[發明專利]用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統

無效

• 申請號: 201110354561.8
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102410549A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 王海波;朱利洪;韓興平;王海軍
• 申請（專利權）人: 王海波
• 主分類號: F23J15/00
• 分類號: F23J15/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明涉及一種鍋爐傳熱技術領域的裝置，具體來說是一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統。

背景技術

目前國內火電廠濕法煙氣脫硫（Flue?Gas?Desulfurization，簡稱FGD）采用氣-氣換熱器(Gas?Gas?Heater，簡稱GGH)的約占80%以上，若按每年新增FGD容量3000萬kW計算，安裝GGH的直接設備費用就達11億元左右。其它相關費用包括：因安裝GGH?而增加的增壓風機，控制系統增加的控制點數，增加煙道長度和GGH支架及相應的建筑安裝費用等，其總和約占FGD?總投資的15?%～20?%。安裝GGH?對煙氣的壓降約為1200Pa?，為了克服這些阻力，必須增加增壓風機的壓頭，這就使FGD系統的運行費用大大增加。

濕法煙氣脫硫系統中吸收塔凈化后的煙氣（簡稱凈煙氣）溫度一般在47±5℃，目前普遍的做法是設置GGH利用高溫原煙氣將凈煙氣加熱到82℃左右，滿足電力行業標準DL/T?5196-2004《火力發電廠煙氣脫硫設計技術規程》的要求。凈煙氣流經GGH加熱后，煙溫仍低于其酸露點(一般在90℃～110℃之間)，即GGH一般在酸露點以下運行，因此在GGH的冷端會產生大量粘稠的濃酸液，這些酸液不但對GGH?的換熱元件和殼體有很強的腐蝕作用，而且會粘附大量煙氣中的飛灰；另外，穿過除霧器的微小漿液液滴在換熱元件的表面上蒸發之后會結垢，這些固體物會堵塞換熱元件的通道，進一步增加GGH?的壓降。還可能造成因粘污嚴重而導致增壓風機振動過大的問題。圖1為FGD流程示意圖：A、B-增壓風機進、出口，C-脫硫塔原煙氣入口，D-脫硫塔凈煙氣出口，E-脫硫系統出口，F、G從鍋爐1來得煙氣，H、I-從鍋爐2來的煙氣，M1為原煙氣擋板門，M2為旁路擋板門，M3為冷煙氣擋板門，N為增壓風機。

在目前公知的濕法脫硫中應用的凈煙氣升溫技術，主要有以下幾種：

一、旁路加熱

旁路加熱方式是在吸收塔模塊下游側的煙道中，將部分未處理的溫度約130至150℃的原煙氣與洗滌后溫度為40至65℃的凈煙氣混合，達到加熱濕煙氣的目的。

旁路加熱方法的主要限制是，旁路未處理的煙氣會降低FGD系統的總脫硫效率，因此，這種加熱方式限于應用在脫硫效率不太高（低于80%）的FGD系統中。

需要注意的是旁路加熱在冷熱煙氣混合區形成了一個嚴重腐蝕的環境。

二、循環加熱

循環加熱系統是將吸收塔模塊上游未處理煙氣的熱量通過換熱裝置傳遞給處理后的煙氣。常見的有兩種：回轉式GGH和水媒式GGH。

常見的回轉式GGH，其缺點是：1、由于自身結構原因存在原煙氣向凈煙氣的泄漏問題，會污染濕法脫硫后的凈煙氣，降低脫硫效率；2、回轉式GGH屬于整體式換熱器，煙道進出的位置相對換熱器固定，無法靈活布置；3、在主機負荷降低時無法保證要求的凈煙氣出口溫度；4、各類動設備的存在使得能耗很高。

常見的水媒式GGH，其利用往復循環的高壓水在原煙氣側和凈煙氣側進行熱交換，在低負荷時還可以輔以蒸汽加熱，因此可以克服回轉式GGH存在的前三個缺點，但是大流量、高揚程的循環水泵的能耗依然很高。

三、在線加熱器

加熱媒質可以是蒸汽或熱水。如采用汽輪機排出的低壓蒸汽通過光管或肋片管束來加熱脫硫后的飽和煙氣，通常稱為蒸汽-煙氣加熱器（SGH），簡稱蒸汽加熱器。SGH設計和運行操作較簡單，但也易遭受腐蝕和堵塞，耗汽量大，運行費用高。其所處腐蝕環境類似管式GGH的再加熱器，但是，由于SGH采用的加熱媒質是溫度較高的蒸汽，管束表面溫度較高，腐蝕環境有所緩和。如能始終保持SGH傳熱表面溫度高于120℃，并將煙氣飽和度降至80%以下，可以明顯降低已處理煙氣對SGH的腐蝕速度，在這種工況下有成功應用碳鋼管做換熱元件的報道。SGH最大的缺點是蒸汽耗量大。

四、熱空氣直接加熱

熱空氣直接加熱裝置也稱為環境空氣加熱裝置。熱空氣直接加熱類似在線加熱，管內的加熱媒質也是蒸汽，不同的是流過翅片管束外的不是凈煙氣而是空氣。鍋爐供給的熱水由于溫度較低，不宜用作加熱媒質。蒸汽將空氣加熱到175～200℃后噴入煙氣流中，這樣提高了煙氣溫度，也增大了煙氣的質量流量，如要將煙氣溫度提升30℃，需要200℃的熱空氣流量約為煙氣流量的12%。由于增大了煙氣體積，下游側煙道和煙囪的尺寸也需加大。