CN102563610A - 一种锅炉的节能*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉的节能***，即在锅炉尾部烟道的电除尘器和引风机之间安装烟气/除盐水换热器，通过利用烟气的余热加热除盐水，减少除氧器加热的蒸汽消耗，并减少脱硫用工艺水的耗量，同时降低烟气的排烟温度的一种锅炉的节能***。并利用再循环泵控制换热器冷端进水温度不低于60℃，以防止冷端腐蚀的问题。以130t/h的锅炉为例，在额定蒸发量下除氧器加热蒸汽减少4.58t/h占除氧器加热蒸汽量的23.1%。相当于节省标煤0.44t/h，减排二氧化碳1.24t/h。在额定蒸发量下可减少脱硫工艺水量4.12t/h占设计工艺水量的30.2%。

Description

一种锅炉的节能***

技术领域

本发明涉及一种锅炉的节能装置，特别涉及一种利用锅炉的烟气热量加热锅炉的除盐水以减少除氧器加热蒸汽消耗的锅炉的节能***。

背景技术

现代锅炉在国民经济中占据着重要的位置，其蒸发量从35t/h到2000t/h大小不等，排烟温度大约在140℃-180℃之间，广泛应用于热、电及化工行业。作为世界上的主要化学能/热能转换设备已经有近二百年的发展史，其热效率在87-94%之间，人们通常认为其热效率已达到极限。

然而，由于锅炉主要燃料煤、石油等均为含硫燃料，燃烧时产生的二氧化硫、三氧化硫等硫化物与水蒸气结合形成硫酸蒸汽，当锅炉金属部件的壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点）时，就会在其表面形成液态硫酸（称为结露）。为防止锅炉尾部部件由于结露引起的腐蚀，导致世界上各种锅炉设计时，不得不采用较高的排烟温度来缓解结露现象的产生，部分锅炉由于运行调整和燃料变化造成了实际排烟温度比设计温度更高的现象，锅炉的排烟温度大约在140℃-180℃之间，这就势必造成部分热能随着烟气排出，导致能源的浪费。根据计算，大型锅炉排烟温度每降低16～20℃，锅炉热效率能提高1%。

由于影响酸露点温度的因素较多，为防止过低的排烟温度造成锅炉尾部设备的酸腐蚀，目前，锅炉满负荷运行时排烟温度一般在140℃到180℃之间。但根据燃料和烟气的分析，进入脱硫***的烟气温度可以控制在90-110℃范围内而不至于造成尾部明显的腐蚀，特别是对于不设GGH(原烟气-净烟气换热器)的湿法烟气脱硫***，过高的原烟气温度只是增加了工艺水的消耗，这部分热量就白白的损耗了。因此，锅炉的烟气的温度还存在30-70℃左右的下降空间。完全可在烟道上增加换热器对这部分烟气余热进行回收，从而取得节能的效益，同时还可以减少烟气脱硫***所耗用的工艺水量。改造的关键是根据燃料和烟气的实际情况合理的确定和控制进入脱硫***的烟气的温度（即锅炉排烟温度）。

另外，由于烟气中含有7-11%（体积比）的水分，这部分水分在接触到换热器冷端的元件时如果元件的表面温度低于烟气中水分的露点，将会在元件的表面结露，使冷端元件表面附着液态水，这部分水将吸收烟气中的酸酐，这些液态的酸将会造成换热器冷端表面的腐蚀。因此必须对冷端元件的表面温度进行控制，避免表面温度过低。冷端元件的表面温度取决于元件内介质的温度（换热器除盐水的入口温度），并和换热元件的形式有关。采用鳍片形式的低温换热器可以提高传热系数和表面温度。通过腐蚀试验的结果表明，采用此形式换热器时，ND钢和考顿钢的更换寿命超过10年。因此，采用传热系数较高的鳍片或翅片管，和具有一定耐酸性能的ND钢和考顿钢材料，并且控制冷端介质温度就可以满足换热器防腐的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题对现有的锅炉***进行改造，而提出的利用烟气的余热加热除盐水，减少除氧器加热的蒸汽消耗，并减少脱硫用工艺水的耗量，同时降低烟气的排烟温度的一种锅炉的节能***。并利用再循环泵控制换热器冷端进水温度不低于60℃，以防止冷端腐蚀的问题。

