CN204388102U - 一种烟气余热利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种烟气余热利用装置，有效利用电除尘器之前的烟气余热对脱硫后的湿烟气进行加热，以脱除湿法脱硫后的大部分液滴。所述烟气余热利用装置包括热回收器和再加热器，所述热回收器设置在电除尘器的烟气进口，所述再加热器设置在脱硫塔的烟气出口；所述热回收器和所述再加热器的换热介质侧相互连通，以形成换热介质的闭式循环回路。本实用新型能够高效脱除烟气中的三氧化硫，防止其腐蚀后续设备，还可以有效降低烟气粉尘比电阻，提高电除尘器的效率，优化电除尘器的气流分布，减少烟气阻力，节约煤耗，提升了湿法脱硫后的烟气温度和烟气抬升高度，降低了污染物落地浓度，缓解了烟囱冒白烟以及烟囱雨等现象。

Description

一种烟气余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及烟气处理技术领域，特别是涉及一种烟气余热利用装置。

背景技术

目前，燃煤电厂的烟气从锅炉空预器排出后，需要进行一系列的处理，例如脱硫处理等。现有技术中，石灰石/石膏法湿法脱硫因脱硫反应快、效率高，脱硫添加剂利用率高等优点广泛应用于国内燃煤火电机组。湿法脱硫后的烟气具有含水量高、温度低，易结露等特点，烟气中还含有氟化物和氯化物等强腐蚀性物质,形成腐蚀强度高、渗透性较强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀物，对于下游设备具有较强的腐蚀性损伤。

针对于湿法脱硫后烟气对于烟囱腐蚀严重的问题，国内目前有两种解决方案，一种是配套湿烟囱，即烟囱选用防腐材料进行防腐设计；另一种配套干烟囱，即不对烟囱进行防腐处理，但对于湿法脱硫后烟气进行加热，提高烟气温度，以减少酸液凝结，减轻对烟囱的腐蚀。

目前，对于湿法脱硫后通过加热烟气减轻腐蚀这一方案，传统电厂在湿法脱硫系统中配套机械回转式烟气换热器(GGH)，实际上，该换热器是一个由传热元件组成的可旋转转子式换热器，未脱硫的原烟气流经转子的一侧，脱硫后的净烟气流经转子的另一侧，转子缓慢转动，传热元件交替被通过的烟气加热、放热，达到将热量从原烟气传递给净烟气的目的。

在实际运行中，机械回转式烟气换热器这种装置布置在引风机后的烟道中，导致烟道布置复杂，且冷热烟气容易短路泄漏，造成SO₂逃逸，无法满足对SO₂排放的高标准要求。

再者，随着烟气温度的降低，原烟气中的SO₃很可能被部分析出出，但由于引风机后的烟气中含尘浓度极低，无法与析出的SO₃发生物理及化学反应，则析出的SO₃会粘附在回转式气气换热器(GGH)的换热元件上，使得换热元件腐蚀严重，严重影响换热元件的换热效果；析出的SO₃还会引起堵灰，造成吹灰清洗难、烟气阻力大等一系列问题。

可见，常规的回转式气气换热器(GGH)具有换热效率低、易腐蚀堵塞、阻力大、SO₂泄漏、无法脱除烟气中的SO₃，以及无法实现对电除尘器调温处理等问题。

因此，如何另辟蹊径，设计一种烟气余热利用装置，以提高换热效率、脱除烟气中的SO₃，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气余热利用装置，有效利用电除尘器之前的烟气余热对脱硫后的湿烟气进行加热，以脱除湿法脱硫后的大部分液滴，提升湿法脱硫后的烟气温度，解决石膏雨、烟囱水雾长龙以及烟囱腐蚀等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种烟气余热利用装置，包括热回收器和再加热器，所述热回收器设置在电除尘器的烟气进口，所述再加热器设置在脱硫塔的烟气出口；所述热回收器和所述再加热器的换热介质侧相互连通，以形成换热介质的闭式循环回路。

