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CN107036120A - 一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统 - Google Patents

一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种新型的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除的系统，特别涉及一种降低酸露点及提前腐蚀的思路。本发明提出系统包括锅炉本体、锅炉尾部SCR装置、各级换热装置、除尘器、脱硫塔、脱硫塔后换热器、烟气混合器、烟气加热器、烟囱、各级风机。在脱硫后烟气进入烟囱之前，使其露点降低，并将水蒸气和酸性腐蚀性气体进一步冷凝排出，将烟囱的腐蚀转移到更易处理的换热器内。通过将腐蚀转移至易于处理与防护的换热器中，降低了烟囱维护与改造的成本；并将脱硫风机转移至脱硫塔后部，由于烟温的降低，从而降低了电厂运行电耗，提升了电厂的经济效益。

Description

一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统
技术领域
本发明涉及一种新型的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除的系统，特别涉及一种降低酸露点及提前腐蚀的思路，属于电站锅炉尾部设备的防腐领域以及超净排放领域。
背景技术
烟囱能将燃烧后的烟气输送至一定高度的大气中排放，增加烟气的扩散范围，减少烟气对电厂周围地区的污染，是火力发电厂中不可缺少的部分。
燃煤电站烟气中含有一定量的硫氧化物，在经过湿法脱硫（FGD）后，虽然SO2含量大幅减少，但是SO3的去除效率却只能达到20%~30%。在经过脱硫塔后，烟气的湿度增加、温度下降，使烟气中的SO3与水蒸气在烟道和烟囱表面凝结形成酸性冷凝液。此外，脱硫后的烟气中还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，这些因素共同造成了烟囱中腐蚀强度高、渗透性强且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀现象。
对于目前的烟囱防腐措施，一般采用无机材料防腐和有机材料防腐两种方式。但是我国发电机组排烟工况比较复杂，一方面排烟采用混排热烟气运行方式，旁路挡板打开次数较多；另一方面由于多种因素造成了局部或整体施工质量问题，且缺少针对防腐材料系统的有效的测试评价方法或指导性规范。这些都造成烟囱的腐蚀现象依旧广泛存在且非常严重，使电厂经济效益不高且烟囱的防腐、改造和维修难度、费用过高。因此设计一种火电厂烟囱防腐及污染物深度脱除的尾部系统，就显得尤为重要。
发明内容
本发明提出的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，包括锅炉本体、锅炉尾部SCR装置、各级换热装置、除尘器、脱硫塔、脱硫塔后换热器、烟气混合器、烟气加热器、烟囱、各级风机。在脱硫后烟气进入烟囱之前，使其露点降低，并将水蒸气和酸性腐蚀性气体进一步冷凝排出，将烟囱的腐蚀转移到更易处理的换热器内。
其中所述的锅炉尾部烟气换热装置包括：锅炉尾部受热面（2）、各级空气预热器（4）、省煤器（5）、脱硫塔后烟气冷凝器（9）、烟囱前烟气加热器（12）。
所述各级风机包括与除尘器出口连接的引风机（7）、以及烟囱前设置的增压风机（13）。
本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统中，降低烟气酸露点的方法包括两种：第一，降低烟气温度至酸露点以下，使酸性气体提前冷凝排出；第二，降低烟气中水蒸气及酸性气体分压。
其所述的两种降低烟气酸露点的方法，可以两种方法同时使用，也可以只使用第一种方法。
所述的降低烟气温度的方法为在脱硫塔后设置烟气冷凝器。
所述脱硫塔后设置的烟气冷凝器的换热工质可以为气体，也可以为液体；其形式可以为间壁式、蓄热式、流体连接间接式、以及气气混合式等。
所述脱硫塔后设置的烟气冷凝器的材料为耐腐蚀金属材料，或易更换廉价材料，或氟塑料以及陶瓷等新型材料，或采取喷涂保护的材料。
所述降低水蒸气及酸性气体分压的方法为，在烟气冷凝器后设置烟气混合器，使降温并冷凝脱除酸性污染物的烟气与干燥的气体混合，增大烟气体积，减小水蒸气及酸性气体分压。
所述烟气冷凝器后方设置的烟气混合器，其中的干燥烟气可为脱硫塔后烟气冷却器的气体工质，也可为其他干燥气体。
所述烟囱前设置的增压机，可以替代烟气系统中原有的增压风机。由于酸性气体提前冷凝排出，防止了风机的腐蚀；气体温度降低，减小了风机电耗，电厂经济性提高。
本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，当锅炉尾部设置湿式电除尘、低低温电除尘等超净排放设备，或污染物脱除达标时，可以取消烟囱的设置，使烟气经过深度冷凝后直接排放。
本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，可用于旧电厂烟囱防腐和污染物脱除的深度改造，也可用于新电厂的设计建造。
本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，该系统可用于电站燃煤锅炉，也可用于工业锅炉、民用锅炉，以及生物质锅炉。