本发明的技术方案

一种锅炉的节能***，包括锅炉、空预器、电除尘器、除氧器、除盐水箱、除盐水泵、引风机、吸收塔、烟囱，还包括烟气/除盐水换热器，调节阀及再循环泵，所述的烟气/除盐水换热器安装于锅炉尾部烟道上，优选电除尘器和引风机之间；

所述除盐水箱的出口通过管道经除盐水泵后进入除氧器，在除盐水泵后面的出口管道上设有一分支管道与上述的烟气/除盐水换热器的进口的管道相连，烟气/除盐水换热器的出口管道经调节阀后与除氧器的进口的管道合并后一并进入除氧器；在烟气/除盐水换热器的出口及调节阀设有一分支管道经再循环泵与烟气/除盐水换热器的进口的管道合并一并进入烟气/除盐水换热器；

通过调节调节阀开度的大小并通过再循环泵将烟气/除盐水换热器出口的90℃左右的热水部分返送到烟气/除盐水换热器进口并与进入烟气/除盐水换热器前的常温除盐水混合，即通过调节阀控制再循环流量以控制烟气/除盐水换热器的冷端进水温度不低于60℃从而保证烟气/除盐水换热器的冷端温度比烟气的露点温度高，避免了冷端元件的腐蚀。

所述的烟气/除盐水换热器，可采用现有技术换热器，优选采用“H”型鳍片管换热器，因其具有较多的扩展受热面面积、优异的防磨性能、积灰少等优点，既有较高的传热性能，又能防止积灰结垢，同时H型肋片把空间分成若干个小的区域，对气流有均流作用，因此在其它条件相同的情况下，磨损寿命可提高3-4倍。而在其材质上，选用具备一定的防腐能力的耐酸钢材。如ND钢等。

上述的一种锅炉的节能***，其基本工作情况如下：

在锅炉尾部烟道上增加一台烟气/除盐水换热器，其具体布置位置可按现场条件进行挑选，优选布置在电除尘出口烟道上，这样除了方便进行烟气/除盐水换热器的定位和布置外，还可以减少粉尘对烟气/除盐水换热器的堵塞和磨损，并缩小降温后烟气的影响范围。

进入除氧器的除盐水分成两路，一路常温水直接进入除氧器，另一部分经烟气/除盐水换热器加热至90℃后进入除氧器，这部分水量通过单独的调节阀控制水量，同时也控制了烟气/除盐水换热器后的排烟温度。

为控制烟气/除盐水换热器的进水温度，通过调节调节阀门开度的大小并通过再循环泵调节进入烟气/除盐水换热器前的常温除盐水与通过再循环泵回到出口的那部分90℃的热水相混和以保证烟气/除盐水换热器的冷段温度为60℃，由于保留了原除盐水管道和***，在改造设备故障时，***可以恢复到原方式运行。其具体的控制原理如下：

由于锅炉不同的负荷量往往对应不同的排烟温度，因此当负荷量及环境温度等变化而引起排烟温度相应发生变化时，由于排烟温度不得低于90度，此数值进入机组集中控制***，当其偏离设定值时，通过调节调门的开度大小，从而调节流经烟气/除盐水换热器部分除盐水的流量，相应增加/减少烟气的换热量，将排烟温度和烟气/除盐水换热器出口水温均维持在90℃。再循环泵为变频控制，根据常温水与来自烟气/除盐水换热器出口的90℃的热水混合后的混合水的水温来进行控制，当该混合温度偏离60℃的设定值时，将改变再循环泵的输出压力，带动减少/增加回流至烟气/除盐水换热器进口处的90℃热水的循环量，从而维持60℃的进水温度。

