CN205191617U - 一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，设置在锅炉的烟道尾部，所述烟道尾部和烟囱之间依次设置有末级空气预热器、除尘器和脱硫塔，所述除尘器的烟气出口连接所述脱硫塔的烟气入口，该烟气再热系统包括用于对烟气余热进行回收的相变余热回收模块、用于对脱硫后低温烟气进行再加热的氟塑料再热模块，以及用于对该烟气再热系统整体进行自动控制的自控模块；所述相变换热余热回收模块设置在末级空气预热器和除尘器之间的烟道中，所述氟塑料再热模块设置在所述脱硫塔和烟囱之间的烟道中。与现有技术相比，本实用新型具有良好的余热回收性能，可调可控，稳定可靠，再热性能好，耐腐蚀和耗能少等优点，大大提高了锅炉排烟动力，改善了电厂的周边环境。

Description

一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统

技术领域

本实用新型涉及一种烟气再热系统，特别涉及一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统。该烟气再热系统能够提高烟气余热的利用率，加大锅炉排烟的动力，其主要应用在火力发电锅炉、工业窑炉、加热炉等尾部烟道系统中。

背景技术

由于使用燃煤成分的多变，国内现有火电厂中实际运行排烟温度经常达不到设计值，导致锅炉实际运行效率的下降；另外较高的排烟温度也不利于锅炉尾部烟道中的除尘器的正常运行，影响除尘器的工作效率和使用寿命，降低了机组的运行稳定性。

另外，现有在运行的火电厂一般都采用了湿法脱硫技术，将锅炉烟气通过湿法脱硫系统脱硫后再通过烟囱排放至大气中。但是烟气在湿法脱硫后，烟气温度下降至一个较低的水平，导致烟气中酸露凝结，会腐蚀破坏烟道和烟囱内壁，造成了不可弥补的损伤，降低了机组的运行可靠性，缩短了机组的维护检修周期，在增加了机组维护维修费用的同时，也减少了机组的发电量和收入；此外，脱硫后的低温烟气，如果直接经过烟囱进行大气排放，烟气的排升动力不足，将加大烟囱排放的难度，减少烟气排放的扩散高度和范围；容易在电厂周边形成石膏雨和酸性液滴的沉降，对电厂周边的环境造成严重的破坏，影响电厂的运行和有关评价。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，既能对余热进行有效的回收利用，又能对脱硫后烟气温度提升，确保烟气的排升动力，扩大烟气排放的扩散高度和范围，减小对周围环境的不利影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，设置在锅炉的烟道尾部，该烟道尾部和烟囱之间依次设置有末级空气预热器、除尘器和脱硫塔，所述除尘器的烟气出口连接所述脱硫塔的烟气入口，该烟气再热系统包括用于对烟气余热进行回收的相变余热回收模块、用于对脱硫后低温烟气进行再加热的氟塑料再热模块，以及用于对该烟气再热系统整体进行自动控制的自控模块；所述相变换热余热回收模块设置在末级空气预热器和除尘器之间的烟道中，所述氟塑料再热模块设置在所述脱硫塔和烟囱之间的烟道中。

所述相变余热回收模块包括相变换热器下段和汽包，所述相变换热器下段由集水箱、换热管和集汽箱构成，所述相变换热器下段由两个集水箱、换热管、两个集汽箱、横向集水管和横向集汽管构成，横向集汽管和横向集水管分别焊接在换热管的上下两侧，两个集汽箱分别垂直焊接在横向集汽管的两侧，两个集水箱亦分别垂直焊接在横向集水管的两侧；集汽箱经过蒸汽管道后连接至汽包，而汽包则通过输水管路连接到集水箱形成一个闭式循环。

所述换热管为螺旋翅片管。

所述氟塑料再热模块包括氟塑料换热器和循环泵；循环泵与汽包连接，而汽包则通过调节阀连接至氟塑料换热器形成一个闭式循环。

所述氟塑料换热器中氟塑料换热管的管壁厚度为0.3至1mm。

所述自控模块包括相变后烟温热电阻、再热后烟温热电阻和电加热器，所述相变后烟温热电阻设置在相变换热器之后的烟气管道中，再热后烟温热电阻设置在氟塑料换热器之后的烟气管道中，电加热器设置在烟囱烟气入口的烟气管道中，相变后烟温热电阻、再热后烟温热电阻和电加热器通过不同的线路分别连接至自控模块。

所述自控模块中相变后烟温热电阻的测量信号达到设计限制时，测量信号会反馈至自控模块并引起调节阀自动调节开度。

所述自控模块中再热后烟温热电阻的测量信号达到设计限制时，测量信号会反馈至自控模块并引起调节阀自动调节开度。

所述自控模块中调节阀的自动调节无法满足设计要求时，所述烟气再热系统会自动启动电加热器进行补偿操作，使整个烟气再热系统运行在设计范围内。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点：