本发明的目的在于提供一种新型的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除的系统，其能够有效降低烟囱内烟气的湿度及硫氧化物、氟化氢、氯化物的浓度，使烟气达到环保排放的标准且大幅降低烟囱的腐蚀。此外，通过将腐蚀转移至易于处理与防护的换热器中，降低了烟囱维护与改造的成本；并将脱硫风机转移至脱硫塔后部，由于烟温的降低，从而降低了电厂运行电耗，提升了电厂的经济效益。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做出示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的新型火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统示意图；
图2为本发明新型火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统的一种实施方案示意图。
其中，图1与图2中：
1.锅炉炉膛；2. 尾部受热面；3. SCR；4. 空气预热器；5. 省煤器；6. 除尘器；7. 引风机；8. 脱硫塔；9. 烟气冷凝器；10. 烟气混合器；11. 烟囱；12. 升温换热器；13. 增压风机；14. 烟气降温换热器。
具体实施方式
图1为本发明的新型火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统示意图，图2为本发明新型火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统的一种实施方案示意图。
本发明提出的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统的一种应用如图2所示，包括锅炉本体、锅炉尾部SCR装置、各级换热装置、除尘器、脱硫塔、脱硫塔后换热器、烟气混合器、烟气加热器、烟囱、各级风机。在脱硫后烟气进入烟囱之前，使其露点降低，并将水蒸气和酸性腐蚀性气体进一步冷凝排出，将烟囱的腐蚀转移到更易处理的换热器内。
本发明所述系统中，锅炉尾部烟气换热装置如图2所示：锅炉尾部受热面（2）、各级空气预热器（4）、省煤器（5）、除尘器前部的烟气降温换热器（14）、脱硫塔后烟气冷凝器（9）、烟囱前烟气加热器（12）。
所述各级风机包括与除尘器出口连接的引风机（7）、连接该引风机的增压风机、以及烟囱前设置的增压风机（13）。
对于本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，其核心思想是：在脱硫后的尾部烟气进入烟囱前，降低其露点温度，使水蒸气和酸性气体提前冷凝排出，避免烟气在烟囱中的冷凝，从而防止烟囱的腐蚀现象。降低露点温度从两方面来进行：首先，在脱硫塔后降低烟气温度，使其中的一部分水蒸气和酸性气体提前冷凝排出。这样就减少了烟气中水蒸气和酸性气体的含量，从而减小了水蒸气和酸性气体分压。其次，在烟气进入烟囱前，通过使其与干空气混合再次减小水蒸气分压及酸性气体分压，进一步降低露点温度。此外，可以在烟囱前增加GGH换热器，提升混合后烟气的温度，避免了烟囱中腐蚀反应的发生。
如图2所示，在脱硫塔后设置烟气冷凝器（9），此烟气冷凝器为气气换热器，冷却工质为常温干燥的空气。此烟气冷凝器采用氟塑料材质，并定期冲洗表面。在烟气通过此烟气冷凝器时，烟气温度降低，烟气中未被脱除的H2SO4、HCl、HF及NOx等酸性气体在换热器表面冷凝排出。而充当冷凝工质的干燥空气，直接通入冷凝器后的烟气混合器中。
冷凝器后的烟气混合器（10）用于进一步降低烟气中未被脱除的水蒸气与酸性气体分压，以此来降低烟气露点温度。在冷凝器中充当冷凝工质的干燥空气，在升温后通入烟气混合器中，与通入其中的烟气相互混合。烟气体积增大且温度升高，使烟气中的水蒸气和酸性气体所占体积分数减小，烟气露点降低。
混合后的烟气，经过布置在混合器后的升温换热器（10）加热，温度进一步升高，烟气的热压和抬升高度提高，得以顺利从烟囱中排出。而此升温换热器中的热侧工质，来自于除尘器前布置的烟气降温换热器。此工质在除尘器前的换热器中，将烟气温度降低至90℃左右，同时工质吸热温度升高，并将这一部分热量在混合器后的降温换热器中放出，以提升换热器内烟气温度。
在本发明所述系统的这一应用中，如图2所示，将锅炉尾部的增压风机移至烟囱前。此时的烟气干燥，烟气露点降低，不会对增压风机造成腐蚀，减少了风机防腐成本；同时烟气流量相对较小，减小了风机电耗。烟气在经过风机后，克服了脱硫塔、冷凝器等装置造成的阻力，使烟气得以顺利排放。
上述实施案例仅是本发明所述系统的一种实施方案，当锅炉尾部设置湿式电除尘、低低温电除尘等超净排放设备，或污染物脱除达标时，可以取消烟囱的设置，使烟气经过深度冷凝后直接排放。当冷凝器的冷凝效果较好，同时烟气中酸性污染物较少时，可以取消烟气混合器的设置。当前部烟气中绝大部分水蒸气与酸性气体均已在冷凝器中冷凝排出时，可以取消烟气加热器的设置。旧电厂在烟囱防腐改造时，可以直接在脱硫塔和烟囱之间设置冷凝器及烟气混合器，可以在达到较好防腐效果的同时节约改造成本。本发明所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，除电站燃煤锅炉外，同样适用于工业锅炉、民用锅炉，以及生物质锅炉。