本发明的有益效果 

本发明通过在原有的锅炉尾部烟道中增加烟气/除盐水换热器，回收了烟气的余热用于加热除盐水，将原来较高排烟温度的烟气降低到90-110℃，而不会造成锅炉尾部设备的酸腐蚀。从而减少了除氧器内用于加热除盐水进行加热除氧的中压蒸汽,即在燃用同等燃料的同时增加了对外供热的蒸汽量，由此可实现可观的节能效益。以130t/h的锅炉为例，根据计算可得，在额定蒸发量下除氧器加热蒸汽减少4.58t/h占除氧器加热蒸汽量的23.1%。相当于节省标煤0.44t/h，减排二氧化碳1.24 t/h。

另外，排烟温度降低后将减少脱硫所耗用的工艺水量。以130t/h的锅炉为例，根据计算可得，在额定蒸发量下可减少脱硫工艺水量4.12t/h占设计工艺水量的30.2%。

此外，本发明中首次采用了增设再循环泵的方式，将经过加热的90℃的热水回流至换热器进口，从而保证了进口水温不低于60℃，避免了冷端腐蚀的问题。

附图说明

图1、实施例1所述的自然循环的煤粉锅炉***改造前***的工艺流程示意图，其中1为除盐水箱、2为除盐水泵、3为除氧器、4为除氧器水箱、5为给水泵、6为锅炉、7为空预器、8为电除尘器、9为引风机、10为吸收塔、11为烟囱、12为中压减温减压器、13为高压减温器、14为减压阀；

图2、实施例1所述的自然循环的煤粉锅炉***改造后***的工艺流程示意图，其中1为除盐水箱、2为除盐水泵、3为除氧器、4为除氧器水箱、5为给水泵、6为锅炉、7为空预器、8为电除尘器、9为引风机、10为吸收塔、11为烟囱、12为中压减温减压器、13为高压减温器、14为减压阀、15为烟气/除盐水换热器，16为再循环泵，17为调节阀。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

再循环泵为上海华佳泵业有限公司生产的，型号为IHG80-100的单级单吸管道离心泵，扬程10米，功率为1.83kW。

所用的H型鳍片管式烟气/除盐水换热器为格菱动力设备（中国）有限公司生产的常规换热器，技术参数见表1。

表1、换热器设计参数

名称	单位	数值
			额定功率	MW	3.07
额定工作压力	MPa	1.25
			进口水温	℃	60
出口水温	℃	90
			水流量	t/h	87.8
进口烟温	℃	140
			出口烟温	℃	90
烟气流量	Nm3/h	160000
			烟气阻力	Pa	497

实施例1

以常用的自然循环的煤粉锅炉，如UG-130/5.7-M型，额定蒸发量为130t/h，半露天∏型布置，单锅筒、集中下降管的锅炉为例，其***工艺流程简图见图1所示，图中1为除盐水箱，2为除盐水泵，3为除氧器，4为除氧器水箱，5为给水泵，6为锅炉，7为空预器，8为电除尘器，9为引风机，10为吸收塔，11为烟囱、12为中压减温减压器、13为高压减温器、14为减压阀。

上述的UG-130/5.7-M型的自然循环的煤粉锅炉的工作路线，即锅炉6使用除盐水作为工质，除盐水箱1内的除盐水由除盐水泵2送至除氧器3内用蒸汽进行加热，沸腾除氧，除氧后的除盐水进入除氧器水箱4后经给水泵5送至锅炉6，锅炉6内的燃料燃烧后，锅炉6内的水吸收燃料燃烧热量蒸发后产生一定参数的蒸汽，经过高压减温器13和中压减温减压器12分别接入高压热网母管（如5MPa）和中压热网母管（如3.5MPa），供热网用户。除氧器3所用的加热蒸汽是设在锅炉蒸汽的中压供热母管上的一分支管经过蒸汽减压阀14降压后，进入除氧器3。