1.良好的余热回收性能：采用相变换热器，通过优化设计保证“相变段”受热面的最低壁面温度只有微小的梯度温降，可实现对排烟温度的大幅度下降，回收烟气中大量的中低温热能；

2.可调可控，稳定可靠：采用相变换热器能实现对壁面温度的调控，将降温后的烟气温度控制在酸露点以上，从而避免换热相变段的堵灰和酸露腐蚀等现象，也可促进后续除尘器和脱硫塔的正常工作，最大限度的回收烟气余热的同时保证系统的稳定性，大幅度降低设备的维修成本；

3.再热性能好：采用氟塑料换热器对脱硫后的低温烟气进行再热操作，采用壁厚为0.3至1mm的氟塑料管，换热性能好，在同等换热量的情况下，氟塑料换热器的体积是金属管换热器体积的1/4，大大提高了对低温烟气的再热效率；

4.耐腐蚀：氟塑料换热器采用氟塑料管作为换热元件，氟塑料管可以保证换热器在加热低温烟气的过程中不受酸露腐蚀和灰垢堵结；

5.耗能少：本实用新型中的相变换热器部分为非能动系统结构，可以根据循环水的汽化和液化过程形成自主循环，减少系统能耗。

附图说明

图1：本实用新型的一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统示意图。

图2：本实用新型中的相变换热器下段示意图。

图中：1.末级空气预热器；2.相变余热回收模块；3.氟塑料再热模块；4.除尘器；5.脱硫塔；6.自控模块；7.烟囱；21.相变换热器下段；22.集水箱；23.换热管；24.集汽箱；25.疏水管路；26.蒸汽管路；27.汽包；28.横向集水管；29.横向集汽管；31.循环泵；32.调节阀；33.氟塑料换热器；61.相变后烟温热电阻；62.再热后烟温热电阻；63.电加热器。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

如图1所示，本实用新型的烟气再热系统设置在锅炉的烟道尾部，该烟道尾部和烟囱7依次设置有末级空气预热器1、除尘器4和脱硫塔5，所述除尘器4的烟气出口连接所述脱硫塔5的烟气入口。该烟气再热系统包括用于对烟气余热进行回收的相变余热回收模块2、用于对脱硫后低温烟气进行再加热的氟塑料再热模块3，以及用于对该烟气再热系统整体进行自动控制的自控模块6；所述相变换热余热回收模块2设置在末级空气预热器1和除尘器4之间的烟道中，所述氟塑料再热模块3设置在所述脱硫塔5和烟囱7之间的烟道中。

相变余热回收模块2包括相变换热器下段21和汽包27，其中相变换热器下段21由两个集水箱22、换热管23、两个集汽箱24、横向集水管28和横向集汽管29构成，横向集汽管29和横向集水管28分别焊接在换热管23的上下两侧，两个集汽箱24分别垂直焊接在横向集汽管29的两侧，两个集水箱22亦分别垂直焊接在横向集水管28的两侧；集汽箱24经过蒸汽管道26连接汽包27，而汽包27则经过输水管路25连接到集水箱22形成一个闭式循环。

氟塑料再热模块3包括氟塑料换热器33和循环泵31；循环泵31与汽包27连接，而汽包27则经过调节阀32连接至氟塑料换热器33形成一个闭式循环。

自控模块6包括相变后烟温热电阻61、再热后烟温热电阻62和电加热器63，相变后烟温热电阻61设置在相变换热器之后的烟气管道中，再热后烟温热电阻62设置在氟塑料换热器33之后的烟气管道中，电加热器63设置在烟囱7烟气入口的烟气管道中，相变后烟温热电阻61、再热后烟温热电阻62和电加热器63通过不同的线路连接至自控模块6。

在本实用新型中，相变余热回收模块2是实现锅炉排烟余热回收的功能组件，除盐水在相变换热管23中被烟气加热，蒸汽通过横向集汽管29集结在集汽箱24中，通过蒸汽管道26后进入汽包27加热循环水介质，受冷却后凝结成的水则通过疏水管道25流动至横向集水管28，最终集结在集水箱22形成一个闭式循环，从而连续不断的回收烟气中的余热，将烟气冷却到一个适宜的温度，保证不发生酸露凝结的同时也保证了除尘器的正常工作。相变换热管23采用螺旋翅片管，可增加换热面积，提高换热效率。

氟塑料再热模块3中的除盐水介质由循环泵31提供动力，进入汽包27中被加热后，经过调节阀32进入氟塑料换热器33中，加热从脱硫塔中流出的低温烟气，促使烟气温度升高，提高烟气提升能力。氟塑料换热器33中氟塑料换热管壁的厚度为0.3至1mm，换热性能好，在同等换热量的情况下，氟塑料换热器的体积是