Claims (10)

1.一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，包括锅炉本体、锅炉尾部SCR装置、各级换热装置、除尘器、脱硫塔、脱硫塔后换热器、烟气混合器、烟气加热器、烟囱、各级风机，其特征在于：在脱硫后烟气进入烟囱之前，使其露点降低，并将水蒸气和酸性腐蚀性气体进一步冷凝排出，将烟囱的腐蚀转移到更易处理的换热器内。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，其特征在于，锅炉尾部烟气换热装置包括：尾部受热面、各级空气预热器、省煤器、脱硫塔后烟气冷凝器、烟囱前烟气加热器、与除尘器出口连接的引风机、烟囱前设置的增压风机。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，其特征在于，降低烟气露点的方法包括：第一，降低烟气温度至酸露点以下，使酸性气体提前冷凝排出；第二，降低烟气中水蒸气及酸性气体分压；两种方法可同时使用，也可以只使用第一种方法。
4.根据权利要求3所述的降低烟气温度的方法，其特征在于，在脱硫塔后设置烟气冷凝器。
5.根据权利要求4所述的烟气冷凝器，其特征在于，所述烟气冷凝器的换热工质可以为气体，也可以为液体；其形式可以为间壁式、蓄热式、流体连接间接式、以及气气混合式等；冷却器材料为耐腐蚀金属材料，或易更换廉价材料，或氟塑料以及陶瓷等新型材料，或采取喷涂保护的材料。
6.根据权利要求3所述的降低水蒸气及酸性气体分压的方法，其特征在于，在烟气冷凝器后设置烟气混合器，使降温并冷凝脱除酸性污染物的烟气与干燥的气体混合，增大烟气体积，减小水蒸气及酸性气体分压。
7.根据权利要求6所述的烟气混合器，其特征在于，其中的干燥烟气为脱硫塔后烟气冷凝器中冷端的气体工质，或其他干燥气体。
8.根据权利要求2所述的烟囱前设置的增压风机，其特征在于，可以替代烟气系统中原有的增压风机，由于酸性气体提前冷凝排出，防止了风机的腐蚀；气体温度降低，减小了风机电耗，电厂经济性提高。
9.根据权利要求1-8所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，其特征在于，在锅炉尾部设置湿式电除尘、低低温电除尘等超净排放设备，或污染物脱除达标时，可以取消烟囱的设置，使烟气经过深度冷凝后直接排放。
10.根据权利要求1-9所述的火电厂尾部烟囱防腐及污染物深度脱除系统，其特征在于，可用于旧电厂烟囱防腐和污染物脱除的深度改造，也可用于新电厂的设计建造；可用于电站燃煤锅炉，也可用于工业锅炉、民用锅炉，以及生物质锅炉。
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