉尘比电阻提高，电除尘效率下降等问题。
本发明中利用空气预热器的烟气余热加热第二暖风器，实现烟气余热代替蒸汽，减少第二暖风器蒸汽消耗，低温省煤器利用烟气余热加热，将排烟温度从147℃降低至90℃，有效降低排烟温度；
同时将第一暖风器和第二暖风器回流至空气预热器，配合热风再循环，在满足低排烟温度的要求下，大幅度提高空气预热器的进口风温，提高了换热板的壁温，既解决低温腐蚀，又避免硫酸氢铵堵塞。
所述第一暖风器4为烟气暖风器，所述第一烟气暖风器4的管程内通烟气，管程外通空气，包括本体401，本体401末端一侧连接有一次风入口风箱402，一次风入口风箱402底部连接有冷一次风道403，本体401侧部一侧连接有紧邻一次风入口风箱402的二次风入口风箱404，二次风入口风箱404底部连接有冷二次风道405，本体401末端另一侧连接有温一次风道406，本体401侧部另一侧连接有紧邻温一次风道406的温二次风道407，温一次风道406和温二次风道407连通后与空气预热器2烟道出口相连接，本体401侧部穿插有干烧热风道408，干烧热风道408沿温一次风道406和温二次风道407底部铺陈后向上弯折连接锅炉8高温烟气，温一次风道406内设有6个干烧挡板门，温二次风道407内设有18个干烧挡板门，冷一次风道403内设有6个干烧风门，冷二次风道405内设有18个干烧风门。
由于常规暖风器换热管壁温低于硫酸氢铵结晶温度，提高进口风温必然提高空气预热器的出口烟温，高温烟气必然携带硫酸氢铵，进而在换热管表面二次凝结，形成新的堵塞，而本发明中第一暖风器中采用气气换热的方式通过干烧的方法提高换热管壁温，使硫酸氢铵气化，同时通过将冷风通道和烟气通道分别设置为24个局部区域干烧，实现局部小区域干烧，令少量高温烟气与大量低温烟气混合后的温度降到硫酸氢铵结晶温度以下，根本解决硫酸氢铵再次凝结的问题。
本发明工作时，锅炉烟气经SCR脱硝反应器脱硝后进入空气预热器，高温烟气经低温省煤器降温后分为两端，一端对膨胀水箱加热，膨胀水箱受热后蒸汽对第二暖风器换热，另一端烟气进入第一暖风器与高温烟气换热，第一暖风器和第二暖风器高温烟气汇聚后进入空气预热器，令空气预热器进口风温得到显著提高的同时降低排烟温度，避免空气预热器内硫酸氢铵堵塞；
随后烟气进入脱硫吸收塔进行脱硫处理，脱硫后废水进入Ⅰ效分离器，在静电除尘器和引风机之间设置的烟道换热器内的介质在出口烟气热量的加热下成为低温蒸汽，低温蒸汽进入Ⅰ效加热器壳程，Ⅰ效分离器中废水在Ⅰ效加热器管程中均匀流动，并与Ⅰ效加热器壳程中的蒸汽进行交换，被加热后的废水再进入Ⅰ效分离器中完成气液分离，完成初步浓缩的料液通过平衡管进入Ⅱ效分离器，同时Ⅰ效分离器产生的蒸汽从顶部排出进入Ⅱ效分离器作为加热源进行二次蒸发，依此类推，直至完成脱硫废水的多效浓缩结晶。
综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，包括依次连接的SCR脱硝反应器、空气预热器、低温省煤器、第一暖风器、静电除尘器、引风机以及脱硫吸收塔；
其特征在于：所述SCR脱硝反应器进口与锅炉出口相连接，所述第一暖风器回流至空气预热器进风口，所述低温省煤器出水口与膨胀水箱进口相连接，所述膨胀水箱出口并联为两分端，一端经压力泵与低温省煤器进水口相连接，另一端与第二暖风器进水口相连接，所述第二暖风器出水口与低温省煤器进水口相连接，所述第二暖风器进烟端连接送风机，出烟端与空气预热器进风口相连接；
所述静电除尘器和引风机之间设有烟道换热器，所述烟道换热器内介质经高温加热成低温蒸汽后进入Ⅰ效蒸发单元，所述Ⅰ效蒸发单元包括与脱硫吸收塔相连接的Ⅰ效分离器，所述Ⅰ效分离器底部与Ⅰ效加热器管程进口相连接，所述Ⅰ效加热器管程出口与Ⅰ效分离器侧部相连接，所述Ⅰ效加热器壳程进口与烟道换热器11出口相连接，壳程出口与冷凝罐相连接，所述Ⅰ效分离器内汽液分离后蒸汽作为Ⅱ效蒸发单元加热源，所述Ⅱ效蒸发单元包括Ⅱ效分离器，所述Ⅱ效分离器底部与Ⅱ效加热器管程进口相连接，所述Ⅱ效加热器管程出口与Ⅱ效分离器侧部相连接，所述Ⅱ效加热器壳程进口与Ⅰ效分离器顶部相连接，所述Ⅱ效分离器内汽液分离后蒸汽作为Ⅲ效蒸发单元加热源，所述Ⅲ效蒸发单元包括Ⅲ效分离器，所述Ⅲ效分离器底部分为两端，一端与Ⅲ效加热器管程进口相连接，另一端与浓浆缓冲罐相连接，所述Ⅲ效加热器管程出口与Ⅲ效分离器侧部相连接，所述Ⅲ效加热器壳程进口与Ⅱ效分离器顶部相连接，所述Ⅲ效分离器顶部与尾气冷凝器相连接，所述尾气冷凝器侧部与冷凝罐相连接，所述浓浆缓冲罐经浓浆输送泵与压滤机相连接，所述压滤机滤液返流至Ⅰ效分离器内。
所述第一暖风器为烟气暖风器，包括本体，本体末端一侧连接有一次风入口风箱，一次风入口风箱底部连接有冷一次风道，本体侧部一侧连接有紧邻一次风入口风箱的二次风入口风箱，二次风入口风箱底部连接有冷二次风道，本体末端另一侧连接有温一次风道，本体侧部另一侧连接有紧邻温一次风道的温二次风道，温一次风道和温二次风道连通后与空气预热器烟道出口相连接，本体侧部穿插有干烧热风道，干烧热风道沿温一次风道和温二次风道底部铺陈后向上弯折连接锅炉高温烟气。
2.根据权利要求1所述带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，其特征在于：所述第一烟气暖风器的管程内通烟气，管程外通空气。
3.根据权利要求1所述带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，其特征在于：所述温一次风道内设有6个干烧挡板门，所述温二次风道内设有18个干烧挡板门。
4.根据权利要求3所述带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，其特征在于：所述冷一次风道内设有6个干烧风门，所述冷二次风道内设有18个干烧风门。
5.根据权利要求1所述带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，其特征在于：所述烟道换热器另一出口与冷凝罐相连接。
6.根据权利要求1所述带有低温余热利用暖风器的锅炉烟气处理系统，其特征在于：所述Ⅰ效分离器底部经平衡管与Ⅱ效分离器侧部相连接，所述Ⅱ效分离器底部经平衡管与Ⅲ效分离器侧部相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 225000 No. 1, Hongyuan Road, high end equipment manufacturing industrial park, Shaobo Town, Jiangdu District, Yangzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Fengye Environmental Technology Group Co.,Ltd. Address before: 225000 No.1, Hongyuan Road, high end equipment manufacturing industrial park, Shaobo Town, Jiangdu District, Yangzhou City, Jiangsu Province Applicant before: JIANGSU FENG YE TECHNOLOGY ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |