專利名稱：用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及ー種鍋爐傳熱技術(shù)領域的裝置，具體來說是ー種用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)火電廠濕法煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization,簡稱F⑶)采用氣-氣換熱器(Gas Gas Heater,簡稱GGH)的約占80%以上，若按每年新增FGD容量3000萬kW計算，安裝GGH的直接設備費用就達11億元左右。其它相關費用包括因安裝GGH而増加的增壓風機，控制系統(tǒng)增加的控制點數(shù)，増加煙道長度和GGH支架及相應的建筑安裝費用等，其總和約占FGD總投資的15 % 20 %。安裝GGH對煙氣的壓降約為1200Pa，為了克服這些阻力，必須增加增壓風機的壓頭，這就使FGD系統(tǒng)的運行費用大大增加。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中吸收塔凈化后的煙氣(簡稱凈煙氣)溫度一般在47±5°C，目·前普遍的做法是設置GGH利用高溫原煙氣將凈煙氣加熱到82°C左右，滿足電カ行業(yè)標準DL/T 5196-2004《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設計技術(shù)規(guī)程》的要求。凈煙氣流經(jīng)GGH加熱后，煙溫仍低于其酸露點(一般在90°C 110°C之間)，即GGH —般在酸露點以下運行，因此在GGH的冷端會產(chǎn)生大量粘稠的濃酸液，這些酸液不但對GGH的換熱元件和殼體有很強的腐蝕作用，而且會粘附大量煙氣中的飛灰；另外，穿過除霧器的微小漿液液滴在換熱元件的表面上蒸發(fā)之后會結(jié)垢，這些固體物會堵塞換熱元件的通道，進ー步増加GGH的壓降。還可能造成因粘污嚴重而導致增壓風機振動過大的問題。圖I為FGD流程示意圖A、B-增壓風機進、出口，C-脫硫塔原煙氣入ロ，D-脫硫塔凈煙氣出ロ，E-脫硫系統(tǒng)出ロ，F(xiàn)、G從鍋爐I來得煙氣，H、I-從鍋爐2來的煙氣，Ml為原煙氣擋板門，M2為旁路擋板門，M3為冷煙氣擋板門，N為增壓風機。在目前公知的濕法脫硫中應用的凈煙氣升溫技術(shù)，主要有以下幾種一、旁路加熱旁路加熱方式是在吸收塔模塊下游側(cè)的煙道中，將部分未處理的溫度約130至150°C的原煙氣與洗滌后溫度為40至65°C的凈煙氣混合，達到加熱濕煙氣的目的。旁路加熱方法的主要限制是，旁路未處理的煙氣會降低FGD系統(tǒng)的總脫硫效率，因此，這種加熱方式限于應用在脫硫效率不太高(低于80%)的FGD系統(tǒng)中。需要注意的是旁路加熱在冷熱煙氣混合區(qū)形成了一個嚴重腐蝕的環(huán)境。ニ、循環(huán)加熱循環(huán)加熱系統(tǒng)是將吸收塔模塊上游未處理煙氣的熱量通過換熱裝置傳遞給處理后的煙氣。常見的有兩種回轉(zhuǎn)式GGH和水媒式GGH。常見的回轉(zhuǎn)式GGH，其缺點是1、由于自身結(jié)構(gòu)原因存在原煙氣向凈煙氣的泄漏問題，會污染濕法脫硫后的凈煙氣，降低脫硫效率；2、回轉(zhuǎn)式GGH屬于整體式換熱器，煙道進出的位置相對換熱器固定，無法靈活布置；3、在主機負荷降低時無法保證要求的凈煙氣出ロ溫度；4、各類動設備的存在使得能耗很高。[0012]常見的水媒式GGH，其利用往復循環(huán)的高壓水在原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)進行熱交換，在低負荷時還可以輔以蒸汽加熱，因此可以克服回轉(zhuǎn)式GGH存在的前三個缺點，但是大流量、高揚程的循環(huán)水泵的能耗依然很高。三、在線加熱器加熱媒質(zhì)可以是蒸汽或熱水。如采用汽輪機排出的低壓蒸汽通過光管或肋片管束來加熱脫硫后的飽和煙氣，通常稱為蒸汽-煙氣加熱器(SGH)，簡稱蒸汽加熱器。SGH設計和運行操作較簡單，但也易遭受腐蝕和堵塞，耗汽量大 ，運行費用高。其所處腐蝕環(huán)境類似管式GGH的再加熱器，但是，由于SGH采用的加熱媒質(zhì)是溫度較高的蒸汽，管束表面溫度較高，腐蝕環(huán)境有所緩和。如能始終保持SGH傳熱表面溫度高于120°C，并將煙氣飽和度降至80%以下，可以明顯降低已處理煙氣對SGH的腐蝕速度，在這種エ況下有成功應用碳鋼管做換熱元件的報道。SGH最大的缺點是蒸汽耗量大。四、熱空氣直接加熱熱空氣直接加熱裝置也稱為環(huán)境空氣加熱裝置。熱空氣直接加熱類似在線加熱，管內(nèi)的加熱媒質(zhì)也是蒸汽，不同的是流過翅片管束外的不是凈煙氣而是空氣。鍋爐供給的熱水由于溫度較低，不宣用作加熱媒質(zhì)。蒸汽將空氣加熱到175 200°C后噴入煙氣流中，這樣提高了煙氣溫度，也増大了煙氣的質(zhì)量流量，如要將煙氣溫度提升30°C，需要200°C的熱空氣流量約為煙氣流量的12%。由于增大了煙氣體積，下游側(cè)煙道和煙囪的尺寸也需加大。熱空氣加熱主要優(yōu)點是空氣加熱管束處在環(huán)境空氣流中，可以采用碳鋼制作管束，另ー優(yōu)點是，對已改造項目，由于增加了原煙氣排煙體積，提高了煙囪出口煙氣流速，增強了煙羽的擴散，由于減少了煙氣中的水霧含量，可以降低煙羽的黑度。雖然這種加熱器管束可以采用價廉的碳鋼管，但運行費用明顯高于在線加熱器，因為需要加熱的氣體總量(煙氣和加熱的空氣)大，加熱器鼓風機還需消耗較大電能。五、直接燃燒加熱直接燃燒加熱是在靠近吸收塔出ロ煙道的燃燒室內(nèi)燃燒低硫燃油或天然氣，將燃燒后的熱煙氣鼓入已脫硫的凈煙氣中，提升煙氣溫度。由于直接燃燒產(chǎn)生的熱煙氣溫度比直接加熱的熱空氣高得多，所以只需較少體積的熱煙氣。這樣就減少了加熱器鼓風機的容量，煙氣總排放量也增加不多。缺點是需消耗燃料，另外，燃料燃燒增加了排煙的SOx濃度，降低了系統(tǒng)總脫硫效率。專利200610037683. 3公布了一種分離式煙氣再熱器及其換熱方法。該技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖如附圖2所示，圖中原煙氣換熱器I、蒸汽上升管2、凈煙氣換熱器3、水下降管
4、輔助加熱器5、水泵6。該技術(shù)將分離式煙氣再熱器分為兩個獨立的部分，將原煙氣和凈煙氣完全隔離分開，杜絕了原煙氣向凈煙氣的泄露，可以使得設備在煙道上的布置靈活方便，可以經(jīng)濟地各自選擇適合其工作環(huán)境的材質(zhì)；用蒸汽作為補充熱源，可以在低負荷情況下仍然保證較高的凈煙氣出口溫度；能耗較低，在自然循環(huán)情況下甚至沒有消耗。該技術(shù)所述的原煙氣換熱器1，其實質(zhì)就是楊本洛先生所述的相變換熱器的蒸發(fā)段，相當于專利201010527948. 4中I級相變換熱器的蒸發(fā)段；凈煙氣換熱器3，其實質(zhì)就是相變換熱器的冷凝段。并不是所謂的分離式熱管。這個流程所述的在自然循環(huán)下的情況，實質(zhì)就是楊本洛先生的相變換熱器流程。該技術(shù)考慮到了凈煙氣酸露點較高的問題，由于避免不了凈煙氣的低溫腐蝕，所以提出了原煙氣換熱器(相變換熱器蒸發(fā)段)與凈煙氣換熱器(相變換熱器冷凝段)要各自選擇適合其工作環(huán)境的材質(zhì)，這是正確的。該技術(shù)的缺點是經(jīng)過原煙氣換熱器換熱后的原煙氣溫度仍然比較高，余熱回收效果不好；由于送往凈煙氣換熱器的飽和蒸汽溫度越高，對凈煙氣換熱器的運行越有利，但是脫硫塔前鍋爐原煙氣的余熱將得不到高效利用。專利201010527948. 4公布了一種濕法脫硫后凈煙氣升溫和余熱回收的復合相變換熱裝置。該裝置的流程圖如附圖3所示。其I級相變換熱器、II級相變換熱器、III級相變換熱器冷凝段的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4、圖5、圖6所示。圖3中空氣預熱器I、風道2、1級相變換熱器3、除塵器4、引風機5、脫硫風機6、旁路煙道7、II級相變換熱器8、脫硫塔9、III級相變換熱器10、煙囪11、恒溫加濕器12、汽輪機13、除氧器14、電控柜15。圖4、圖5中的110、120、210、220均為翅片圓管。所述的II級相變換熱器蒸發(fā)段考慮到了在酸露點以下運行時應選用耐腐蝕的材料，這是合理的。所述的III級相變換熱器冷凝段，是將汽輪機抽汽經(jīng)加濕變成飽和蒸汽，送入圖6所示的結(jié)構(gòu)中加熱凈煙氣，比如提高200610037683. 3中的原煙氣換熱器的相變エ質(zhì)壓力，就可以使出來的飽和蒸汽溫度提高，再送入凈煙氣換熱器中冷凝，顯然凈煙氣換熱器與III級相變換熱器冷凝段的熱交換實現(xiàn)可以做到一致。 專利201010527948. 4的優(yōu)點很明顯，即通過I級相變換熱器、II級相變換熱器的設置，高效回收了煙氣余熱，并減少了脫硫系統(tǒng)的用水量。但其缺點也很明顯即I級相變換熱器、II級相變換熱器的蒸發(fā)段、冷凝段必須分體式設計，所占空間大；相變換熱器蒸發(fā)段只能布置在水平煙道中，對于豎直煙道則無法應用，傾斜煙道布置也較為困難；冷凝段部分包括所謂的汽包即管殼式換熱器必須布置在蒸發(fā)段的上方一定位置，才能依靠高位差使冷凝液回收到蒸發(fā)段入口處；當煙氣酸露點發(fā)生變化時，僅能依靠管殼式換熱器除鹽水旁路或空氣旁路進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)余量??；專利中對200610037683. 3的分析錯誤，III級相變換熱器冷凝段因進入的煙氣飽和度高，并不能避免低溫腐蝕，必須考慮選用耐腐蝕的材料，即和200610037683. 3中的凈煙氣換熱器3 —祥，而且蒸汽消耗量太。。因此，如何克服上述技術(shù)的缺點，取消因使用GGH而產(chǎn)生的缺陷，解決豎直煙道或傾斜煙道布置翅片圓管蒸發(fā)段困難的難題，以及相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段分體式布置的難題，實現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實現(xiàn)真正意義上的復合相變換熱器，并降低低溫腐蝕危害，成為合理利用鍋爐煙氣余熱、降低濕法脫硫過程水的消耗、滿足煙氣排放標準要求的追求目標。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，消除因使用GGH而產(chǎn)生的缺陷，解決豎直煙道或傾斜煙道布置換熱圓管蒸發(fā)段困難的難題，以及相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段必須分體式布置的難題，實現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實現(xiàn)真正意義上的一體化的復合相變換熱器，并降低低溫腐蝕的危害程度，達到節(jié)能、節(jié)水、減排的目的。本實用新型的目的是通過以下措施實現(xiàn)的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，包括鍋爐原有的省煤器22、空氣預熱器23、除塵器26、脫硫塔30、及各連接管道和控制儀表、閥門，其特征在于煙道內(nèi)還設有導熱油加熱器43，至少ー個I級復合相變換熱器24、至少ー個II級復合相變換熱器29、至少ー個III級復合相變換熱器31 ；以及煙道外設置的I級復合相變換熱器24的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器34、I級調(diào)溫系統(tǒng)35、I級泵33、相配套的自控裝置36 ；煙道外設置的II級復合相變換熱器29的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級調(diào)溫系統(tǒng)40、II級泵39及相配套的自控裝置；和III級復合相變換熱器31配套獨立的調(diào)溫系統(tǒng)，或采用I級調(diào)溫系統(tǒng)35進行控制調(diào)節(jié)及相配套的自控裝置；所述I級、II級、III級復合相變換熱器分別設有內(nèi)換熱管、套管、第一管板、第二管板以及管板之間的箱體級、II級和III級復合相變換熱器分別形成內(nèi)換熱管管程、內(nèi) 換熱管與套管間的套管程和套管外的殼程的三程一體式結(jié)構(gòu)，三級復合相變換熱器依次設置于鍋爐和煙囟之間的煙氣通道中。其中I級復合相變換熱器24的相變エ質(zhì)回路由I級泵33、I級復合相變換熱器24的套管程、換熱器34和I級調(diào)溫系統(tǒng)35，經(jīng)管路依次連接形成回路；其中II級復合相變換熱器29的相變エ質(zhì)回路由II級泵39、II級復合相變換熱器29的套管程和II級調(diào)溫系統(tǒng)40，經(jīng)管路依次連接形成回路；其中III級復合相變換熱器31的相變エ的回路由I級泵33、III級復合相變換熱器31的套管程和I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，經(jīng)管路依次連接形成回路。III級復合相變換熱器(31)的導熱油循環(huán)系統(tǒng)包括導熱油泵(44)、111級復合相變換熱器(31)的套管程、油氣分離器(45)、和導熱油加熱器(43)，由管路連接形成回路；高位膨脹槽(46)、低位儲油槽(47)是導熱油循環(huán)系統(tǒng)的輔助設備。所述的I級復合相變換熱器24主要包括內(nèi)換熱管24-1、套管24_2、第一管板24-3、第二管板24-4以及管板之間的箱體24-5。必要時設置套管外的第一管板24_3之間的殼程箱體。所述的I級復合相變換熱24的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的エ質(zhì)，本實用新型中以水為例加以說明。飽和水經(jīng)I級調(diào)頻泵33打入I級復合相變換熱器24的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與內(nèi)換熱管24-1的高溫煙氣進行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的冷空氣41進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，與高溫煙氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來后進入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過I級調(diào)頻泵33打入I級復合相變換熱器24，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。經(jīng)加熱的冷空氣41送入鍋爐原有的空預器繼續(xù)加熱。所述的I級復合相變換熱器24出來的蒸汽經(jīng)換熱器34加熱冷流體37，產(chǎn)生的冷凝水回到I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，經(jīng)換熱器34加熱的熱流體38供后續(xù)エ段使用。所述I級調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級加熱器35_3以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器35-2及氮氣瓶35-1 ;所述的I級加熱器(35-3)設置在膨脹水箱內(nèi)，或設置在換熱器(34)與膨脹水箱或膨脹水箱與I級泵(33)之間的管道上。當煙氣酸露點變化時，例如増大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱35-4中的氣壓適當増大，啟動I級加熱器35-3，由于壓力増大，原先的飽和水經(jīng)加熱后從不飽和狀態(tài)變成飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)溫度值以飽和水溫高于酸露點5°C 10°C以上為宜。[0039]所述的I級復合相變換熱器24的內(nèi)換熱管、套管作為優(yōu)選可以采用成熟的強化傳熱的措施，比如采用帶翅片的圓管、螺旋槽管等強化傳熱結(jié)構(gòu)。所述的I級復合相變換熱器24的內(nèi)換熱管與套管間通過的是相變エ質(zhì)，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或走套管外的殼程，待加熱的冷流體相應走另外ー側(cè)，從而實現(xiàn)ー個設備、三種換熱介質(zhì)的有效結(jié)合。所述的I級復合相變換熱器24的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為待加熱的冷流體；所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣。本實用新型采用的I級調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)溫度，進而控制相變換熱器壁面溫度，保證I級復合相變換熱器24有效避免煙氣的低溫腐蝕，調(diào)節(jié)靈活方便。所述的冷流體，介質(zhì)可以為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水、導熱油或其他合適的 エ藝介質(zhì)。所述的內(nèi)換熱管24-1及套管24-2材料可選擇金屬或非金屬材料或復合材料，材料應為熱的良導體?？砂闯Ｒ?guī)選擇碳鋼或不銹鋼材料。本實用新型的核心設備之ー是I級復合相變換熱器24，由至少ー個內(nèi)換熱管24-1、相配套的至少ー個套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4,以及第一管板及第ニ管板之間的箱體24-5等組成。所述的箱體24-5可以為圓筒型、矩形或其他曲面型的結(jié)構(gòu)。必要時設置套管外的第一管板24-3之間的殼程箱體。所述的內(nèi)換熱管24-1與套管24-2之間可以設置相應的支撐結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，支撐結(jié)構(gòu)與兩者的連接可以采用熱的良導體材料。所述的內(nèi)換熱管24-1采用圓管或中空扁管或其他曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應地，套管24-2也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)。比如內(nèi)換熱管、套管采用薄壁中空扁管結(jié)構(gòu)時，相當于平行流復合相變換熱器。具體結(jié)構(gòu)可參照ZL201020573126. 5加以設計。所述的復合相變換熱器24可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場情況，采用豎直、水平或傾斜式布置在煙道內(nèi)。本實用新型所述的II級復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管29-1、套管29-2、第一管板29-3、第二管板29_4以及管板之間的箱體29_5。必要時設置套管外的第一管板29-3之間的殼程箱體。需要注意的是為保證濕法脫硫的脫硫塔進ロ煙氣溫度達到要求，即90°C左右，II級復合相變換熱器29中與溫度高的煙氣接觸的金屬壁面可能會發(fā)生低溫腐蝕，因此與煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級復合相變換熱29的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的エ質(zhì)。相變エ質(zhì)經(jīng)II級調(diào)頻泵39打入復合相變換熱器29的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫煙氣進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另ー側(cè)的低溫エ質(zhì)如冷空氣41進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變エ質(zhì)經(jīng)管道送入II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40，再經(jīng)過II級調(diào)頻泵39打入II級復合相變換熱器29，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。所述的II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級加熱器40-2以及配套的儀表閥門。當相變エ質(zhì)溫度過低時，啟動II級加熱器40-2加熱相變エ質(zhì)，達到要求的溫度值。所述的II級復合相變換熱器29與I級復合相變換熱器24中的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。作為優(yōu)選，也可選擇沸點80°C左右的相變エ質(zhì)，比如こ醇等。此時可設置與I級調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。本實用新型所述的III級復合相變換熱器31的結(jié)構(gòu)與II級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管31-1、套管31-2、第一管板31-3、第二管板31-4、第一、第二管板之間的箱體31-5、套管外的第一管板之間31-6之間的殼程箱體。III級復合相變換熱器中與凈煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管 子材料。所述的III級復合相變換熱器31的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的エ質(zhì)。相變エ質(zhì)經(jīng)I級調(diào)頻泵33出口管道分流出的管道48打入復合相變換熱器31的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫的導熱油進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另ー側(cè)的凈煙氣進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變エ質(zhì)經(jīng)管道49送入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過I級調(diào)頻泵33出口管道48打入III級復合相變換熱器31，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。所述的III級復合相變換熱器的高溫側(cè)的導熱油，由導熱油泵44經(jīng)管道打入，出來的導熱油經(jīng)過油氣分離器45，到設置在煙道中的導熱油加熱器43加熱后，再經(jīng)導熱油泵44打入III級復合相變換熱器，形成導熱油介質(zhì)的循環(huán)回路。所述的III級復合相變換熱器配套獨立的調(diào)溫系統(tǒng)，也可用I級調(diào)溫系統(tǒng)35進行控制。所述的油氣分離器45分離出的氣體送入高位膨脹槽46排出。所述的高位膨脹槽46用來吸收導熱油因溫度變化而造成的體積變化及排出油氣分尚器分尚出的氣體等。所述的低位儲油槽47用來儲存導熱油、接受導熱油循環(huán)系統(tǒng)的排油以及為系統(tǒng)補充油等。所述的III級復合相變換熱器也可采用溫度較高的蒸汽如汽輪機抽汽等作為加熱熱源。設有煙氣排出溫度自控裝置36，多個自控裝置時，可區(qū)分為36-1、36-2、36_3等，
