專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種鍋爐傳熱技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體來(lái)說(shuō)是ー種用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置。
技術(shù)背景 目前國(guó)內(nèi)火電廠濕法煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization,簡(jiǎn)稱(chēng)F⑶)采用氣-氣換熱器(Gas Gas Heater，簡(jiǎn)稱(chēng)GGH)的約占80 %以上，若按每年新增FGD容量3000萬(wàn)kW計(jì)算，安裝GGH的直接設(shè)備費(fèi)用就達(dá)11億元左右。其它相關(guān)費(fèi)用包括因安裝GGH而増加的增壓風(fēng)機(jī)，控制系統(tǒng)增加的控制點(diǎn)數(shù)，増加煙道長(zhǎng)度和GGH支架及相應(yīng)的建筑安裝費(fèi)用等，其總和約占FGD總投資的15 % 20 %。安裝GGH對(duì)煙氣的壓降約為1200Pa，為了克服這些阻力，必須增加增壓風(fēng)機(jī)的壓頭，這就使FGD系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)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(jiǎn)稱(chēng)凈煙氣)溫度一般在47±5°C，在此溫度下，煙氣中含有飽和水蒸汽和酸性氣體，如so2、so3、nox等，水蒸汽冷凝時(shí)會(huì)和這些酸性氣體產(chǎn)生硫酸、亞硫酸等一些腐蝕性液體，如直接排放，對(duì)吸收塔后面的煙道和煙 有很強(qiáng)的腐蝕性。為解決此問(wèn)題，目前普遍的做法是設(shè)置GGH利用高溫原煙氣將凈煙氣加熱到82°C左右，滿(mǎn)足電カ行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5196-2004《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的要求，以抑制酸性冷凝液的大量產(chǎn)生，減輕對(duì)吸收塔下游設(shè)備的腐蝕程度。但是安裝GGH后，煙氣中的飛灰會(huì)積聚在GGH換熱元件上，飛灰中的重金屬會(huì)起催化劑作用，將煙氣中部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3，盡管數(shù)量不多，但對(duì)升高煙氣的酸露點(diǎn)也是有影響的。凈煙氣流經(jīng)GGH加熱后，煙溫仍低于其酸露點(diǎn)(一般在90°C 110°C之間，有文獻(xiàn)報(bào)道甚至可達(dá)135°C )，即GGH —般在酸露點(diǎn)以下運(yùn)行，因此在GGH的冷端會(huì)產(chǎn)生大量粘稠的濃酸液，這些酸液不但對(duì)GGH的換熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用，而且會(huì)粘附大量煙氣中的飛灰；另外，穿過(guò)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(huì)結(jié)垢，這些固體物會(huì)堵塞換熱元件的通道，進(jìn)ー步増加GGH的壓降。還可能造成因粘污嚴(yán)重而導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題。圖I為FGD流程示意圖A、B-增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)、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(lái)得煙氣，H、I-從鍋爐2來(lái)的煙氣，Ml為原煙氣擋板門(mén)，M2為旁路擋板門(mén)，M3為冷煙氣擋板門(mén)，N為增壓風(fēng)機(jī)。常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)式GGH，其缺點(diǎn)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(wèn)題，會(huì)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(jìn)出的位置相對(duì)換熱器固定，無(wú)法靈活布置；3、在主機(jī)負(fù)荷降低時(shí)無(wú)法保證要求的凈煙氣出ロ溫度；4、各類(lèi)動(dòng)設(shè)備的存在使得能耗很高。常見(jiàn)的水媒式GGH，其利用往復(fù)循環(huán)的高壓水在原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)進(jìn)行熱交換，在低負(fù)荷時(shí)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(gè)缺點(diǎn)，但是大流量、高揚(yáng)程的循環(huán)水泵的能耗依然很高。專(zhuān)利201010527957. 3公布了一種解決上述問(wèn)題的方法，即利用共知的相變換熱器技術(shù)回收鍋爐煙氣余熱，用來(lái)加熱空氣，回收余熱后的空氣再經(jīng)鍋爐原有的空預(yù)器升溫后，引出其中的一部分高溫空氣與脫硫塔出口處的低溫凈煙氣在混合室進(jìn)行混合，達(dá)到提升凈煙氣溫度并滿(mǎn)足煙氣排放要求的目的。為進(jìn)一歩回收煙氣余熱，還提出了所述的II級(jí)相變換熱器，即將通常的翅片圓管式相變換熱器増加防腐措施，從而在煙氣酸露點(diǎn)下使用。其典型流程如附圖2所示。圖中鍋爐I、空氣預(yù)熱器2、空氣連接管道3、I級(jí)相變換熱器
4、除塵器5、引風(fēng)機(jī)6、脫硫風(fēng)機(jī)7、旁通煙道8、11級(jí)相變換熱器9、脫硫塔10、混合室11、煙囪12、熱空氣管道13、控制系統(tǒng)14。其I、II級(jí)相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖3、圖4所示汽包101、相變下段102、相變下段上端121、相變下段下端122、中間隔板103、換熱翅片管束104、聯(lián)箱105、I級(jí)相變換熱器測(cè)溫儀301、I級(jí)相變換熱器除鹽水流量調(diào)節(jié)閥303、汽包201、相變下段202、相變下段上端221、相變下段下端222、中間隔板203、換熱翅片管束204、聯(lián)箱205、I級(jí)相變換熱器測(cè)溫儀302、I級(jí)相變換熱器除鹽水流量調(diào)節(jié)閥304。附圖3、4中部分文字標(biāo)示有錯(cuò)誤。上述專(zhuān)利201010527957. 