    燃料在锅炉6内燃烧后排出的烟气则经空气预热器7时用烟气的热量加热助燃的空气，同时降低了烟气的温度。通过该换热过程以提高锅炉效率。然后烟气进入电除尘器8除去烟气中的灰尘，除尘后的烟气通过引风机9送入脱硫吸收塔10洗涤脱硫后经烟囱11排出。

本发明通过在UG-130/5.7-M型的自然循环的煤粉锅炉***进行改造，形成一种节能的锅炉***，其具体的工艺流程示意图如图2所示中。即在原UG-130/5.7-M型的自然循环的煤粉锅炉***中的电除尘器8和引风机9之间的烟道上增加换热面积为1940平方米的H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15；

在除盐水泵2的出口管道上设有一分支管道与所述的H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15的进口的管道相连；所述的H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15的出口管道经调节阀17后与除氧器3的进口的管道合并后一并进入除氧器3；同时，在H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15的出口及调节阀17之间设有一分支管道经再循环泵16与烟气/除盐水换热器15的进口的管道合并一并进入H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15；

上述的改造设计，即将原来进入除氧器3的除盐水分成二路，一路常温水通过原***进入除氧器3，另一部分经H型鳍片管式烟气/除盐水换热器15加热至90℃左右后经调节阀17后进入除氧器3，这部分除盐水量通过调节阀17单独调节控制，与此同时也控制了烟气/除盐水换热器15后的排烟温度，保证在不同蒸发量和烟气温度条件下的排烟温度在90～110℃左右，防止尾部设备的腐蚀。

另外，通过再循环泵16将烟气/除盐水换热器15出口的90℃左右的热水部分返送到烟气/除盐水换热器15的进口并与进入烟气/除盐水换热器15前的常温除盐水混合，同时通过调节调节阀17的开度的大小，共同控制烟气/除盐水换热器的冷端进水温度不低于60℃从而保证烟气/除盐水换热器的冷端温度比烟气的露点温度高，进而避免了冷端元件的腐蚀。本实施例优选的再循环流量约46.7t/h。

上述的增加的H型鳍片管式烟气/除盐水换热器可利用锅炉烟气的热量加热25℃的除盐水40t/h到90℃，节约蒸汽4.58t/h，占除氧器加热蒸汽量的23.1%。相当于节省标煤0.44t/h，减排二氧化碳1.24 t/h。

以上仅以UG-130/5.7-M型的自然循环的煤粉锅炉***的改造为例对本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点进行阐述。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种锅炉的节能***，包括锅炉、空预器、电除尘器、除氧器、除盐水箱、除盐水泵、引风机、吸收塔、烟囱，其特征在于还包括烟气/除盐水换热器，调节阀及再循环泵，所述的烟气/除盐水换热器安装于锅炉后面的烟道上；

除盐水箱的出口通过管道经除盐水泵后进入除氧器，在除盐水泵后面的出口管道上设有一分支管道与上述的烟气/除盐水换热器的进口的管道相连，烟气/除盐水换热器的出口管道经调节阀后与除氧器的进口的管道合并后一并进入除氧器；

在烟气/除盐水换热器的出口及调节阀设有一分支管道经再循环泵与烟气/除盐水换热器的进口的管道合并一并进入烟气/除盐水换热器。

2.如权利要求1所述的一种锅炉的节能***，其特征在于所述的烟气/除盐水换热器优选安装于电除尘器和引风机之间。

3.如权利要求2所述的一种锅炉的节能***，其特征在于所述的烟气/除盐水换热器优选“H”型鳍片管换热器。

4.如权利要求3所述的一种锅炉的节能***，其特征在于所述的“H”型鳍片管换热器其材质选用耐酸钢材。

5.如权利要求4所述的一种锅炉的节能***，其特征在于所述的“H”型鳍片管换热器其材质选用ND钢。

6.如权利要求1、2、3 、4或5任一权利要求所述的一种锅炉的节能***适用于煤粉锅炉***。

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