專利名稱：一種基于煙氣冷卻的除塵脫硫增效綜合節(jié)能減排裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電站鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于煙氣冷卻的除塵脫硫增效綜合 節(jié)能減排裝置。
背景技術(shù)：
近幾年我國原煤產(chǎn)量年均30. 5億噸左右，發(fā)電原煤15. 6億噸，以燃煤為主的火 力發(fā)電量仍占全部發(fā)電量的80%以上。對于火力發(fā)電廠來說，排煙熱損失是鍋爐各項熱損 失中最大的一項，一般在5% 8%，占鍋爐總熱損失的80%或更高。影響排煙熱損失的主 要因素是鍋爐排煙溫度，我國許多電站鍋爐的排煙溫度實際運行值都高于設(shè)計值約20 50°C，達到130 150°C，大幅度降低排煙溫度將極大地提高電站鍋爐的經(jīng)濟性。經(jīng)過實際 計算發(fā)現(xiàn)排煙溫度降低35°C左右，系統(tǒng)發(fā)電循環(huán)效率提高0. 5%以上，每度電節(jié)約1. 5克 標準煤以上，具有明顯的節(jié)能減排潛力。如上所述，一方面排煙溫度過高將會帶來嚴重的能源浪費，一般情況下，排煙溫度 每升高10°c，排煙熱損失增加0. 6% 1. 0%。以往降低排煙溫度的方法主要有改造省煤 器、改造空氣預(yù)熱器、增加低壓省煤器等。但是由于低溫煙氣中含有酸性氣體，結(jié)露后腐蝕 嚴重，煙氣中的飛灰與結(jié)露的硫酸混合在一起，以比干灰高得多的黏附力粘附在受熱面上， 使得目前常規(guī)清灰裝置不能將其有效地清除，導(dǎo)致常規(guī)方法只能將煙溫降到120°C左右，節(jié) 能效果有限。而另一方面，我國污染物控制標準規(guī)定2004年1月1日起新建燃煤電廠執(zhí)行 50mg/m3粉塵排放標準，隨著環(huán)保要求的不斷升級，火電廠將執(zhí)行更加嚴格的30mg/m3粉塵 排放標準。靜電除塵器的使用率在美國達到80%，歐盟85%，日本99%，中國大于90%，因 此靜電除塵器的實際運行效率是能否粉塵排放達標的關(guān)鍵。具體來講，我國煤種多變，煤中 含灰量大、灰中Si2CHAl2O3含量高、堿金屬含量低、含硫量低，導(dǎo)致飛灰比電阻超過臨界值， 靜電除塵器的實際運行工況偏離設(shè)計工況，嚴重降低了除塵的效率。據(jù)統(tǒng)計，靜電除塵器能 達到50mg/m3粉塵排放標準的占63. 6% ；能達到30mg/m3粉塵排放標準的占21. 8 %，如果 執(zhí)行30mg/m3粉塵排放標準，絕大多數(shù)在役靜電除塵器將面臨改造。目前主要的改造方案 有增加靜電除塵器的電場數(shù)和尺寸、采用旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)、采用煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、改用布袋除 塵器和使用電袋合一技術(shù)等，傳統(tǒng)改造方法雖然效果顯著，但是改造費用、運行費用、維修 費用等都非常高。據(jù)國外研究表明，煙氣溫度從150°C降到130°C，靜電除塵器的效率提高 0. 07% 1. 82% (效率提高值根據(jù)煤種的不同而不同)；煙氣溫度從150°C降到120°C，靜 電除塵器效率提高0. 18% 3. 48% ；煙氣溫度從150°C降到100°C，靜電除塵器效率提高 0. 