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CN109099451B - 一种烟气节能减排消白五重换热系统 - Google Patents

一种烟气节能减排消白五重换热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气节能减排消白五重换热系统，包括依次连接的前置烟气冷却器(1)、水与烟气换热器(2)、脱硫塔(3)、冷凝器(4)、除雾器(5)、后置烟气再热器(6)、蒸汽与烟气换热器(7)和烟囱(8)；所述冷凝器(4)经循环管道连接有冷却塔(9)；所述前置烟气冷却器(1)和后置烟气再热器(6)之间经循环管道相连。本发明具有能够提升脱白效果、提高烟气中的余热利用率以及减少污染物排放的特点。

Description

一种烟气节能减排消白五重换热系统
技术领域
本发明涉及一种烟气处理系统，特别是一种烟气节能减排消白五重换热系统。
背景技术
我国是能耗大国，能源结构以煤为主。目前，我国90％的燃煤机组采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，该工艺使烟气温度降低至50℃左右，并处于饱和或过饱和状态，但是低温湿饱和烟气在烟囱出口会冷凝形成大量白色烟羽(俗称“白烟”)，在造成视觉污染的同时，还会营造光化学反应环境；同时，由于烟气初始温度较高，而现有的烟气脱硫处理工艺中烟气热量直接排放，导致余热的利用率较低。而且，现有的烟气经脱硫处理后，从烟囱中排放，排放的气体中还残留大量的污染物，容易造成环境污染。因此，现有的技术存在着尾气脱白效果不理想、余热利用率较低和污染物排放量较大的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种烟气节能减排消白五重换热系统。本发明具有能够提升脱白效果、提高烟气中的余热利用率以及减少污染物排放的特点。
本发明的技术方案：一种烟气节能减排消白五重换热系统,包括依次连接的前置烟气冷却器、水与烟气换热器、脱硫塔、冷凝器、除雾器、后置烟气再热器、蒸汽与烟气换热器和烟囱；所述冷凝器经循环管道连接有冷却塔；所述前置烟气冷却器和后置烟气再热器之间经循环管道相连。
前述的一种烟气节能减排消白五重换热系统中，所述水与烟气换热器经循环管道连接有除盐水箱。
前述的一种烟气节能减排消白五重换热系统中，所述蒸汽与烟气换热器包括两块平行布置的端板，两块端板之间均布有多块中隔板，中隔板上设有多根均匀排布的换热管，换热管两端固定于端板；端板外壁面设有法兰盘，法兰盘上设有弧形封头，弧形封头上下两端设有封板；一端的弧形封头上设有饱和蒸汽进口法兰，另一端的弧形封头上设有冷凝水出口管；所述法兰盘和端板之间还设有密封圈。
前述的一种烟气节能减排消白五重换热系统中，相邻的中隔板之间以及中隔板和端板之间还设有多块呈上下水平布置的分隔板。
前述的一种烟气节能减排消白五重换热系统中，所述的分隔板包括分隔板本体，分隔板本体上下两端面设有多个截面为锥形结构的导风槽，导风槽内壁面上端与分隔板本体端面之间设有扩散弧面，导风槽的底面设有多个弧形凸起。
前述的一种烟气节能减排消白五重换热系统中，所述分隔板本体上下两端面还设有保温涂层。
与现有技术相比，本发明通过在烟气源尾部烟道设置由前置烟气冷却器、水与烟气换热器、冷凝器、除雾器、后置烟气再热器和蒸汽与烟气换热器构成的五重换热器，以此来有效的提高烟气的脱白效果，还能够进一步降低粉尘/Nox/SOx等污染物的排放量，实现对烟气余热的深度回收利用，提高资源的循环利用率。通过前置烟气冷却器、水与烟气换热器和冷凝器之间的相互配合，对烟气进行深度冷凝，使进入脱硫塔的烟气温度降低，脱硫塔的出口温度也随之下降，再通过冷凝器对烟气进行冷凝，可以使烟气温度降至更低，达到深度冷凝的效果，有利于提高白烟治理效果；同时，烟气经前置烟气冷却器和水与烟气换热器两次降温后进入脱硫塔，相比原高温烟气，烟气温度降低、体积流量减少，从而可以提高脱硫塔的脱硫效果、减少脱硫塔的耗水量，同时还降低了脱硫塔出口烟气温度，起到了初步冷凝的作用。通过后置烟气再热器和蒸汽与烟气换热器之间的相互配合，可以保证冷凝后烟气被充分加热，以此来提高烟气尾气的脱白效果。另外，本发明通过将水与烟气换热器与除盐水箱相连，除盐水可以回收烟气中的热量，能够产生可观的能源效益；通过将前置烟气冷却器和后置烟气加热器相连，使其可以充分利用烟气中的废热，使脱硫塔塔前的高温烟气通过介质加热脱硫塔后的烟气，使废热得到有效利用；冷凝器脱除烟气中水分的同时，也会同时带走粉尘、NOx、SOx等，能够将排放烟气的各项指标降到非常低的水平。综上所述，本发明具有能够提升脱白效果、提高烟气中的余热利用率以及减少污染物排放的特点。
另外，本发明通过对蒸汽与烟气换热器的结构进行优化，通过在相邻中隔板以及中隔板和端板之间设置多块上下水平布置的分隔板，将氟塑钢换热管分隔成若干块单独的空间，从而可以将烟气进行分隔，可以降低烟气对相邻换热管之间的干扰，降低振动；同时，分隔板的设置，还能对烟气起到合理引导的作用，有效提高换热效率。通过在分隔板上下端面设置截面为锥形结构的导风槽，同时在导风槽上端设置扩散弧面，使得烟气能够在由分隔板分隔而成的单独区域内均匀分布，提高换热效率，提高在导风槽底面设置弧形凸起，既能够对烟气起到扰流的目的，又能够减缓烟气对分隔板的压力，提高分隔板的承压强度。通过在分隔板本体上下两端面设置保温涂层，能够进一步减少各个单度换热区域之间的干扰，还能够提高换热效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是蒸汽与烟气换热器的结构示意图；