3確實(shí)為一種解決問(wèn)題的方法，但其也存在一定的缺點(diǎn)即相變下段102中的蒸發(fā)段和冷凝段，以及所謂的汽包(亦為冷凝段，系管殼式換熱器)101必須分體布置，相變換熱器冷凝段必須布置在蒸發(fā)段的上方，設(shè)備體積龐大，所占空間大，不緊湊；相變換熱器蒸發(fā)段只能布置在水平煙道中，對(duì)于豎直煙道則無(wú)法應(yīng)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(dāng)煙氣酸露點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，僅能依靠管殼式換熱器除鹽水旁路或空氣旁路進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)余量小。因此，如何克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，消除GGH的缺陷，利用熱空氣升溫脫硫后的凈煙氣，達(dá)到煙氣排放要求，并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(shí)現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實(shí)現(xiàn)真正意義上的復(fù)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(guò)程水的消耗、簡(jiǎn)化流程、滿(mǎn)足煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求的追求目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，利用熱空氣升溫脫硫后的凈煙氣，消除GGH的缺陷，同時(shí)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(shí)現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實(shí)現(xiàn)真正意義上的一體化的復(fù)合相變換熱器，有效降低脫硫塔前的煙氣溫度，節(jié)約脫硫用水，并降低低溫腐蝕的危害程度，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、減排的目的。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的省煤器22、空氣預(yù)熱器23、除塵器26、脫硫塔30 ;原有煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門(mén)；其特征在于還包括設(shè)置于煙道內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)I級(jí)復(fù)合相變換熱器24、ー個(gè)或多個(gè)II級(jí)復(fù)合相變換熱器29、混合室31 ；以及煙道外設(shè)置的I級(jí)復(fù)合相變換熱器24的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器34、I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35、I級(jí)泵33、以及相配套的自控裝置； 煙道外設(shè)置的II級(jí)復(fù)合相變換熱器29的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)40、II級(jí)泵39，以及相配套的自控裝置；[0015]所述I級(jí)復(fù)合相變換熱器24包括至少ー個(gè)內(nèi)換熱管24-1、至少ー個(gè)相配套的套管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II級(jí)復(fù)合相變換熱器包括至少ー個(gè)內(nèi)換熱管29-1、至少ー個(gè)相配套的套管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 ；所述I級(jí)和II級(jí)復(fù)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)級(jí)和II級(jí)復(fù)合相變換熱器依次設(shè)置于鍋爐煙道和排放煙因之間的通道上。根據(jù)情況，所述I級(jí)復(fù)合相變換熱器24還設(shè)置管板之間的箱體24-6 ;所述II級(jí)復(fù)合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體29-6。其中I級(jí)復(fù)合相變換熱器24的相變エ質(zhì)回路由I級(jí)泵33、復(fù)合相變換熱器24的套管程、換熱器34和I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35，經(jīng)管路連接形成回路；其中II級(jí)復(fù)合相變換熱器29的相變エ質(zhì)回路由II級(jí)泵39、11級(jí)復(fù)合相變換熱器29的套管程、II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)40，經(jīng)管路連接形成回路。所述的I級(jí)復(fù)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(shí)設(shè)置套管外的第一管板24_3之間的殼程箱體。所述的I級(jí)復(fù)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(shí)用新型中以水為例加以說(shuō)明。飽和水經(jīng)I級(jí)泵33打入復(fù)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?zé)煔膺M(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當(dāng)于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的待加熱エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當(dāng)于冷凝器，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來(lái)后進(jìn)入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進(jìn)入I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過(guò)I級(jí)泵33打入復(fù)合相變換熱器24，從而形成相變エ質(zhì)循環(huán)回路。所述的復(fù)合相變換熱器24出來(lái)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(jí)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(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級(jí)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?dú)馄?5-1。