[发明专利]用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉传热技术领域的装置，具体来说是一种用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热系统。

背景技术

目前国内火电厂湿法烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）采用气-气换热器(Gas Gas Heater，简称GGH)的约占80%以上，若按每年新增FGD容量3000万kW计算，安装GGH的直接设备费用就达11亿元左右。其它相关费用包括：因安装GGH 而增加的增压风机，控制系统增加的控制点数，增加烟道长度和GGH支架及相应的建筑安装费用等，其总和约占FGD 总投资的15 %～20 %。安装GGH 对烟气的压降约为1200Pa ，为了克服这些阻力，必须增加增压风机的压头，这就使FGD系统的运行费用大大增加。

湿法烟气脱硫系统中吸收塔净化后的烟气（简称净烟气）温度一般在47±5℃，目前普遍的做法是设置GGH利用高温原烟气将净烟气加热到82℃左右，满足电力行业标准DL/T 5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》的要求。净烟气流经GGH加热后，烟温仍低于其酸露点(一般在90℃～110℃之间)，即GGH一般在酸露点以下运行，因此在GGH的冷端会产生大量粘稠的浓酸液，这些酸液不但对GGH 的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且会粘附大量烟气中的飞灰；另外，穿过除雾器的微小浆液液滴在换热元件的表面上蒸发之后会结垢，这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加GGH 的压降。还可能造成因粘污严重而导致增压风机振动过大的问题。图1为FGD流程示意图：A、B-增压风机进、出口，C-脱硫塔原烟气入口，D-脱硫塔净烟气出口，E-脱硫系统出口，F、G从锅炉1来得烟气，H、I-从锅炉2来的烟气，M1为原烟气挡板门，M2为旁路挡板门，M3为冷烟气挡板门，N为增压风机。

在目前公知的湿法脱硫中应用的净烟气升温技术，主要有以下几种：

一、旁路加热

旁路加热方式是在吸收塔模块下游侧的烟道中，将部分未处理的温度约130至150℃的原烟气与洗涤后温度为40至65℃的净烟气混合，达到加热湿烟气的目的。

旁路加热方法的主要限制是，旁路未处理的烟气会降低FGD系统的总脱硫效率，因此，这种加热方式限于应用在脱硫效率不太高（低于80%）的FGD系统中。

需要注意的是旁路加热在冷热烟气混合区形成了一个严重腐蚀的环境。

二、循环加热

循环加热系统是将吸收塔模块上游未处理烟气的热量通过换热装置传递给处理后的烟气。常见的有两种：回转式GGH和水媒式GGH。

常见的回转式GGH，其缺点是：1、由于自身结构原因存在原烟气向净烟气的泄漏问题，会污染湿法脱硫后的净烟气，降低脱硫效率；2、回转式GGH属于整体式换热器，烟道进出的位置相对换热器固定，无法灵活布置；3、在主机负荷降低时无法保证要求的净烟气出口温度；4、各类动设备的存在使得能耗很高。

常见的水媒式GGH，其利用往复循环的高压水在原烟气侧和净烟气侧进行热交换，在低负荷时还可以辅以蒸汽加热，因此可以克服回转式GGH存在的前三个缺点，但是大流量、高扬程的循环水泵的能耗依然很高。

三、在线加热器

加热媒质可以是蒸汽或热水。如采用汽轮机排出的低压蒸汽通过光管或肋片管束来加热脱硫后的饱和烟气，通常称为蒸汽-烟气加热器（SGH），简称蒸汽加热器。SGH设计和运行操作较简单，但也易遭受腐蚀和堵塞，耗汽量大，运行费用高。其所处腐蚀环境类似管式GGH的再加热器，但是，由于SGH采用的加热媒质是温度较高的蒸汽，管束表面温度较高，腐蚀环境有所缓和。如能始终保持SGH传热表面温度高于120℃，并将烟气饱和度降至80%以下，可以明显降低已处理烟气对SGH的腐蚀速度，在这种工况下有成功应用碳钢管做换热元件的报道。SGH最大的缺点是蒸汽耗量大。

四、热空气直接加热

热空气直接加热装置也称为环境空气加热装置。热空气直接加热类似在线加热，管内的加热媒质也是蒸汽，不同的是流过翅片管束外的不是净烟气而是空气。锅炉供给的热水由于温度较低，不宜用作加热媒质。蒸汽将空气加热到175～200℃后喷入烟气流中，这样提高了烟气温度，也增大了烟气的质量流量，如要将烟气温度提升30℃，需要200℃的热空气流量约为烟气流量的12%。由于增大了烟气体积，下游侧烟道和烟囱的尺寸也需加大。