图3是蒸汽与烟气换热器的立体结构图；
图4是分隔板的结构示意图；
图5是分隔板的局部俯视图。
附图中的标记为：1-前置烟气冷却器，2-水与烟气换热器，3-脱硫塔，4-冷凝器，5-除雾器，6-后置烟气再热器，7-蒸汽与烟气换热器，8-烟囱，9-冷却塔，10-除盐水箱，701-端板，702-中隔板，703-换热管，704-法兰盘，705-弧形封头，706-封板，707-饱和蒸汽进口法兰，708-冷凝水出口管，709-密封圈，710-分隔板，711-分隔板本体，712-导风槽，713-扩散弧面，714-弧形凸起。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种烟气节能减排消白五重换热系统，构成如图1至图5所示，包括依次连接的前置烟气冷却器1、水与烟气换热器2、脱硫塔3、冷凝器4、除雾器5、后置烟气再热器6、蒸汽与烟气换热器7和烟囱8；所述冷凝器4经循环管道连接有冷却塔9；所述前置烟气冷却器1和后置烟气再热器6之间经循环管道相连。
所述水与烟气换热器2经循环管道连接有除盐水箱10。
所述蒸汽与烟气换热器7包括两块平行布置的端板701，两块端板701之间均布有多块中隔板702，中隔板702上设有多根均匀排布的换热管703，换热管703两端固定于端板701；端板701外壁面设有法兰盘704，法兰盘704上设有弧形封头705，弧形封头705上下两端设有封板706；一端的弧形封头705上设有饱和蒸汽进口法兰707，另一端的弧形封头705上设有冷凝水出口管708；所述法兰盘704和端板701之间还设有密封圈709。
相邻的中隔板702之间以及中隔板702和端板701之间还设有多块呈上下水平布置的分隔板710。
所述的分隔板710包括分隔板本体711，分隔板本体711上下两端面设有多个截面为锥形结构的导风槽712，导风槽712内壁面上端与分隔板本体711端面之间设有扩散弧面713，导风槽712的底面设有多个弧形凸起714。
所述分隔板本体711上下两端面还设有保温涂层。
可以将多个蒸汽与烟气换热器相互叠加组装在一起。所述端板前后两侧的上下两端分别设有第一支撑钢和第二支撑钢，第一支撑钢和第二支撑钢之间的两端还分别设有工字钢；第二支撑钢下端面设有多个均匀布置的燕尾槽；第一支撑钢上表面设有与燕尾槽位置相对应的燕尾凸台。先将一个蒸汽与烟气换热器固定在烟道底部，然后将另一个蒸汽与烟气换热器吊起，调整蒸汽与烟气换热器的位置，使得燕尾槽与燕尾凸台相配合，即完成换热器模组的定位，提高安装精度。
前置烟气冷却器，回收低温烟气余热。前置烟气冷却器为管壳式换热器，壳侧内流动介质为烟气，管侧介质为中间媒介水；后置烟气再热器，加热烟气用于烟气脱白，后置烟气再热器为管壳式换热器，壳侧内流动介质为烟气，管侧介质为中间媒介水。
冷凝器：一种管壳式热器，壳侧内流动介质为烟气，管侧内流动介质为循环冷却水，利用烟气余热加热循环冷却水，降低烟气温度。
除雾器：一种利用机械离心原理去除烟气中的较大颗粒水分子液滴的设备，可以选用折板式除雾器。
蒸汽与烟气换热器：一种管壳式换热器，壳侧内流动介质为烟气，入口管侧介质为低压饱和或过饱和蒸汽，出口管侧介质为饱和冷凝水，利用蒸汽的汽化潜热加热烟气。
水与烟气换热器为管壳式换热器，壳侧内流动介质为烟气，管侧内流动介质为除盐水，利用烟气余热加热除盐水，回收烟气热量。水与烟气换热器和除盐水箱之间的循环管道包括冷除盐水管和热除盐水管，冷除盐水管两端分别和水与烟气换热器的换热管进口以及除盐水箱出口相连；热除盐水管的两端分别与水与烟气换热器的换热管出口以及除盐水箱进口相连。
冷凝器和冷却塔之间的循环管道包括两根管道，一根为高温循环管，一根为低温循环管。冷凝器的换热管进口为低温水，冷凝器的换热管的出口为高温水。
从饱和蒸汽进口法兰流入的是饱和蒸汽，从冷凝水出口管流出的是冷凝水。
锥形结构的导风槽指的是导风槽的俯视图为锥形结构。
前置烟气冷却器和后置烟气再热器之间的循环管道包括高温循环水管和低温循环水管，低温循环水管上设有循环泵。前置烟气冷却器的换热管的进水口与低温循环水管相连，后置烟气再热器的换热管的出水口与低温循环水管相连；高温循环水管两端分别与前置烟气冷却器的换热管出水口和后置烟气再热器的换热管进水口相连。
本发明的工作过程：140℃的高温烟气首先从壳侧通过前置烟气冷却器，加热管侧的介质为水，使得烟气的温度下降，下降至115℃；降温后的烟气再从水与烟气换热器的壳侧通过，水与烟气换热器为余热回收热交换器，即水与烟气换热器的管侧的介质为除盐水，除盐水温度上升，烟气温度继续下降至90℃；两次降温后的烟气进入脱硫塔，相比原高温烟气，烟气温度降低、体积流量减少，可以提高脱硫塔的脱硫效果、减少脱硫塔的耗水量，同时还降低了脱硫塔出口烟气温度，起到了初步冷凝的作用，烟气温度下降至50℃；脱硫后的饱和湿烟气依次进入冷凝器和除雾器。饱和湿烟气在冷凝器中被管侧的循环冷却水冷却，温度下降下降至45℃，有凝结水析出；烟气凝结水同时带走部分烟气中的粉尘、Nox和SOx，可以使粉尘/Nox/SOx等污染物排放量进一步下降。烟气中的较大直径液态凝结水颗粒被除雾器收集，经初步处理后可以作为脱硫塔喷淋水循环使用；冷凝除雾后的烟气再进入后置烟气再热器，烟气被管侧的中间媒介水(热水)加热，烟气温度升高至70℃；中间媒介水降温后通过循环泵回到前置烟气冷却器，循环往复；初步加热后的烟气再进入蒸汽与烟气换热器，由蒸汽对烟气进行进一步加热至80℃，直至满足白色烟羽治理的需求温度后，烟气从烟囱排出。