當(dāng)煙氣酸露點(diǎn)變化時(shí)，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(dāng)增大，啟動(dòng)I級(jí)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(diǎn)5°C 10°C以上為宜。所述的I級(jí)復(fù)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(qiáng)化傳熱的措施，比如采用帶翅片的圓管、螺旋槽管等強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)。所述的I級(jí)復(fù)合相變換熱器24的內(nèi)換熱管與套管間通過(guò)的是相變エ質(zhì)，高溫?zé)煔庾邇?nèi)換熱管管程或走套管外的殼程，待加熱的冷流體相應(yīng)走另外ー側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)ー個(gè)設(shè)備、三種換熱介質(zhì)的有效結(jié)合。所述的I級(jí)復(fù)合相變換熱器24的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫?zé)煔鈺r(shí)，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(shí)，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫?zé)煔?。本?shí)用新型采用的I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)溫度，進(jìn)而控制相變換熱器壁面溫度，保證復(fù)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。[0028]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(dǎo)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(fù)合材料，材料應(yīng)為熱的良導(dǎo)體?？砂闯Ｒ?guī)選擇碳鋼或不銹鋼材料。本實(shí)用新型的核心設(shè)備之一是復(fù)合相變換熱器24，由至少ー個(gè)內(nèi)換熱管24-1、相配套的至少ー個(gè)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(shí)設(shè)置套管外的第一管板24-3之間的殼程箱體24-6。所述的內(nèi)換熱管24-1與套管24-2之間可以設(shè)置相應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(shí)，相當(dāng)于平行流復(fù)合相變換熱器。具體結(jié)構(gòu)可參照Z(yǔ)L201020573126. 5加以設(shè)計(jì)。所述的復(fù)合相變換熱器24可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)情況采用豎直、水平或傾斜結(jié)構(gòu)布置。因此對(duì)鍋爐系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能改造的可操作性大大增強(qiáng)，可供選擇的因地制宜的可行方案多。本實(shí)用新型所述的II級(jí)復(fù)合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級(jí)復(fù)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(shí)設(shè)置套管外的第一管板29-3之間的殼程箱體29-6。需要注意的是為保證濕法脫硫的脫硫塔進(jìn)ロ煙氣溫度達(dá)到要求，即90°C IOO0C, II級(jí)復(fù)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(huì)發(fā)生低溫腐蝕，因此與煙氣接觸的金屬壁面應(yīng)采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級(jí)復(fù)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(jí)泵39打入復(fù)合相變換熱器29的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當(dāng)于蒸發(fā)器，同時(shí)汽水混和物與另ー側(cè)的低溫エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當(dāng)于冷凝器，出來(lái)的相變エ質(zhì)經(jīng)管道送入II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40，再經(jīng)過(guò)II級(jí)泵39打入II級(jí)復(fù)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(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級(jí)加熱器40_2以及配套的儀表閥門(mén)。當(dāng)相變エ質(zhì)溫度過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)II級(jí)加熱器40-2加熱相變エ質(zhì)，達(dá)到要求的溫度值。所述的II級(jí)復(fù)合相變換熱器29與I級(jí)復(fù)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(diǎn)80°C左右的相變エ質(zhì)，比如こ醇等。此時(shí)可設(shè)置與I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。設(shè)有煙氣排出溫度自控裝置36，多個(gè)自控裝置時(shí)，可區(qū)分為36-1、36_2等，自控裝置36根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過(guò)壁溫測(cè)試儀25測(cè)定)(或煙道出ロ處煙溫)的高低，通過(guò)控制換熱器34的調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度等手段，特別地，可以通過(guò)調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變エ質(zhì)的溫度，在酸露點(diǎn)溫度變化的時(shí)候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度滿(mǎn)足復(fù)合相變換熱器的運(yùn)行要求。