I、II、III級復合相變換熱器的自控裝置均相似，自控裝置36根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過壁溫測試儀25測定)(或煙道出ロ處煙溫)的高低，通過控制相應的調(diào)節(jié)閥的開度等手段，特別地，可以通過調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)的溫度，在酸露點溫度變化的時候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度滿足復合相變換熱器的運行要求。所述的I級、II級、III級復合相變換熱器可根據(jù)需要設置煙氣旁路通道。所述的I級、II級、III級復合相變換熱器參照管殼式換熱器標準進行設計、制造。設置旁路煙道50，由引風機27及增壓風機28之間的煙道引出，送入煙囪。本實用新型中所述的相變エ質(zhì)循環(huán)部分利用高位差能實現(xiàn)冷凝液順利回流時，也可以不設置調(diào)頻泵。本實用新型的II級復合相變換熱器充分回收原煙氣的低溫余熱，在有效提高整個發(fā)電機組熱效率的同時，節(jié)約了大量的脫硫用水。本實用新型的復合相變換熱器應考慮采用成熟的防止煙氣中灰塵磨損的措施。[0069]本實用新型還可在脫硫塔凈煙氣出口處設置混合室，從鍋爐空預器出ロ引入適量的高溫熱空氣，和凈煙氣均勻混合，控制混合氣體飽和度80%以內(nèi)，再送入III級復合相變換熱器進行升溫，從而有效減輕低溫腐蝕情況。其實施方式可以結(jié)合本申請人所申請的實用新型專利即鍋爐煙氣余熱回收及凈煙氣升溫裝置加以實現(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果I、本實用新型借助內(nèi)換熱管與套管間的相變エ質(zhì)，在一臺設備中實現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復合，從而實現(xiàn)了真正意義上的一體化的復合相變換熱器；2、利用復合相變換熱器實現(xiàn)煙氣余熱的高效回收，避免了煙氣的低溫腐蝕，設備緊湊，布置方便，可方便布置于豎直、傾斜煙道或水平煙道，對鍋爐系統(tǒng)實施節(jié)能改造的可操作性大大增強；3、同時設置的I級、II級復合相變換熱器的調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段靈活，能保證復合相變換熱器的安全運行；采用復合相變換熱器可以加熱冷空氣，取消原來的暖風機，保證原 有鍋爐空預器的安全運行；111級相變換熱器配套的調(diào)溫系統(tǒng)能方便滿足凈煙氣酸露點提高時的調(diào)節(jié)要求，4、本實用新型中的I級復合相變換熱器主要用于回收余熱；11級復合相變換熱器主要用于深度回收余熱及煙氣的初步凈化處理，滿足脫硫塔進ロ煙氣溫度要求級相變換熱器用于脫硫后凈煙氣升溫，以達到不低于80°C溫度的排放要求。5、同時本實用新型的III級復合相變換熱器采用導熱油作為熱媒，利用導熱油所具有的低壓高溫的特點，可以有效降低能耗與水媒式GGH即高溫水加熱器相比，所需輸送電耗大大降低；與煙氣加熱相比，設備小，換熱系數(shù)大，傳熱效果好，相同換熱量的耗電量比風機所耗低得多。6、本實用新型的II級、III級復合相變換熱器相當于替代了原有的GGH，與GGH相比，相當于分體式布置，因此現(xiàn)場布置的靈活性、適應性大大增強，而且克服了原來GGH的漏風等缺點。總而言之，利用高效緊湊的復合相變換熱器充分回收原煙氣的低溫余熱，在有效提高整個鍋爐機組熱效率的同時，節(jié)約了大量的脫硫用水，有效減輕了煙氣的低溫腐蝕，達到節(jié)能、降耗、減排的目的。

圖I是FGD流程示意圖。圖2是專利200610037683. 3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 圖6是專利201010527948. 4的エ藝流程及相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)流程示意圖。圖7中21—鍋爐，22—省煤器，23-空氣預熱器，24-1級復合相變換熱器，25-測溫儀表，26-除塵器，27-引風機，28-增壓風機，29-11級復合相變換熱器，30-脫硫塔，31-111級復合相變換熱器，32-煙囪，33-1級泵，34-換熱器，35-1級調(diào)溫系統(tǒng)，35_1_氮氣瓶，35-2-調(diào)壓器，35-3-1級加熱器，35-4-膨脹水箱，36-自控裝置，37-冷流體，38-熱流體，39-11級泵，40-11級調(diào)溫系統(tǒng)，40-1-膨脹箱，40-2-II級加熱器，41 一冷空氣，42—熱空氣，43-導熱油加熱器，44-導熱油泵，45-油氣分離器，46-高溫膨脹槽，47-低位儲油槽，48-111級復合相變換熱器相變エ質(zhì)進ロ管線，49- III級復合相變換熱器相變エ質(zhì)出ロ管線，50-旁路煙道。圖8是I級相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中24-1級復合相變換熱器，24-1-內(nèi)換熱管，24-2-套管，24-3-第一管板，24-4-第二管板，24-5-管板之間的箱體。圖9是II級相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中29-11級復合相變換熱器，29-1-內(nèi)換熱管，29-2-套管，29-3-第一管板，29-4-第二管板，29-5-管板之間的箱體。圖10是III級相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中31-111級復合相變換熱器，31-1-內(nèi)換熱管，31-2-套管，31-3-第一管板，31-4-第二管板，31-5-管板之間的箱體，31-6- III級復合相變換熱器殼程箱體。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型創(chuàng)造作進ー步詳細描述。實施例I :用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)(見附圖I至附圖10及附圖標識說明)，利用空氣、導熱油等作為回收利用余熱的エ質(zhì)，包含鍋爐煙道及煙道內(nèi)、外設備及其連接管道、控制儀表閥門。