Claims (1)

1.一种烟气节能减排消白五重换热系统，其特征在于：包括依次连接的前置烟气冷却器(1)、水与烟气换热器(2)、脱硫塔(3)、冷凝器(4)、除雾器(5)、后置烟气再热器(6)、蒸汽与烟气换热器(7)和烟囱(8)；所述冷凝器(4)经循环管道连接有冷却塔(9)；所述前置烟气冷却器(1)和后置烟气再热器(6)之间经循环管道相连；所述水与烟气换热器(2)经循环管道连接有除盐水箱(10)；所述蒸汽与烟气换热器(7)包括两块平行布置的端板(701)，两块端板(701)之间均布有多块中隔板(702)，中隔板(702)上设有多根均匀排布的换热管(703)，换热管(703)两端固定于端板(701)；端板(701)外壁面设有法兰盘(704)，法兰盘(704)上设有弧形封头(705)，弧形封头(705)上下两端设有封板(706)；一端的弧形封头(705)上设有饱和蒸汽进口法兰(707)，另一端的弧形封头(705)上设有冷凝水出口管(708)；所述法兰盘(704)和端板(701)之间还设有密封圈(709)；相邻的中隔板(702)之间以及中隔板(702)和端板(701)之间还设有多块呈上下水平布置的分隔板(710)；所述的分隔板(710)包括分隔板本体(711)，分隔板本体(711)上下两端面设有多个截面为锥形结构的导风槽(712)，导风槽(712)内壁面上端与分隔板本体(711)端面之间设有扩散弧面(713)，导风槽(712)的底面设有多个弧形凸起(714)；所述分隔板本体(711)上下两端面还设有保温涂层。
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