23% 6. 38%，因此從這個角度也能說明降低煙氣溫度可以大幅提高靜電除塵器的效 率。加上脫硫系統(tǒng)已應(yīng)用十分廣泛，新建機組普遍不安裝煙氣換熱器GGH，已安裝煙氣 換熱器GGH的機組，由于煙氣換熱器GGH運行可靠性較差，屬于高耗能、高造價、低可靠性的 系統(tǒng)，都有意將其拆除。取消煙氣換熱器GGH的普遍做法提高了進入脫硫塔的煙氣溫度，降低了脫硫塔進口區(qū)域的脫硫效率；若要保持脫硫效率不變，勢必增加噴水減溫，使煙溫降低 到適于脫硫的85°C左右，這樣將會增加大量的工藝冷卻水量，造成水資源浪費。2009年6月，國家環(huán)保部與質(zhì)檢總局出臺了《火電廠大氣污染排放標準》(征求意 見稿)，規(guī)定到2015年起，重點地區(qū)火電機組都應(yīng)安裝脫銷系統(tǒng)，且執(zhí)行200mg/m3的NOX排 放標準，其他地區(qū)的火電機組執(zhí)行400mg/m3的排放標準。因此很多在役機組將會加裝脫銷 系統(tǒng)，由于脫硝系統(tǒng)阻力較大，使得引風機與增壓風機的工作點發(fā)生較大變化，也同樣需要 改造。隨著環(huán)保要求的不斷提升，新建機組已不設(shè)脫硫系統(tǒng)旁通煙道，在役機組的旁通 煙道也將被取消，旁通煙道與GGH的取消將導(dǎo)致增壓風機失去存在的意義。如果仍然采用 增壓風機與引風機單獨布置的格局，將會浪費大量空間、增加不必要的初投資、容易引起增 壓風機與引風機工作點的不同步導(dǎo)致的風機效率下降。綜上所述，火電廠尾部煙道脫硫、脫硝、除塵和增壓風機、引風機在節(jié)能增效的改 造中存在一系列的問題，急需一種實施效果顯著、費用低的新型系統(tǒng)來綜合解決上述的所 有問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于煙氣冷卻的 除塵脫硫增效綜合節(jié)能減排裝置，采用以煙氣冷卻為核心的節(jié)能脫硫除塵增效綜合設(shè)備， 具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯，運行穩(wěn)定的特點，完成節(jié)能增效、脫硫增效、除塵增效、引 風機和增壓風機優(yōu)化的系統(tǒng)改造，實現(xiàn)綜合治理一體化的節(jié)能減排。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于煙氣冷卻的除塵脫硫增效綜合節(jié)能減排裝置，包括脫硝系統(tǒng)2，脫硝系統(tǒng) 2的煙氣輸入端與鍋爐1的煙氣出口相連接，沿著煙氣流動方向，脫硝系統(tǒng)2的脫硝煙氣輸 出端與空氣預(yù)熱器3的脫硝煙氣輸入端相連接，空氣預(yù)熱器3的預(yù)熱煙氣輸出端和帶有第 一換熱管12的前煙氣冷卻器4的預(yù)熱煙氣輸入端相連接，該前煙氣冷卻器4的前冷卻煙氣 輸出端與靜電除塵器5的前冷卻煙氣輸入端相連接，靜電除塵器5的除塵煙氣輸出端和風 機6的除塵煙氣輸入端相連接，風機6的尾部煙氣輸出端與帶有第二換熱管13的后煙氣冷 卻器7的尾部煙氣輸入端相連接，后煙氣冷卻器7的后冷卻煙氣輸出端和脫硫塔8的后冷 卻煙氣輸入端相連接，脫硫塔8的脫硫煙氣輸出端和煙@ 9的脫硫煙氣輸入端相連接；而在 凝結(jié)水流動方向上，后煙氣冷卻器7的N級凝結(jié)水輸入端與N級低壓加熱器10的N級凝結(jié) 水輸出端相連，后煙氣冷卻器7的后凝結(jié)水輸出端與前煙氣冷卻器4的后凝結(jié)水輸入端相 連，前煙氣冷卻器4的前凝結(jié)水輸出端與N-I級低壓加熱器11的前凝結(jié)水輸入端相連接， 其中N代表凝結(jié)水輸入級別，為大于等于1的自然數(shù)。