煙道內(nèi)設有ー個導熱油加熱器43，ー個I級復合相變換熱器24、一個II級復合相變換熱器29、ー個III級復合相變換熱器31，以及鍋爐原有的省煤器22、空氣預熱器23、除塵器26、脫硫塔30等。煙道外設置I級調(diào)溫系統(tǒng)35、II級調(diào)溫系統(tǒng)40、I級調(diào)頻泵33、換熱器34、11級調(diào)頻泵39，以及相配套的自控裝置36、導熱油泵44、油氣分離器45、高位膨脹槽46、低位儲油槽47及配套的管道、控制儀表、閥門等。所述的I級復合相變換熱器24主要包括內(nèi)換熱管24-1、套管24_2、第一管板24-3、第二管板24-4以及管板之間的箱體24-5。所述的I級復合相變換熱24的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的エ質(zhì)，本實用新型中以水為例加以說明。飽和水經(jīng)I級調(diào)頻泵33打入復合相變換熱器24的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與內(nèi)換熱管24-1的高溫煙氣進行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的冷空氣41進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，與高溫煙氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來后進入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過I級調(diào)頻泵33打入復合相變換熱器24，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。經(jīng)加熱的冷空氣41送入鍋爐原有的空預器繼續(xù)加熱。所述的復合相變換熱器24出來的蒸汽經(jīng)換熱器34加熱冷流體37，產(chǎn)生的冷凝水回到I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，經(jīng)換熱器34加熱的熱流體38供后續(xù)エ段使用。所述I級調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級加熱器35_3以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器35-2及氮氣瓶35-1。當煙氣酸露點變化時，例如増大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱35-4中的氣壓適當增大，啟動I級加熱器35-3，由于壓カ增大,原先的飽和水經(jīng)加熱后從不飽和狀態(tài)變成飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)溫度值以飽和水溫高于酸露點5°C 10°C以上為宜。所述的I級復合相變換熱器24的內(nèi)換熱管與套管間通過的是相變エ質(zhì)，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或走套管外的殼程，待加熱的冷流體相應走另外ー側(cè)，從而實現(xiàn)ー個設備、
三種換熱介質(zhì)的有效結(jié)合。本實用新型采用的I級調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)溫度，進而控制相變換熱器壁面溫度，保證I級復合相變換熱器24有效避免煙氣的低溫腐蝕，調(diào)節(jié)靈活方便。所述的冷流體，介質(zhì)可以為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水、導熱油或其他合適的エ藝介質(zhì)。本實用新型的核心設備之ー是I級復合相變換熱器24，由至少ー個內(nèi)換熱管24-1、相配套的至少ー個套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4,以及第一管板及第ニ管板之間的箱體24-5等組成。所述的箱體24-5可以為圓筒型、矩形或其他曲面型的結(jié)構(gòu)。必要時設置套管外的第一管板24-3之間的殼程箱體。所述的內(nèi)換熱管24-1與套管24-2之間可以設置相應的支撐結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，支撐結(jié)構(gòu)與兩者的連接可以采用熱的良導體材料。所述的內(nèi)換熱管24-1采用圓管或中空扁管或其他曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應地，套管24-2也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)。比如內(nèi)換熱管、套管采用薄壁中空扁管結(jié)構(gòu)時，相當于平行流 復合相變換熱器。具體結(jié)構(gòu)可參照ZL201020573126. 5加以設計。所述的I級復合相變換熱器24可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場情況采用豎直、水平或傾斜式布置在煙道內(nèi)。本實用新型所述的II級復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管29-1、套管29-2、第一管板29-3、第二管板29_4以及管板之間的箱體29_5。與煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級復合相變換熱29的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的エ質(zhì)。