CN104832945A - 烟气余热利用*** - Google Patents

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杨劲
印佳敏
郑赟
马雪松
李伟科
潘灏
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Abstract

烟气余热利用***包括空气预热器、烟气放热装置、除尘器和脱硫塔、以及烟气吸热装置；烟气放热装置与烟气吸热装置均包括烟气侧与热媒侧；烟气放热装置的烟气侧设置于空气预热器的出口与除尘器的入口之间和/或除尘器的出口与脱硫塔的入口之间，烟气吸热装置的烟气侧设置于脱硫塔的出口处；烟气放热装置与烟气吸热装置的热媒侧共同形成换热闭合回路，用于回收所述除尘器入口处和/或所述脱硫塔入口处的烟气余热并利用所述余热提升由所述脱硫塔排出的净烟气的温度。本发明中热媒通过烟气放热装置吸收烟气热量后传递到脱硫出口的烟气吸热装置加热脱硫出口的净烟气，如此充分利用了烟气余热提升了净烟气温度，确保完全消除“石膏雨”现象。

Description

烟气余热利用***
技术领域
本发明涉及一种环保节能设备，特别涉及一种应用于火力发电厂的烟气余热利用***。
背景技术
随着节能环保要求日益提高，烟气余热利用和防止烟囱排放烟气温度过低下“石膏雨”已逐渐成为火力发电厂的常规优化措施。
一种的烟气***的配置如图2，锅炉21排出烟气经过空气预热器122换热后进入除尘器23除尘，除尘后的烟气通过引风机24进入脱硫塔25进一步净化，最终烟气从烟囱26排放至大气。然而，通常空气预热器121出口的烟气温度在120℃-150℃之间，甚至会更高，现有的烟气***对空气预热器122后的高温烟气未加以利用，并且对脱硫后的净烟气也没有温度提升措施，难以满足节能环保要求，容易形成“石膏雨”现象。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种利用烟气余热提高净烟气温度的烟气余热利用***。
烟气余热利用***，其包括空气预热器、除尘器和脱硫塔、烟气放热装置以及烟气吸热装置；所述烟气放热装置与所述烟气吸热装置均包括烟气侧与热媒侧；所述烟气放热装置的烟气侧设置于所述空气预热器的出口与所述除尘器的入口之间和/或所述除尘器的出口与所述脱硫塔的入口之间，所述烟气吸热装置的烟气侧设置于所述脱硫塔的出口处；所述烟气放热装置与所述烟气吸热装置的热媒侧共同形成换热闭合回路，用于回收所述除尘器入口处和/或所述脱硫塔入口处的烟气余热并利用所述余热提升由所述脱硫塔排出的净烟气的温度。
在其中一个实施例中，所述烟气放热装置包括一级烟气换热装置和/或二级烟气换热装置，所述一级烟气换热装置设置于所述除尘器的出口与所述脱硫塔的入口之间，所述二级烟气换热装置设置于所述空气预热器的出口与所述除尘器的入口之间。
在其中一个实施例中，所述烟气吸热装置的热媒侧与所述一级烟气换热装置的热媒侧和/或所述二级烟气换热装置热媒侧共同形成换热闭合回路。
在其中一个实施例中，所述一级烟气换热装置将所述引风机出口处的烟气温度降低至酸露点以下10℃且水露点以上20-25℃。
在其中一个实施例中，所述二级烟气换热装置将所述除尘器入口处的烟气温度降低至酸露点或低至酸露点3℃以内。
在其中一个实施例中，所述烟气放热装置包括一级烟气换热装置及与所述一级烟气换热装置串联的二级烟气换热装置，所述烟气吸热装置的热媒侧与所述一级烟气换热装置的热媒侧和所述二级烟气换热装置热媒侧共同形成换热闭合回路。
在其中一个实施例中，所述换热闭合回路中设置有增压泵。
在其中一个实施例中，烟气余热利用***还包括辅助加热***，所述辅助加热***包括辅助热源、辅助换热装置以及凝汽器，所述辅助换热装置设置于所述辅助热源与所述凝汽器之间并与所述换热闭合回路连接。
在其中一个实施例中，所述辅助热源来源于辅助蒸汽、供热回水或其他热源。
在其中一个实施例中，烟气余热利用***包括所述除尘器出口与所述脱硫塔入口之间还设置有引风机，所述引风机用于克服所述除尘器排出的烟气的阻力并将其引入一级烟气换热装置中。
本发明中热媒通过烟气放热装置吸收烟气热量后传递到脱硫出口的烟气吸热装置加热脱硫出口的净烟气，如此充分利用了烟气余热提升了净烟气温度，确保完全消除“石膏雨”现象。
附图说明
图1为本发明一实施例的烟气余热利用***的结构示意图；