所述的風機6的數(shù)量為1臺。所述的后煙氣冷卻器7的底部為向下傾斜面。所述的煙囪9為濕煙囪。所述的前煙氣冷卻器4內(nèi)的第一換熱管12為H型鰭片管或針翅管，且該第一換熱 管12材料為碳鋼，另外該前煙氣冷卻器4上還設(shè)置吹灰裝置14。所述的后煙氣冷卻器7內(nèi)的第二換熱管13為螺旋翅片管，且該第二換熱管13材料為ND鋼。通過采用基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯， 運行穩(wěn)定的特點，完成節(jié)能增效、脫硫增效、除塵增效、引風機和增壓風機優(yōu)化的系統(tǒng)改造， 實現(xiàn)綜合治理一體化的節(jié)能減排。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖，其中實線箭頭代表煙氣流動方向，虛線箭頭代表凝 結(jié)水流動方向。圖2是本發(fā)明的H型鰭片管的剖視圖，其中圖2(a)代表H型鰭片管的側(cè)剖視圖， 圖2(b)代表H型鰭片管的主剖視圖。圖3是本發(fā)明的針翅管的剖視圖，其中圖3(a)代表針翅管的側(cè)剖視圖，圖3 (b)代 表針翅管的主剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細的說明。如圖1所示，基于煙氣冷卻的除塵脫硫增效綜合節(jié)能減排裝置，包括脫硝系統(tǒng)2， 脫硝系統(tǒng)2的煙氣輸入端與鍋爐1的煙氣出口相連接，沿著煙氣流動方向，脫硝系統(tǒng)2的脫 硝煙氣輸出端與空氣預(yù)熱器3的脫硝煙氣輸入端相連接，空氣預(yù)熱器3的預(yù)熱煙氣輸出端 和帶有第一換熱管12的前煙氣冷卻器4的預(yù)熱煙氣輸入端相連接，該前煙氣冷卻器4的前 冷卻煙氣輸出端與靜電除塵器5的前冷卻煙氣輸入端相連接，靜電除塵器5的除塵煙氣輸 出端和風機6的除塵煙氣輸入端相連接，風機6的尾部煙氣輸出端與帶有第二換熱管13的 后煙氣冷卻器7的尾部煙氣輸入端相連接，后煙氣冷卻器7的后冷卻煙氣輸出端和脫硫塔8 的后冷卻煙氣輸入端相連接，脫硫塔8的脫硫煙氣輸出端和煙@ 9的脫硫煙氣輸入端相連 接；而在凝結(jié)水流動方向上，后煙氣冷卻器7的N級凝結(jié)水輸入端與N級低壓加熱器10的 N級凝結(jié)水輸出端相連，后煙氣冷卻器7的后凝結(jié)水輸出端與前煙氣冷卻器4的后凝結(jié)水輸 入端相連，前煙氣冷卻器4的前凝結(jié)水輸出端與N-I級低壓加熱器11的前凝結(jié)水輸入端相 連接，其中N代表凝結(jié)水輸入級別，為大于等于1的自然數(shù)。所述的風機6的數(shù)量為1臺。 所述的后煙氣冷卻器7的底部為向下傾斜面。所述的煙囪9為濕煙囪。所如圖2和圖3所 示，述的前煙氣冷卻器4內(nèi)的第一換熱管12為H型鰭片管或針翅管，且該第一換熱管12材 料為碳鋼，另外該前煙氣冷卻器4上還設(shè)置吹灰裝置14。所述的后煙氣冷卻器7內(nèi)的第二 換熱管13為螺旋翅片管，且該第二換熱管13材料為ND鋼。