相變エ質(zhì)經(jīng)II級調(diào)頻泵39打入復合相變換熱器29的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫煙氣進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另ー側(cè)的冷空氣41進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變エ質(zhì)經(jīng)管道送入II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40，再經(jīng)過II級調(diào)頻泵39打入II級復合相變換熱器29，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。所述的II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級加熱器40-2以及配套的儀表閥門。當相變エ質(zhì)溫度過低時，啟動II級加熱器40-2加熱相變エ質(zhì)，達到要求的溫度值。所述的II級復合相變換熱器29與I級復合相變換熱器24中的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。也可選擇沸點80°C左右的相變エ質(zhì)，比如こ醇等。此時可設置與I級調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。本實用新型所述的III級復合相變換熱器31的結(jié)構(gòu)與II級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管31-1、套管31-2、第一管板31-3、第二管板31-4、第一、第二管板之間的箱體31-5、套管外的第一管板之間的殼程箱體31-6。III級復合相變換熱器中與凈煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的III級復合相變換熱器31的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。相變エ質(zhì)經(jīng)I級調(diào)頻泵33出口管道分流出的管道48打入復合相變換熱器31的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫的導熱油進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另ー側(cè)的凈煙氣進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變エ質(zhì)經(jīng)管道49送入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過I級調(diào)頻泵33出口管道48打入III級復合相變換熱器31，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。[0106]所述的III級復合相變換熱器的高溫側(cè)的導熱油，由導熱油泵44經(jīng)管道打入，出來的導熱油經(jīng)過油氣分離器45，到設置在煙道中的導熱油加熱器43加熱后，再經(jīng)導熱油泵44打入III級復合相變換熱器，形成導熱油介質(zhì)的循環(huán)回路。所述的油氣分離器45分離出的氣體送入高位膨脹槽46排出。所述的高位膨脹槽46用來吸收導熱油因溫度變化而造成的體積變化。所述的低位儲油槽47用來儲存導熱油、接受導熱油循環(huán)系統(tǒng)的排油以及為系統(tǒng)補充油等。I級復合相變換熱器設有煙氣排出溫度自控裝置36，II.III級復合相變換熱器均設置自控裝置，其結(jié)構(gòu)原理與I級相似，自控裝置36根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過壁溫測試儀25測定)(或煙道出ロ處煙溫)的高低，通過控制相應的調(diào)節(jié)閥的開度等手段，特別地，可以通過調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)的溫度，在酸露點溫度變化的時候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫 度，可使排煙溫度滿足復合相變換熱器的運行要求。設置旁路煙道50，由引風機27及增壓風機28之間的煙道引出，送入煙囪。當II級、III級復合相變換熱器或脫硫塔發(fā)生故障吋，由煙氣旁路通道50將煙氣直接通過煙囟排入大氣，從而保證機組的安全運行以及故障的及時處理。本實用新型未涉及部分如絕熱夾板、夾板用螺栓、換熱管的結(jié)構(gòu)、安裝方式、控制系統(tǒng)等均與現(xiàn)有的相變換熱器相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。實施例2:本實用新型中的I、II、III級復合相變換熱器，可以單獨或分別設置多個，每級中的多個的復合相變換器可以串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。I級中的多個復合相變換熱器単獨設置調(diào)溫系統(tǒng)級中的多個復合相變換熱器可以設置ー個調(diào)溫系統(tǒng)；iii級中的多個復合相變換熱器可共用ー個I級調(diào)溫系統(tǒng)或單獨設置調(diào)溫系統(tǒng)。in級中的多個復合相變換熱器的熱媒回路可以設置ー個高溫導熱油串聯(lián)回路，或設置高溫導熱油串并聯(lián)回路等。其余實施方法同實施例I。本實用新型實施例中未列出的復合相變換熱器流程，參照本申請人同時申請的實用新型專利即《用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置》進行常規(guī)組合設計、選用。雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本實用新型，任何熟悉此技藝者，在不脫離本實用新型之精神和范圍內(nèi)，自當可作各種變化或潤飾，同樣屬于本實用新型之保護范圍。例如，本實用新型的復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)及其回收余熱方式同樣可以應用于エ業(yè)爐窯等。