本实用新型中，分别在电除尘器前和脱硫塔后设置热回收器和再加热器，以便对电除尘器之前的烟气余热进行回收，然后用于对脱硫后的湿烟气进行加热，以高效脱除烟气中的三氧化硫，防止其腐蚀后续设备；同时，由于热回收器对进入电除尘器之前的烟气进行了余热回收，则可以通过余热回收调节进入电除尘器的烟气温度，进而有效降低烟气粉尘比电阻，同时减少电除尘器处理烟气量，提高电除尘器的效率，优化电除尘器的气流分布，减少烟气阻力，节约煤耗；再者，由于热回收器与再加热器之间换热介质侧相互连通，并采用换热介质吸收烟气热量或者将对烟气进行加热，而非将烟气作为介质直接换热，故无需改变烟气原来的输送轨道，进而可以有效避免烟气泄漏，防止烟气中的二氧化硫逃逸，能够符合烟气排放的高标准要求；此外，再加热器对脱硫后的烟气进行加热后，提升了湿法脱硫后的烟气温度和烟囱出口的烟气抬升高度，降低了污染物落地浓度，在较大程度上缓解了烟囱冒白烟(也称为水雾长龙)以及烟囱雨等现象。

可选地，还包括循环泵组，所述循环泵组设置在所述热回收器与所述再加热器之间的连通管路上，以驱动所述换热介质在两者之间循环流动。

可选地，还包括设置在所述连通管路上的膨胀罐。

可选地，所述热回收器和/或所述再加热器为管式换热器，所述管式换热器包括若干平行于烟气流动方向排布的换热管排。

可选地，所述连通管路包括用于连通所述热回收器的介质进口与所述再加热器的介质出口的第一管路，以及用于连通所述热回收器的介质出口与所述再加热器的介质进口的第二管路，所述第一管路通过控制阀与所述第二管路连通，所述控制阀用于控制进入所述热回收器的换热介质的总流量。

可选地，包括并列设置的若干所述热回收器，还包括设置在各所述热回收器的介质进口的电动调节阀，以便当各所述热回收器的进口烟温不同时，所述电动调节阀相应地调节进入各所述热回收器的换热介质的流量。

可选地，还包括蒸汽加热器和疏水加热器，所述蒸汽加热器的蒸汽疏水出口与所述疏水加热器的进水口连通，所述蒸汽加热器设置在所述第二管路上，所述疏水加热器设置在所述第一管路上。

可选地，还包括设置在所述第一管路上的冷凝水加热器，所述冷凝水加热器与汽机的回热系统连通。

可选地，还包括升温器，所述升温器设置在所述脱硫塔的烟气出口与所述再加热器之间，所述升温器包括若干排错列的裸管，所述裸管内流通有高温蒸汽或高温水。

可选地，还包括对所述热回收器和所述再加热器进行吹灰的吹灰系统。

附图说明

图1为本实用新型所提供烟气余热利用装置应用于整个烟气处理系统中的示意图；

图2为本实用新型所提供烟气余热利用装置在一种具体实施方式中的结构示意图。

图1-2中：

电除尘器1、脱硫塔2、热回收器3、再加热器4、循环泵组5、连通管路6、第一管路61、第二管路62、控制阀63、膨胀罐7、蒸汽加热器8、疏水加热器9、冷凝水加热器10、升温器11、省煤器12、空气预热器13、引风机14、烟囱15

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种烟气余热利用装置，其结构简单，有效利用电除尘器之前的烟气余热对脱硫后的湿烟气进行加热，以脱除湿法脱硫后的大部分液滴，提升湿法脱硫后的烟气温度，解决石膏雨、烟囱水雾长龙以及烟囱腐蚀等问题。

诚如背景技术所述，燃煤电厂等会排放大量的烟气，这些烟气内含有大量粉尘以及污染气体，需要通过烟气处理系统进行处理，现有技术中的烟气处理系统通常包括省煤器12、空气预热器13、电除尘器1、引风机14以及脱硫塔2等装置，然后再将处理后的洁净的烟气通过烟囱15排出。