本發(fā)明的工作原理為沿著煙氣流動方向，煙氣由鍋爐1的煙氣出口經(jīng)過脫硝系 統(tǒng)2脫硝后，將脫硝煙氣送入空氣預(yù)熱器3，將脫硝煙氣預(yù)熱之后形成的預(yù)熱煙氣送入前煙 氣冷卻器4 ；在前煙氣冷卻器4中通過第一換熱管12，預(yù)熱煙氣的溫度被降低到酸露點附 近，把預(yù)熱煙氣中的硫酸蒸汽冷凝變成酸霧，凝結(jié)在灰粒子上，降低了預(yù)熱煙氣中的飛灰的 比電阻，從而形成了前冷卻煙氣，再將前冷卻煙氣送入靜電除塵器5除塵，致使前冷卻煙氣 中的三氧化硫含量、煙氣量和含灰量大大降低，并以此降低酸露點形成除塵煙氣，隨后將此 除塵煙氣送入風機6，以此形成尾部煙氣，隨后將尾部煙氣送入后煙氣冷卻器7中通過第二 換熱管13將尾部煙氣溫度進一步降低到適合于脫硫的85°C左右，形成后冷卻煙氣，將后冷
5卻煙氣送入脫硫塔8脫硫，脫硫煙氣經(jīng)過煙@ 9排入大氣；與此同時沿著凝結(jié)水流動方向， N級低壓加熱器10將凝結(jié)水依次通過后煙氣冷卻器7中的第二換熱管13和前煙氣冷卻器 4中的第一換熱管12，最后將凝結(jié)水送入N-I級低壓加熱器11，以此排擠汽輪機抽汽，增加 汽輪機做功功率。 通過采用基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，利用前煙氣冷卻器4將預(yù)熱煙氣溫 度降低到酸露點附近，后煙氣冷卻器7將尾部煙氣溫度進一步降低到適于脫硫的85°C左 右，且兩個煙氣冷卻器所吸收的能量可以用來加熱凝結(jié)水，排擠汽輪機抽汽，增加汽輪機做 功功率，提高機組效率，節(jié)約煤耗，減少污染物排放，另外前煙氣冷卻器4因為將預(yù)熱煙氣 溫度降低到酸露點附近，還能使預(yù)熱煙氣中的硫酸蒸汽變成酸霧，凝結(jié)在飛灰上，降低飛灰 的比電阻，提高靜電除塵器5的除塵效率，使之滿足更加嚴格的環(huán)保要求，在滿足環(huán)保要求 的同時，飛灰吸附大量的三氧化硫，煙氣中的三氧化硫含量大大降低，酸露點隨之降低；因 為煙氣冷卻器4工作環(huán)境比較惡劣，預(yù)熱煙氣中灰分含量高，且溫度接近于酸露點，容易積 灰，因此第一換熱管12采用抗積灰能力強的H型鰭片管或針翅管強化傳熱受熱面效果更 好；由于此時預(yù)熱煙氣中的酸霧不會凝結(jié)在第一換熱管12管壁上腐蝕壁面，因此第一換熱 管12的材料選用價格低廉的碳鋼，節(jié)省投資；還因為前煙氣冷卻器4降低了預(yù)熱煙氣的溫 度，提高了靜電除塵器5的除塵效率，使得風機6處理的煙氣量大大減小，節(jié)省電耗，預(yù)熱煙 氣中含灰量大大減小，降低了風機6的磨損；所述的風機6的數(shù)量為1臺，節(jié)省了空間，簡化 了尾部煙道系統(tǒng)，而且降低了風機的初投資，避免了由于工況不穩(wěn)定而造成的引風機與增 壓風機工作點不同步的現(xiàn)象；而后煙氣冷卻器7的工作環(huán)境中煙塵含量極少，不存在積灰 的危險，采用換熱能力強但防積灰能力弱的螺旋翅片管，但由于煙氣處于酸露點以下，酸霧 會在第二換熱管13管壁凝結(jié)，腐蝕管壁，因此此處的第二換熱管13的材料選用耐硫酸露點 腐蝕能力強的ND鋼來延長第二換熱管13的壽命；且后煙氣冷卻器7的底部做成斜面，使 得凝結(jié)下來的酸液更能便于通過自流作用流入脫硫塔8處理；加上后煙氣冷卻器7將煙氣 溫度降低到適于脫硫的85°C左右，省略了原來的噴水減溫工序，不僅提高和保障了脫硫效 率，同時大大節(jié)省了珍貴的水資源，節(jié)省了電廠的開支，這樣的裝置總體具有投資小，結(jié)構(gòu) 簡單，效果明顯，運行穩(wěn)定的特點，完成節(jié)能增效、脫硫增效、除塵增效、引風機和增壓風機 優(yōu)化的系統(tǒng)改造，實現(xiàn)綜合治理一體化的節(jié)能減排。