图2为一种烟气余热利用***的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参看图1，本发明一较佳实施例中，烟气余热利用***与锅炉11连接，其包括依次设置空气预热器12、除尘器13和脱硫塔15、烟气放热装置18以及烟气吸热装置19。其中，空气预热器12与锅炉11连接，以将锅炉11产生的烟气通过空气预热器12后得到120℃-150℃的预热烟气。烟气放热装置18与烟气吸热装置19均包括烟气侧与吸热的热媒侧，烟气放热装置18的烟气侧设置于空气预热器12的出口与除尘器13的入口之间和/或除尘器13的出口与脱硫塔15的入口之间，烟气吸热装置19的烟气侧设置于脱硫塔15的出口处。烟气放热装置18与烟气吸热装置19的热媒侧共同形成换热闭合回路，用于回收除尘器13入口处和/或脱硫塔15入口处的烟气余热并利用回收的余热提升由脱硫塔15排出的净烟气的温度，以达到降低烟气温度并提高净烟气温度的效果，确保完全消除“石膏雨”现象，实现整个发电机组的高效环保经济运行。
进一步地，烟气放热装置18包括一级烟气换热装置181，一级烟气换热装置181设置于除尘器13的出口与脱硫塔15的入口之间，用于将除尘后的烟气的余热脱除后进入脱硫塔15进一步净化。
烟气放热装置18包括二级烟气换热装置182，二级烟气换热装置182设置于空气预热器12的出口与除尘器13的入口之间，用于最大限度的回收锅炉排烟烟气的余热。
其中，上述烟气放热装置18中的一级烟气换热装置181与二级烟气换热装置182可同时亦可选择其中的一种设置于烟气余热利用***中，且设置于烟气余热利用***中的一级烟气换热装置181的热媒侧和/或二级烟气换热装置182的热媒侧与烟气吸热装置19中热媒侧形成换热闭合回路，以将回收的烟气的余热对由脱硫塔15排出的净烟气进行加热，以达到降低烟气温度与提升净烟气温度双重效果。
在本具体实施例中，烟气放热装置18包括一级烟气换热装置181及与一级烟气换热装置181串联的二级烟气换热装置182。烟气吸热装置19中热媒侧与一级烟气换热装置181的热媒侧和二级烟气换热装置182的热媒侧共同形成换热闭合回路。其中，换热闭合回路中热媒由一级烟换热装置181的热媒侧流出后先后流过二级烟气换热装置182的热媒侧与烟气吸热装置19的热媒侧后再次流入一级烟换热装置181的热媒侧，以将吸收一级烟气换热装置181烟气侧与二级烟气换热装置182烟气侧中烟气余热，并利用吸收的余热加热流经烟气吸热装置19中烟气侧的净烟气，如此防止使排出至大气中的净烟气因温度过低而形成“石膏雨”。在本具体实施例中，由于除尘器13的出口与脱硫塔15的入口之间段的烟气温度低于空气预热器12的出口与除尘器13的入口之间段的烟气温度，因此将换热闭合回路中热媒由位于除尘器13的出口与脱硫塔15的入口之间一级烟换热装置181先流出，以利于换热闭合回路中热媒的预热。在其它一些实施例中，换热闭合回路中热媒具体由一级烟气换热装置181、二级烟气换热装置182以及烟气吸热装置19中其中一者先流出均可，在此不作限定。
除尘器13的出口与脱硫塔15的入口之间还设置有引风机14，引风机14用于克服除尘器13排出的烟气的阻力并将其引入一级烟气换热装置181中。下面分别从烟气放热装置18及烟气吸热装置19的烟气侧与烟气放热装置18及烟气吸热装置19的热媒侧对本发明的烟气余热利用***进行详细说明，其中在本具体实施例中，热媒介质为水，在其它一些实施例中，热媒介质亦可为其他低沸点的液体，例如乙二醇。
烟气侧流程：锅炉11排出烟气经过空气预热器12换热后进入二级烟气换热装置182，在此过程中，二级烟气换热装置182将除尘器13入口的烟气温度降低至酸露点附近或低3℃以内，从而使烟气中的SO3冷凝形成的硫酸并被粉尘中大量的碱性物质中和，如此既达到了最大限度利用烟气余热又防止了低温形成的硫酸腐蚀烟道。然后经过除尘器13除尘后的烟气通过引风机14进入一级烟气换热装置181中，在此过程中，一级烟气换热装置181将引风机14出口的烟气温度降低至酸露点以下10℃且水露点以上20-25℃左右，由于除尘器13入口处的烟气温度降低到酸露点附近，大部分酸性物质被粉尘去除，此时引风机14出口处的SO3已经很少，且烟气温度通常要比水露点高20℃-25℃左右，从而有效防止烟气中水大量析出而与剩下得SO3形成硫酸造成低温腐蚀的现象，同时由于一级烟气换热装置181的出口位于靠近脱硫塔15的入口处，而一级烟气换热装置181的低温段和脱硫塔15入口处的烟道通常都采取了防腐措施处理，从而进一步有效防止低温腐蚀现象的发生。烟气在一级烟气换热装置181中将余热脱除后进入脱硫塔15进一步净化，由脱硫塔15出口排出的净烟气进入烟气吸热装置19中进行升温，最终升温后的净烟气通过烟囱16排放至大气。
在上述烟气侧流程中，由于二级烟气换热装置182将烟气温度降低，使得经过除尘器13和引风机14的烟气流量相应减少，提高了除尘器13的工作效率，降低了除尘器13和引风机14的电耗；同时，由于一级烟气换热装置181降低脱硫塔15入口烟气温度，降低脱硫水耗，节约了脱硫用水。