如图1所示，本实用新型的烟气余热装置应用于整个烟气处理系统时，在电除尘器1的前方设置有热回收器3，在脱硫塔2的后方设置有再加热器4，则由锅炉再热器排出的烟气依次经过省煤器12、空气预热器13、热回收器3、电除尘器1、引风机14、脱硫塔2和再加热器4进行处理，最后将经过再加热器4加热后的净烟气从烟囱15排出。

详细地，本实用新型的烟气余热利用装置可以包括热回收器3以及再加热器4，两者均可以具有烟气进口和烟气出口，热回收器3的烟气进口与空气预热器13的烟气出口连通，或者直接与原烟气连通，其烟气出口与电除尘器1的烟气进口连通；电除尘器1的烟气出口通过引风机14与脱硫塔2的烟气进口连通，当然也可以根据需要与脱硫塔2直接连通或者通过其他部件与脱硫塔2连通；脱硫塔2的烟气出口与再加热器4的烟气进口连通，再加热器4的烟气出口可以与烟囱15直接连通，或者与其他后续处理设备的烟气进口连通。

为便于描述，本文中以烟气的流动方向为参照定义前后，处于烟气流动方向前方的方向为前，处于其后方的方向为后。本文中所述的若干是指多个，通常为三个以上。图1和图2中，较粗的实体箭头表示烟气的流动方向，较细的实体箭头表示换热介质的流动方向，虚线箭头表示蒸汽的流动方向。此外，为便于显示其他部分的结构，图2中没有显示出控制阀63。

通过上述设置，从锅炉排出的烟气，通过热回收器3进行烟气余热的回收，从而降低了进入电除尘器1的烟气温度，减少热量损失，实现余热利用；更为重要的是，可以通过热回收器3实现对进入电除尘器1的烟气的调温处理，进而有效降低的烟气的粉尘比电阻，同时减少电除尘器处理烟气量，以提高电除尘器1的效率，优化电除尘器1的气流分布，节约煤耗；还可以通过控制热回收器3控制原烟气的温降，将原烟气中的三氧化硫析出，通过与烟气中的粉尘发生物理化学反应，被电除尘器1除去，以减轻对后续设备的腐蚀。

同时，经过湿法脱硫处理后的烟气由脱硫塔2排出后，经过再加热器4进行加热，以有效提升湿法脱硫后的烟气温度，脱除湿法脱硫后的大部分液滴，进而提高了烟囱15出口的烟气抬升高度，降低了污染物的落地浓度，大大缓解了烟囱15冒白烟以及下烟囱雨等问题。

请进一步结合图2，本实用新型的烟气余热利用装置，热回收器3与再加热器4的换热介质侧相互连通，两者通过换热介质交换吸收或者释放热量，换热介质在两者之间流动，以便热回收器3通过换热介质吸收烟气的余热，然后当换热介质流动至再加热器4时，将吸收的热量传递给流经再加热器4的净烟气，以便对脱硫后的烟气进行加热。

具体地，热回收器3和再加热器4均具有供换热介质进入和流出的介质进口和介质出口，且热回收器3以其介质出口与再加热器4的介质进口连通，再加热器4的介质出口与热回收器3的介质进口连通，进而实现热量的传递，在两者之间形成换热介质的闭式循环回路。

所述换热介质(本文中亦称为介质)可以选择除盐水、凝结水等优质的导热媒介，也可以根据需要选用其他的导热媒介。

为便于换热介质在热回收器3以及再加热器4之间循环流动，本实用新型还可以设置循环泵组5。热回收器3与再加热器4之间通过管路实现连通，两者之间的管路即为连通管路6，则可以将循环泵组5设置在所述连通管路6上，然后通过循环泵组5驱动换热介质在热回收器3与再加热器4之间循环流动。