[0040]設(shè)有混合室31，經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1到達(dá)混合室31，在混合室中與脫硫塔后的凈煙氣均勻混合，達(dá)到煙氣排放溫度要求，通過(guò)煙 排入大氣。混合室中可設(shè)置保證熱空氣和凈煙氣均勻混合的部件。所述的I級(jí)、II級(jí)復(fù)合相變換熱器可根據(jù)需要設(shè)置煙氣旁路通道。所述的I級(jí)、II級(jí)復(fù)合相變換熱器參照管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造。本實(shí)用新型中所述的相變エ質(zhì)循環(huán)部分利用高位差能實(shí)現(xiàn)冷凝液順利回流時(shí)，可以不設(shè)置調(diào)頻泵。同時(shí)利用高效緊湊的復(fù)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(gè)發(fā)電機(jī)組熱效率的同時(shí)，節(jié)約了大量的脫硫用水。 本實(shí)用新型的復(fù)合相變換熱器應(yīng)考慮采用成熟的防止煙氣中灰塵磨損的措施。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下益效果I、本實(shí)用新型借助內(nèi)換熱管與套管間的相變エ質(zhì)，在一臺(tái)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復(fù)合，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的一體化的復(fù)合相變換熱器；2、利用II級(jí)復(fù)合相變換熱器回收脫硫塔前煙氣余熱，與煙氣接觸側(cè)壁面采用防腐措施或采用防腐材料，有效減輕低溫腐蝕危害，并節(jié)約脫硫用水，達(dá)到最大限度利用煙氣廢熱的目的；3、同時(shí)設(shè)置的調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段靈活，能保證I級(jí)、II級(jí)復(fù)合相變換熱器的安全運(yùn)行；4、采用復(fù)合相變換熱器可以加熱冷空氣，取消原來(lái)的暖風(fēng)機(jī)，保證原有鍋爐空預(yù)器的安全運(yùn)行；5、取消了 GGH，通過(guò)原空預(yù)器出口的熱空氣在混合室混合加熱凈煙氣達(dá)到煙氣排放要求，機(jī)組可能發(fā)生的故障率有效降低，從根本上避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器必然發(fā)生的低溫腐蝕，以及加熱器失效對(duì)整個(gè)機(jī)組運(yùn)行造成的不利影響。6、對(duì)于不設(shè)置濕法脫硫塔的鍋爐系統(tǒng)，通過(guò)II級(jí)復(fù)合相變換熱器的設(shè)置，可以有效回收煙氣中水蒸汽的冷凝潛熱，水蒸汽冷凝結(jié)露過(guò)程中，吸收了煙氣中的N0X、SO2, SO3等有害氣體，排放物中的有害氣體大大低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；再通過(guò)原空預(yù)器出口的熱空氣在混合室混合提升煙氣溫度，消除原來(lái)濕煙氣排放時(shí)可能出現(xiàn)的煙羽，以及對(duì)煙囪的危害，與環(huán)境的相容性大大增強(qiáng)?？偠灾酶咝Ьo湊的復(fù)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(gè)鍋爐機(jī)組熱效率的同時(shí)，節(jié)約了大量的脫硫用水，利用熱空氣與脫硫后凈煙氣混合升溫，避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器的低溫腐蝕，達(dá)到節(jié)能、降耗、減排的目的。

圖I是FGD流程示意圖。圖2 圖4是專(zhuān)利201010527957. 3エ藝流程及結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 圖7是本實(shí)用新型用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置的三種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中21—鍋爐，22—省煤器，23-空氣預(yù)熱器，24-1級(jí)復(fù)合相變換熱器，24_1級(jí)復(fù)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，25-測(cè)溫儀表，26-除塵器，27-弓丨風(fēng)機(jī)，28-增壓風(fēng)機(jī)，29-11級(jí)復(fù)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，30-脫硫塔，31-混合室，32-煙囪，33-1級(jí)泵，34-換熱器，35-1級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)，35-1-氮?dú)馄浚?5-2-調(diào)壓器，35-3-1級(jí)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(jí)泵，40-11級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)，40-1-膨脹箱，40-2-II級(jí)加熱器，41 一冷空氣，42—熱空氣，42-1-凈煙氣升溫用熱空氣管道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖5對(duì)本實(shí)用新型創(chuàng)造作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I :用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置(見(jiàn)附圖5及附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明)，利用空氣作為回收利用余熱的工質(zhì)，包含鍋爐煙道及煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門(mén)。煙道內(nèi)設(shè)有一個(gè)I級(jí)復(fù)合相變換熱器24、一個(gè)II級(jí)復(fù)合相變換熱器29、配套的控制系統(tǒng)、混合室31，以及鍋爐原有的省煤器22、空氣預(yù)熱器23、除塵器26、脫硫塔30等。煙道外設(shè)置I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35、II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)40、I級(jí)泵33、換熱器34、II級(jí)泵39，以及相配套的自控裝置36、配套的管道、儀表閥門(mén)等。