热媒水侧流程：热媒水依次进入一级烟气换热装置181和二级烟气换热装置182回收烟气中的余热以提升水温，然后经过烟气吸热装置19放热使水温降低，并把回收的烟气余热传递到脱硫塔15出口处的净烟气，以提升净烟气的温度。其中，整个热媒水侧形成一个换热闭合回路，将吸收的前段吸收的烟气的余热加热后段净烟气的温度，在降低烟气温度的同时提升了净烟气的温度，实现高效节能地烟气余热利用，防止“石膏雨”的形成。
在上述热媒侧的换热闭合回路中通过设置增压泵201克服水***阻力，以维持热媒水在烟闭合回路中的流动。
进一步，本发明烟气余热利用***中还设置有辅助加热***作为烟气加热的辅助设备，以防止烟气余热不足以加热净烟气。辅助加热***包括辅助热源202、辅助换热装置203以及凝汽器204。辅助换热装置203设置于辅助热源202与凝汽器204之间并与换热闭合回路连接，用于提升辅助热源202中热媒水的温度并将换热后的热媒水输送至换热闭合回路中。其中，辅助热源202可以是辅助蒸汽、供热回水或其他热源。辅助蒸汽来自汽机抽汽，可选择高压辅助蒸汽或低压辅助蒸汽，如机组为热电联产机组，供热回水可以选择热用户的回水，例如造纸用户的回水、制糖厂工艺回水等。
本发明中热媒水通过两级烟气换热装置吸收烟气热量后传递到脱硫出口的烟气吸热装置加热脱硫出口的净烟气，如此充分利用了烟气余热提升了净烟气温度，确保完全消除“石膏雨”现象。另外，在烟气余热满足不了加热净烟气热量时，采用辅助加热方式，实现机组的高效环保经济运行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.烟气余热利用***，其特征在于：包括空气预热器、除尘器和脱硫塔、烟气放热装置以及烟气吸热装置；所述烟气放热装置与所述烟气吸热装置均包括烟气侧与热媒侧；所述烟气放热装置的烟气侧设置于所述空气预热器的出口与所述除尘器的入口之间和/或所述除尘器的出口与所述脱硫塔的入口之间，所述烟气吸热装置的烟气侧设置于所述脱硫塔的出口处；所述烟气放热装置与所述烟气吸热装置的热媒侧共同形成换热闭合回路，用于回收所述除尘器入口处和/或所述脱硫塔入口处的烟气余热并利用所述余热提升由所述脱硫塔排出的净烟气的温度。
2.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述烟气放热装置包括一级烟气换热装置和/或二级烟气换热装置，所述一级烟气换热装置设置于所述除尘器的出口与所述脱硫塔的入口之间，所述二级烟气换热装置设置于所述空气预热器的出口与所述除尘器的入口之间。
3.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述烟气吸热装置的热媒侧与所述一级烟气换热装置的热媒侧和/或所述二级烟气换热装置热媒侧共同形成换热闭合回路。
4.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述一级烟气换热装置将所述引风机出口处的烟气温度降低至酸露点以下10℃且水露点以上20-25℃。
5.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述二级烟气换热装置将所述除尘器入口处的烟气温度降低至酸露点或低至酸露点3℃以内。
6.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述烟气放热装置包括一级烟气换热装置及与所述一级烟气换热装置串联的二级烟气换热装置，所述烟气吸热装置的热媒侧与所述一级烟气换热装置的热媒侧和所述二级烟气换热装置热媒侧共同形成换热闭合回路。
7.根据权利要求6所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述换热闭合回路中设置有增压泵。
8.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于：还包括辅助加热***，所述辅助加热***包括辅助热源、辅助换热装置以及凝汽器，所述辅助换热装置设置于所述辅助热源与所述凝汽器之间并与所述换热闭合回路连接。
9.根据权利要求8所述的烟气余热利用***，其特征在于：所述辅助热源来源于辅助蒸汽、供热回水或其他热源。
10.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于：包括所述除尘器出口与所述脱硫塔入口之间还设置有引风机，所述引风机用于克服所述除尘器排出的烟气的阻力并将其引入一级烟气换热装置中。
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