进一步，还可以在连通管路6上设置膨胀罐7，该膨胀罐7用于承载换热介质，则可以通过膨胀罐7对闭式循环回路进行自动补水；同时，连通管路6内换热介质的温度变化会引起热膨胀以及压力变化，这些均可以通过膨胀罐7消除，以保持系统稳定运行。

再者，还可以设置循环泵组5与膨胀罐7的连接位置，以便将循环泵组5设置在膨胀罐7的下游，则膨胀罐7的补水可以通过循环泵组5加压后进入循环系统。

所述连通管路6可以包括第一管路61和第二管路62，第一管路61用于连通热回收器3的介质进口与再加热器4的介质出口，第二管路62用于连通热回收器3的介质出口与再加热器4的介质进口，则换热介质按照图2中所示箭头的方向在热回收器3与再加热器4之间循环流动，形成闭式循环回路。

在其中一种实施方式中，可以将循环泵组5和膨胀罐7连接在由再加热器4的介质出口至热回收器3的介质进口的连通管路6上，即可以将循环泵组5和膨胀罐7连接在第一管路61上，且膨胀罐7连接在靠近再加热器4的方向，以便由再加热器4的介质出口流出的换热介质连同膨胀罐7补入的介质均经过循环泵组5进行加压，然后一同进入热回收器3进行加热，加热后的换热介质流入再加热器4，将其携带的热量传递给流经再加热器4的湿烟气，则换热介质在此过程中放热降温，最后由再加热器4的介质出口回到循环泵组5，形成一个闭式循环系统，如图2所示。

可以理解，热回收器3和再加热器4可以为任意形式的换热器，例如，两者均可以为管式换热器，由若干管排按照一定的间距逐排并列设置，且各管排为由平行于烟气流动方向排布的换热管组成的换热管排。当采用管式换热器时，可以根据使用需求调整换热管的排布方向，例如，可以平行于烟气的流动方向设置若干并列的换热管排，从而减小烟气的阻力；同时，当换热管平行于烟气流动方向时，烟气中的粉尘等杂物不易粘结在换热管上，以降低灰尘的粘结，还利于对热回收器3以及再加热器4等进行吹灰处理，从而避免积灰引起的换热效率下降、烟气阻力增加等。当然，本领域技术人员也可以采用氟塑料等其他结构作为本实用新型的热回收器3和再加热器4，只要能够有效进行热传递即可。

在上述基础上，本实用新型还可以设置若干热回收器3，若干热回收器3并联设置。具体地，实际使用中，燃煤电厂的火电机组可以为多个，各个火电机组的锅炉中排出的烟气通过管路输送至电除尘器1进行除尘处理，然后将汇集后的烟气进行脱硫等后续处理后统一由烟囱15排出。因此，可以在与电除尘器1连通的各个烟道中均设置热回收器3，以回收各锅炉所排出原烟气的热量，通常可以根据需要设置4个或者更多的热回收器3。此时，各个热回收器3的介质进口可以通过集流管汇集成一个总的介质进口，然后与再加热器4的介质出口通过第一管路61连通；同理，各热回收器3的介质出口也可以统一汇集形成一个总的介质出口，然后与再加热器4的介质进口通过第二管路62连通，以便进行热交换。

相应的，各个热回收器3的介质进口处均可以设置电动调节阀，以便对进入各个热回收器3的介质流量进行控制。由于回转式空预器出口的烟气温度可能存在差异，则输送至各个热回收器3的烟气进口的烟温也可能不同，此时，可以通过电动调节阀调节进入各个热回收器3的介质的流量，以调节热回收器3所吸收的热量，进而控制热回收器3的烟气出口的烟温，使得各热回收器3的烟气出口的烟温保持一致，进而保证进入电除尘器1的气流能够均布，提高除尘效果。此外，当热回收器3的烟气进口的烟温较低时，如果进入热回收器3的介质较多，就会吸收过多的热量，导致热回收器3的烟气出口的烟温过低，进而导致电除尘器1输灰不畅等一系列问题，因此，此时也可以通过与各热回收器3所对应的电动调节阀，避免出现烟气过度放热，使得烟温保持在合理范围内。