從空氣預(yù)熱器23出來(lái)的熱空氣42分流出一部分，經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1送至混合室31中與脫硫塔后的凈煙氣混合均勻后，送入煙囪32排入大氣。所述的I級(jí)復(fù)合相變換熱器24主要包括至少一個(gè)內(nèi)換熱管24-1、至少一個(gè)套于內(nèi)換熱管外的套管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(jí)復(fù)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。飽和水經(jīng)I級(jí)泵33打入復(fù)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?zé)煔膺M(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當(dāng)于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的冷空氣進(jìn)行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當(dāng)于冷凝器，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來(lái)后進(jìn)入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進(jìn)入I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35的膨脹水箱35-4中，再經(jīng)過(guò)I級(jí)泵33打入復(fù)合相變換熱器24，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的復(fù)合相變換熱器24出來(lái)的蒸汽經(jīng)換熱器34加熱冷流體37 (比如水或?qū)嵊?，產(chǎn)生的冷凝水回到I級(jí)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)工段使用。所述I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級(jí)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?dú)馄?5-1。當(dāng)煙氣酸露點(diǎn)變化時(shí)，例如增大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱35-4中的氣壓適當(dāng)增大，啟動(dòng)I級(jí)加熱器35-3，由于壓力增大，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(diǎn)5°C 10°C以上為宜。I級(jí)加熱器35-3采用蒸汽或電加熱等加熱方式。所述的I級(jí)加熱器35-3設(shè)置在膨脹水箱35-4內(nèi)，也可以設(shè)置在換熱器34、膨脹水箱35-4、I級(jí)調(diào)頻泵33之間連接的管道上。所述的I級(jí)復(fù)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(qiáng)化傳熱的措施，比如套管外加裝翅片等。所述的I級(jí)復(fù)合相變換熱器24的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫?zé)煔鈺r(shí)，套管外的殼程的工作介質(zhì)為冷空氣；所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是冷空氣時(shí)，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫?zé)煔?。本?shí)用新型采用的I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點(diǎn)調(diào)節(jié)相變工質(zhì)溫度，進(jìn)而控制相變換熱器壁面溫度，保證復(fù)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。 所述的內(nèi)換熱管24-1與套管24-2之間可以設(shè)置相應(yīng)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(dǎo)體材料。所述的復(fù)合相變換熱器24可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)情況采用豎直、水平或傾斜結(jié)構(gòu)布置。只要將復(fù)合相變換熱器沿?zé)煹婪较蚱叫谢虼怪辈贾眉纯?。因此?duì)鍋爐系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能改造的可操作性大大增強(qiáng)，可供選擇的因地制宜的可行方案多。本實(shí)用新型所述的II級(jí)復(fù)合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級(jí)復(fù)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。II級(jí)復(fù)合相變換熱器29中與溫度高的煙氣接觸的金屬壁面應(yīng)采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級(jí)復(fù)合相變換熱29的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的工質(zhì)。相變工質(zhì)經(jīng)II級(jí)泵39打入復(fù)合相變換熱器29的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當(dāng)于蒸發(fā)器，同時(shí)汽水混和物與另一側(cè)的冷空氣41進(jìn)行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當(dāng)于冷凝器，出來(lái)的相變工質(zhì)經(jīng)管道送入II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40的膨脹箱40-1中，再經(jīng)過(guò)II級(jí)泵39打入II級(jí)復(fù)合相變換熱器29，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級(jí)加熱器40-2以及配套的儀表閥門(mén)。當(dāng)相變工質(zhì)溫度過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)II級(jí)加熱器40-2加熱相變工質(zhì)，達(dá)到要求的溫度值。