權(quán)利要求
1.一種基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，包括脫硝系統(tǒng)O)，脫硝系統(tǒng)(2)的煙氣輸 入端與鍋爐(1)的煙氣出口相連接，其特征在于沿著煙氣流動方向，脫硝系統(tǒng)O)的脫硝 煙氣輸出端與空氣預(yù)熱器(3)的脫硝煙氣輸入端相連接，空氣預(yù)熱器(3)的預(yù)熱煙氣輸出 端和帶有第一換熱管(1 的前煙氣冷卻器(4)的預(yù)熱煙氣輸入端相連接，該前煙氣冷卻器 (4)的前冷卻煙氣輸出端與靜電除塵器( 的前冷卻煙氣輸入端相連接，靜電除塵器(5)的 除塵煙氣輸出端和風機(6)的除塵煙氣輸入端相連接，風機(6)的尾部煙氣輸出端與帶有 第二換熱管(1 的后煙氣冷卻器(7)的尾部煙氣輸入端相連接，后煙氣冷卻器(7)的后冷 卻煙氣輸出端和脫硫塔(8)的后冷卻煙氣輸入端相連接，脫硫塔(8)的脫硫煙氣輸出端和 煙囪(9)的脫硫煙氣輸入端相連接；而在凝結(jié)水流動方向上，后煙氣冷卻器(7)的N級凝結(jié) 水輸入端與N級低壓加熱器(10)的N級凝結(jié)水輸出端相連，后煙氣冷卻器(7)的后凝結(jié)水 輸出端與前煙氣冷卻器的后凝結(jié)水輸入端相連，前煙氣冷卻器(4)的前凝結(jié)水輸出端 與N-I級低壓加熱器(11)的前凝結(jié)水輸入端相連接，其中N代表凝結(jié)水輸入級別，為大于 等于1的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，其特征在 于所述的風機(6)的數(shù)量為1臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，其特征在 于所述的后煙氣冷卻器(7)的底部為向下傾斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，其特征在 于所述的煙囪(9)為濕煙囪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，其特征在 于前煙氣冷卻器內(nèi)的第一換熱管(1 為H型鰭片管或針翅管，且該第一換熱管(12) 材料為碳鋼，另外該前煙氣冷卻器(4)上還設(shè)置吹灰裝置(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的基于煙氣冷卻的除塵脫硫節(jié)能裝置，其特征在 于所述的后煙氣冷卻器(7)內(nèi)的第二換熱管(1 為螺旋翅片管，且該第二換熱管(13)材 料為ND鋼。
全文摘要
一種基于煙氣冷卻的除塵脫硫增效綜合節(jié)能減排裝置，采用以煙氣冷卻為核心的節(jié)能脫硫除塵增效綜合治理技術(shù)，具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯，運行穩(wěn)定的特點，完成節(jié)能增效、脫硫增效、除塵增效、引風機和增壓風機優(yōu)化的系統(tǒng)改造，實現(xiàn)綜合治理一體化的節(jié)能減排的目的。
文檔編號F23J15/00GK102095205SQ201010623298
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者姜衍更, 張知翔, 成丁南, 王云剛, 茍遠波, 趙欽新, 鮑穎群 申請人:西安交通大學(xué), 青島達能環(huán)保設(shè)備有限公司