进一步，还可以设置热交换的旁路，如图2所示，可以将第一管路61和第二管路62连通，以形成换热介质的流通旁路，然后在该旁路上设置控制阀63，以便通过该控制阀63启闭所述旁路，或者调节该旁路的流量。所述控制阀63可以为自动控制调节阀组，用于控制进入热回收器3的换热介质的总流量；即当设置若干热回收器3时，控制阀63可以对进入热回收器3的介质的总流量进行控制，避免热回收器3将烟气温度降至过低，进而保证进入电除尘器1的烟温处于合理范围，以提高除尘效果。

更为具体地，控制阀63主要用于防止烟温降至过低，即进入热回收器3的介质过多，控制阀63可以设置单向阀，以避免热回收器3的介质出口流出的热媒介质直接通过旁路流回至其介质进口，使得多余的介质能够由第一管路61单向流动至第二管路62，如图2中箭头所示。当热回收器3的烟气进口的烟温整体上较低时，需要降低进入热回收器3的介质的总流量，此时，可以通过控制阀63开启旁路，将原本沿第一管路61流动至热回收器3的介质进行分流，使得部分介质汇入第一管路61，与由热回收器3流出的热介质混合，进入下一个循环，而避免过多的介质进入热回收器3吸收烟气的温度，从整体上保证进入电除尘器1的烟温处于一定范围内。

更进一步，本实用新型还可以包括蒸汽加热器8和疏水加热器9，如图1和图2所示，蒸汽加热器8可以设置在第二管路62上，疏水加热器9可以设置在第一管路61上，然后将蒸汽加热器8的蒸汽疏水出口与疏水加热器9的进水口连通，以便通过蒸汽对介质进行加热，满足再加热器4的使用需求。

当热回收器3回收的热量无法满足再加热器4对净烟气的加热需求时，可以通过蒸汽加热器8对介质进行辅助加热，以提高进入再加热器4的介质的温度，从而实现对净烟气的加热。

同时，诚如上文所述，当热回收器3的烟气进口的烟温较低时，能够从烟气中吸收的热量有限，此时，可以通过疏水加热器9对进入热回收器3的介质进行预热，以便介质从原烟气中吸收较少的热量即可满足再加热器4的换热需求。可见，蒸汽加热器8与疏水加热器9相互配合，以辅助热回收器3对介质进行加热，进而共同提高进入再加热器4的介质的温度，满足对净烟气的加热需求。

此外，当热回收器3所回收的热量较多，远大于再加热器4的工作需求时，本实用新型还可以设置冷凝水加热器10。在该实施例中，冷凝水加热器10可以与汽机的回热系统连通，可以将冷凝水加热器10设置在第一管路61上，则由再加热器4流出的介质在进行换热后仍具有较多热量，可以用于加热冷凝水，即热回收器3回收的多余热量可以加热冷凝水，从而将热量输入到汽机的回热系统中，进一步节约煤耗。

另一方面，为延长再加热器4的使用寿命，本实用新型还可以设置能够快速升温的升温器11，如图2所示，可以将升温器11设置在脱硫塔2的烟气出口与再加热器4的烟气进口之间，以快速脱除湿法脱硫后的大部分液滴和石膏泡沫等，防止其腐蚀再加热器4，起到保护再加热器4的作用，从而延长再加热器4的使用寿命，降低成本。