加熱工質(zhì)采用蒸汽。所述的II級(jí)復(fù)合相變換熱器29與I級(jí)復(fù)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(diǎn)80°C左右的相變工質(zhì)，比如乙醇等。此時(shí)可設(shè)置與I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。I、II級(jí)復(fù)合相變換熱器分別設(shè)有煙氣排出溫度自控裝置36，自控裝置根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過(guò)壁溫測(cè)試儀25測(cè)定)的高低，通過(guò)控制相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度等手段，特別地，可以通過(guò)調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變工質(zhì)的溫度，在酸露點(diǎn)溫度變化的時(shí)候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度滿(mǎn)足復(fù)合相變換熱器的運(yùn)行要求。設(shè)有混合室31，經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1到達(dá)混合室31，在混合室中與脫硫塔后的凈煙氣均勻混合，達(dá)到煙氣排放溫度要求，通過(guò)煙 排入大氣。混合室中可設(shè)置保證熱空氣和凈煙氣均勻混合的部件?？傊槍?duì)凈煙氣的流量及溫度狀況，使用適當(dāng)流量的熱空氣與之混合達(dá)到煙氣的排放要求溫度。實(shí)施例二 用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置(見(jiàn)附圖6及附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明)，該裝置在I級(jí)復(fù)合相變換熱器24還設(shè)置管板之間的箱體24-6 ；11級(jí)復(fù)合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體29-6。該結(jié)構(gòu)適用于內(nèi)換熱管管程走煙氣，套管程走相變工質(zhì)，殼層的冷流體為液體。如殼程采用所述的冷流體37如水、導(dǎo)熱油或其他適宜的工藝介質(zhì)作為余熱回收的介質(zhì)。其余具體實(shí)施方法見(jiàn)實(shí)施例一。實(shí)施例三用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置(見(jiàn)附圖7及附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明)，對(duì)于沒(méi)有設(shè)置脫硫裝置的鍋爐，采用II級(jí)復(fù)合相變換熱 器29繼續(xù)回收煙氣余熱，由于可能發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，因此仍設(shè)置混合室31，經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)熱空氣管道42-1到達(dá)混合室31，在混合室中與II級(jí)復(fù)合相變換熱器29的出口煙氣均勻混合，避免結(jié)露，再通過(guò)煙 排入大氣。其余具體實(shí)施方法見(jiàn)實(shí)施例一或?qū)嵤├?。?shí)施例四如設(shè)置多個(gè)I級(jí)復(fù)合相變換熱器時(shí)，應(yīng)配套各自獨(dú)立運(yùn)行的調(diào)溫器，對(duì)各個(gè)獨(dú)立相變換熱單元控制不同的壁面溫度，亦即控制內(nèi)換熱管與套管之間的套管程中的相變工質(zhì)對(duì)應(yīng)不同的飽和溫度，高溫?zé)煔庾邇?nèi)換熱管管程或套管外的殼程，其余具體實(shí)施方法同上；如設(shè)置多個(gè)II級(jí)復(fù)合相變換熱器時(shí)，可采用共同調(diào)溫或單獨(dú)調(diào)溫，其余具體實(shí)施方法同上。本實(shí)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(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型實(shí)施例中未列出的復(fù)合相變換熱器工藝流程圖例，參照本申請(qǐng)人同時(shí)申請(qǐng)的實(shí)用新型專(zhuān)利即《用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱器》進(jìn)行選用。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但它們并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何熟悉此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本實(shí)用新型之保護(hù)范圍。例如，本實(shí)用新型的復(fù)合相變換熱器的結(jié)構(gòu)及其回收余熱方式同樣可以應(yīng)用于工業(yè)爐窯等。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的省煤器(22)、空氣預(yù)熱器(23)、除塵器(26)、脫硫塔(30);原有煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門(mén)；其特征在于還包括設(shè)置于煙道內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)、ー個(gè)或多個(gè)II級(jí)復(fù)合相變換熱器(29)、混合室(31)； 以及煙道外設(shè)置的I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器(34)、I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)(35 )、I級(jí)泵(33 )、以及相配套的自控裝置； 煙道外設(shè)置的II級(jí)復(fù)合相變換熱器(29)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)(40)、II級(jí)泵(39)，以及相配套的自控裝置； 所述I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)包括至少ー個(gè)內(nèi)換熱管(24-1)、至少ー個(gè)相配套的套管(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II級(jí)復(fù)合相變換熱器包括至少ー個(gè)內(nèi)換熱管(29-1)、至少ー個(gè)相配套的套管(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)； 所述I級(jí)和II級(jí)復(fù)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)級(jí)和II級(jí)復(fù)合相變換熱器依次設(shè)置于鍋爐出ロ煙道和煙囟之間的通道內(nèi)。