管换热器体积的1/4，大大提高了对低温烟气的再热效率，保证烟气再热功能的实现；氟塑料良好的化学惰性和物理特性，不容易受酸露腐蚀。

自控模块6能根据相变后烟温热电阻61的测量信号控制调节阀32的开度，从而保证烟温在设计范围中，不影响后面除尘器和脱硫塔等系统正常工作和使用寿命的前提下，最大幅度的提高烟气余热回收效率；同时，也保证相变段烟气温度在露点温度以上，相变换热器表面不会出现酸露凝结和飞灰堵结，保证相变换热系统的正常工作和有效寿命。另外，再热后烟温热电阻62的测量信号也能反馈控制调节阀32的开度，保证有足够的循环水流量加热烟气，使烟气温度升高至设计值，保证再热系统功能的实现。

当上述两个自动控制回路存在矛盾而无法满足设计要求时，自控模块6将优先反馈相变后烟温热电阻61的反馈信号，对调节阀32开度进行调节，此时，备用的电加热器63将自动开启，对脱硫后的低温烟气加热至温度设计限值后再关闭，充分保证了再热系统余热回收和烟气再热两个功能的实现。

本实用新型的余热回收和烟气再热是这样实现的：

（一）余热回收：当烟气进入相变余热回收模块时，烟气加热相变换热管中的循环水，循环水受热蒸发后进入集汽箱，经由蒸汽管路进入汽包加热氟塑料再热模块的循环水，最终凝结为水经由疏水管路进入集水箱形成一个闭式循环，连续不断的回收烟气中的余热，将烟气冷却到一个适宜的温度，保证不发生酸露凝结的同时也保证了除尘器的正常工作。

（二）烟气再热：氟塑料再热模块3中除盐水介质由循环泵31提供动力，进入汽包27中被加热后经过调节阀32进入氟塑料换热器33中加热流出脱硫塔的低温烟气，促使烟气温度升高至设计值。另外，氟塑料换热器采用薄壁换热管也提高了换热器的换热效率，保证烟气再热功能的实现。

（三）备用烟气再热：当锅炉或系统处于某种运行模式而无法满足烟气再热功能的实现时，系统将自动启动电加热器对脱硫后的低温烟气进行加热，为烟气再热功能的完整实现提供进一步的保障。

根据本实施例的教导，本技术领域的技术人员完全可实现其它本实用新型保护范围内的技术方案。

Claims (6)

1.一种基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，设置在锅炉的烟道尾部，所述烟道尾部和烟囱（7）之间依次设置有末级空气预热器（1）、除尘器（4）和脱硫塔（5），所述除尘器（4）的烟气出口连接所述脱硫塔（5）的烟气入口，其特征在于，

该烟气再热系统包括用于对烟气余热进行回收的相变余热回收模块（2）、用于对脱硫后低温烟气进行再加热的氟塑料再热模块（3），以及用于对该烟气再热系统整体进行自动控制的自控模块（6）；

所述相变换热余热回收模块（2）设置在末级空气预热器（1）和除尘器（4）之间的烟道中，所述氟塑料再热模块（3）设置在所述脱硫塔（5）和烟囱（7）之间的烟道中。

2.根据权利要求1所述的基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，其特征在于，所述相变余热回收模块（2）包括相变换热器下段（21）和汽包（27），所述相变换热器下段（21）由两个集水箱（22）、换热管（23）、两个集汽箱（24）、横向集水管（28）和横向集汽管（29）构成，横向集汽管（29）和横向集水管（28）分别焊接在换热管（23）的上下两侧，两个集汽箱（24）分别垂直焊接在横向集汽管（29）的两侧，两个集水箱（22）亦分别垂直焊接在横向集水管（28）的两侧；集汽箱（24）经过蒸汽管道（26）后连接至汽包（27），而汽包（27）则通过疏水管路（25）连接到集水箱（22）形成一个闭式循环。

3.根据权利要求2所述的基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，其特征在于，所述换热管（23）为螺旋翅片管。

4.根据权利要求1所述的基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，其特征在于，所述氟塑料再热模块（3）包括氟塑料换热器（33）和循环泵（31）；循环泵（31）与汽包（27）连接，而汽包（27）则通过调节阀（32）连接至氟塑料换热器（33）形成一个闭式循环。

5.根据权利要求4任一所述的基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，其特征在于，所述氟塑料换热器（33）中氟塑料换热管的管壁厚度为0.3至1mm。

6.根据权利要求1所述的基于相变换热和氟塑料技术的烟气再热系统，其特征在于，所述自控模块（6）包括相变后烟温热电阻（61）、再热后烟温热电阻（62）和电加热器（63），所述相变后烟温热电阻（61）设置在相变换热器之后的烟气管道中，再热后烟温热电阻（62）设置在氟塑料换热器（33）之后的烟气管道中，电加热器（63）设置在烟囱（7）烟气入口的烟气管道中，相变后烟温热电阻（61）、再热后烟温热电阻（62）和电加热器（63）通过不同的线路分别连接至自控模块（6）。