升温器11可以包括若干排错列排布的裸管，可以为6排或者根据需要增减排数，然后在裸管内通入高温蒸汽或者高温水，其结构简单，成本较低，还能够起到快速加热的作用。

或者，本实用新型还可以包括吹灰系统，以便对热回收器3和再加热器4进行吹灰，实现有效的清灰，避免由于积灰引起的换热效率下降、烟气阻力增加等问题。

需要说明的是，本实用新型中，热回收器3和再加热器4采用独立布置的形式，然后通过换热介质的连通管路6实现热量的传递，而不会对烟道产生干扰，烟气完全可以按照原来的线路流动，无需在热回收器3和再加热器4之间循环，从而可以避免烟气泄漏；安装时，可以直接将热回收器3安装在与电除尘器1的烟气进口连通的烟道内，如上文所述，当然也可以直接将再加热器4安装在与脱硫塔2的烟气出口相连通的烟道内，无需单独设置热回收器3和再加热器4的安装位置，也无需为两者单独设置连接烟道，进而简化结构，节约设备占地。

需要强调的是，本文中可以通过热回收器3、连通管路6、循环泵组5、蒸汽加热器8、疏水加热器9、膨胀罐7、冷凝水加热器10、吹灰系统以及升温器11组成闭式循环系统，从而避免了烟气泄漏，不仅有效地利用了烟气余热，还高效脱除了烟气中的三氧化硫，减轻了湿法脱硫后对后续设备的腐蚀，有效解决了石膏雨、烟囱水雾长龙以及烟囱腐蚀等问题。

进一步说明的是，整个烟气处理系统所涉及的部件较多，结构较为复杂，本文仅对其烟气余热利用装置进行了详细说明，其他未尽之处请参见现有技术，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供的烟气余热利用装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟气余热利用装置，其特征在于，包括热回收器(3)和再加热器(4)，所述热回收器(3)设置在电除尘器(1)的烟气进口，所述再加热器(4)设置在脱硫塔(2)的烟气出口；所述热回收器(3)和所述再加热器(4)的换热介质侧相互连通，以形成换热介质的闭式循环回路。

2.如权利要求1所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括循环泵组(5)，所述循环泵组(5)设置在所述热回收器(3)与所述再加热器(4)之间的连通管路(6)上，以驱动所述换热介质在两者之间循环流动。

3.如权利要求2所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括设置在所述连通管路(6)上的膨胀罐(7)。

4.如权利要求1所述的烟气余热利用装置，其特征在于，所述热回收器(3)和/或所述再加热器(4)为管式换热器，所述管式换热器包括若干平行于烟气流动方向排布的换热管排。

5.如权利要求1-4任一项所述的烟气余热利用装置，其特征在于，所述连通管路(6)包括用于连通所述热回收器(3)的介质进口与所述再加热器(4)的介质出口的第一管路(61)，以及用于连通所述热回收器(3)的介质出口与所述再加热器(4)的介质进口的第二管路(62)，所述第一管路(61)通过控制阀(63)与所述第二管路(62)连通，所述控制阀(63)用于控制进入所述热回收器(3)的换热介质的总流量。

6.如权利要求5所述的烟气余热利用装置，其特征在于，包括并列设置的若干所述热回收器(3)，还包括设置在各所述热回收器(3)的介质进口的电动调节阀，以便当各所述热回收器(3)的进口烟温不同时，所述电动调节阀相应地调节进入各所述热回收器(3)的换热介质的流量。

7.如权利要求5所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括蒸汽加热器(8)和疏水加热器(9)，所述蒸汽加热器(8)的蒸汽疏水出口与所述疏水加热器(9)的进水口连通，所述蒸汽加热器(8)设置在所述第二管路(62)上，所述疏水加热器(9)设置在所述第一管路(61)上。

8.如权利要求5所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括设置在所述第一管路(61)上的冷凝水加热器(10)，所述冷凝水加热器(10)与汽机的回热系统连通。

9.如权利要求5所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括升温器(11)，所述升温器(11)设置在所述脱硫塔(2)的烟气出口与所述再加热器(4)之间，所述升温器(11)包括若干排错列的裸管，所述裸管内流通有高温蒸汽或高温水。

10.如权利要求5所述的烟气余热利用装置，其特征在于，还包括对所述热回收器(3)和所述再加热器(4)进行吹灰的吹灰系统。