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于所述I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)還設(shè)置管板之間的箱體(24-6);所述II級(jí)復(fù)合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體(29-6)。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 其中I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)的相變エ質(zhì)回路由I級(jí)泵(33)、復(fù)合相變換熱器(24)的套管程、換熱器(34)和I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)(35)，經(jīng)管路連接形成回路； 其中II級(jí)復(fù)合相變換熱器(29)的相變エ質(zhì)回路由II級(jí)泵(39)、11級(jí)復(fù)合相變換熱器(29)的套管程、II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)(40)，經(jīng)管路連接形成回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 I級(jí)復(fù)合相變換熱器(24)的內(nèi)換熱管(24-1)采用圓管或中空扁管或曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地，套管(24-2)采用與之匹配的結(jié)構(gòu)；11級(jí)復(fù)合相變換熱器(29)的內(nèi)換熱管(29-1)采用圓管或中空扁管或曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地，套管(29-2)也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)；所述的箱體(24-5)、(24-6)、(29-5)為圓筒型、矩形或曲面型的結(jié)構(gòu)。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 所述I級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)(35)包括膨脹水箱(35-4)、1級(jí)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?dú)馄?35-1);所述的I級(jí)加熱器(35-3)設(shè)置在膨脹水箱內(nèi)，或設(shè)置在換熱器(34)與膨脹水箱或膨脹水箱與I級(jí)泵(33)之間的管道上； 所述的II級(jí)調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)(40)包括膨脹水箱(40-1)、II級(jí)加熱器(40-2)以及配套的儀表閥門(mén)；所述的II級(jí)加熱器(40-2);設(shè)置在膨脹水箱內(nèi)，或設(shè)置在膨脹水箱與II級(jí)泵(39)之間的管道上。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 所述的復(fù)合相變換熱器的內(nèi)換熱管與套管間通過(guò)的是相變エ質(zhì)，高溫?zé)煔庾邇?nèi)換熱管管程或走套管外的殼程。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于所述的復(fù)合相變換熱器的內(nèi)換熱管管程工作介質(zhì)是高溫?zé)煔鈺r(shí)，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)換熱管管程工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時(shí)，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫?zé)煔猓黄渲械睦淞黧w介質(zhì)為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水或?qū)嵊庭ㄋ嚱橘|(zhì)。
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(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 該系統(tǒng)設(shè)有混合室(31)，經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱空氣(42)分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道(42-1)到達(dá)混合室(31)，送入煙囪(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置，其特征在于 所述I級(jí)復(fù)合相變換熱器采用豎直、水平或傾斜式布置在煙道內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門(mén)，煙道內(nèi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)I級(jí)復(fù)合相變換熱器、一個(gè)或多個(gè)II級(jí)復(fù)合相變換熱器、混合室；以及煙道外設(shè)置的配套調(diào)溫系統(tǒng)及自控裝置。本實(shí)用新型借助復(fù)合相變換熱器內(nèi)換熱管與套管間的相變工質(zhì)，在一臺(tái)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙氣余熱的高效回收，節(jié)約了大量的脫硫用水，減輕了煙氣的低溫腐蝕。同時(shí)利用經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱空氣分流出一部分在混合室與脫硫后凈煙氣在混合室混合升溫，達(dá)到煙氣排放要求后排入大氣，從根本上避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器的低溫腐蝕，減輕了煙氣對(duì)環(huán)境的危害。
文檔編號(hào)F23J15/08GK202361394SQ201120443279
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者尹旭杰, 王海軍, 王海波, 董立軍 申請(qǐng)人:王海波