因此本實用新型的保護范圍應當以本申請的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求1.用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，包括鍋爐省煤器(22)、空氣預熱器(23)、除塵器(26)、脫硫塔(30)、及各連接管道和控制儀表、閥門，其特征在于煙道內(nèi)還設有導熱油加熱器(43)，至少ー個I級復合相變換熱器(24)、至少ー個II級復合相變換熱器(29)、至少ー個III級復合相變換熱器(31)； 以及煙道外設置的I級復合相變換熱器(24)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器(34)、I級調(diào)溫系統(tǒng)(35)、I級泵(33)、相配套的自控裝置(36)； 煙道外設置的II級復合相變換熱器(29)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級調(diào)溫系統(tǒng)(40)、II級泵(39)及相配套的自控裝置； 和III級復合相變換熱器(31)配套獨立的調(diào)溫系統(tǒng)，或采用I級調(diào)溫系統(tǒng)(35)進行控制調(diào)節(jié)及相配套的自控裝置； 所述I級、II級、III級復合相變換熱器分別設有內(nèi)換熱管、套管、第一管板、第二管板以及管板之間的箱體；1級、II級和III級復合相變換熱器分別形成內(nèi)換熱管管程、內(nèi)換熱管與套管間的套管程和套管外的殼程的三程一體式結(jié)構(gòu)，三級復合相變換熱器依次設置于鍋爐和煙囟之間的煙氣通道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于 其中I級復合相變換熱器(24)的相變エ質(zhì)回路由I級泵(33)、I級復合相變換熱器(24)的套管程、換熱器(34)和I級調(diào)溫系統(tǒng)(35)，經(jīng)管路依次連接形成回路； 其中II級復合相變換熱器(29)的相變エ質(zhì)回路由II級泵(39)、11級復合相變換熱器(29)的套管程和II級調(diào)溫系統(tǒng)(40)，經(jīng)管路依次連接形成回路； 其中III級復合相變換熱器(31)的相變エ的回路由I級泵(33)、III級復合相變換熱器(31)的套管程和I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)(35)，經(jīng)管路依次連接形成回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于 III級復合相變換熱器(31)的導熱油循環(huán)系統(tǒng)包括導熱油泵(44)、111級復合相變換熱器(31)的套管程、油氣分離器(45)、和導熱油加熱器(43)，由管路連接形成回路；高位膨脹槽(46)、低位儲油槽(47)是導熱油循環(huán)系統(tǒng)的輔助設備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐濕法脫硫系統(tǒng)的復合相變換熱裝置，其特征在于 所述I級調(diào)溫系統(tǒng)(35)包括膨脹水箱(35-4)、1級加熱器(35-3)以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器(35-2)及氮氣瓶(35-1);所述的I級加熱器(35-3)設置在膨脹水箱內(nèi)，或設置在換熱器(34)與膨脹水箱或膨脹水箱與I級泵(33)之間的管道上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于 所述的I級、II級復合相變換熱器的內(nèi)換熱管與套管間套管程通過的為相變エ質(zhì)，當內(nèi)換熱管管程內(nèi)工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為待加熱的冷流體；當內(nèi)換熱管管程內(nèi)工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于 所述I級、II級和III級復合相變換熱器的內(nèi)換熱管采用圓管或中空扁管或曲面腔體結(jié)構(gòu)；相應地，其套管也采用內(nèi)換熱管之匹配的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于 所述I級復合相變換熱器采用豎直、水平或傾斜式布置在煙道內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，其特征在于所述的I級、III級復合相變換 熱器間設置有煙氣旁路通道(50)，煙氣旁路通道(50)與煙囟相連。
專利摘要本實用新型提供一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱系統(tǒng)，包括鍋爐原有的省煤器、空氣預熱器、除塵器、脫硫塔等，煙道內(nèi)還設有導熱油加熱器、I級復合相變換熱器、II級復合相變換熱器、III級復合相變換熱器，以及與I級、II級、III級復合相變換熱器配套的調(diào)溫系統(tǒng)，利用調(diào)溫系統(tǒng)能方便調(diào)節(jié)復合相變換熱器壁面溫度，采用導熱油作為III級復合相變換熱器的熱源，提升凈煙氣溫度，達到煙氣排放要求。本實用新型能解決豎直煙道或傾斜煙道布置換熱圓管蒸發(fā)段困難的難題，實現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，克服GGH的缺點，降低低溫腐蝕的危害程度，達到節(jié)能、節(jié)水、減排的目的。
文檔編號F23J15/00GK202511307SQ20112044316
公開日2012年10月31日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者朱利洪, 王海軍, 王海波, 韓興平 申請人:王海波