列管式氟塑料煙氣‑煙氣換熱器的製作方法
2023-10-10 23:42:29
本發明屬於工業節能環保技術領域，具體涉及一種列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器，可用於溼法脫硫裝置後淨煙氣的升溫和排放。
背景技術：
中國以煤炭為主的能源結構，造成國內電源點主要以燃煤火力發電為主。2010年年底，我國發電裝機容量達到9.5億千瓦左右，其中火力發電電裝機容量為7億千瓦，佔總容量的73.68％左右。
燃煤電廠為了解決鍋爐煙氣排放汙染問題，近年來採取了大量技術措施，減少煙塵、so2、氮氧化物等汙染物的排放，先後進行了靜電除塵器、煙氣脫硫系統(fgd)、煙氣脫硝系統(scr)的增設和改造。目前火電行業整體排汙水平已經大大降低。
但是，由於溼法脫硫的大量使用，使得鍋爐煙囪中石膏的含量大大提高，雖然電廠裝設了靜電除塵器，但是由於脫硫裝置布置在除塵器的下遊，所以無法處理脫硫系統產生的石膏，無論如何提高除塵器的效率，也無法降低煙氣中的石膏含量。而石膏雨現象目前已經成為嚴重影響電廠周圍居民生活的主要環境問題之一。很多地方電廠已經因此不能正常生產，對社會和企業都帶來了惡劣的影響。而且由於國民經濟的快速發展以及環保要求的進一步提高，使得目前的煙氣排放水平還需要得到更深層的改進。
目前，國內燃煤火力發電廠大量裝備了石灰石-石膏法煙氣脫硫裝置，脫硫塔出口煙氣溫度為50℃左右，煙氣中水蒸汽呈飽和狀態，煙氣中還含有超細煙塵、so2、so3等脫硫裝置未能完全洗滌掉的汙染物，另外由於脫硫工藝的影響，煙氣中還會夾帶石膏顆粒，這些汙染物將被直接從煙囪中帶入大氣，然後遇冷凝結，會加劇石膏雨和白煙的形成。不僅造成環境汙染，還會大量浪費水資源。
目前對石膏雨和白煙的治理主要包括以下幾種方式：
1.金屬ggh：利用蓄熱式金屬換熱器，將脫硫塔入口煙氣餘熱回收，用於加熱脫硫塔出口的淨煙氣，使得脫硫塔出口煙溫從50℃左右升高至80℃，使得煙氣中的水蒸汽處於過熱狀態，排出煙囪時不會發生凝結現象；同時提高煙氣抬升高度、增大擴散面積、降低汙染的局部影響。
2.零洩漏水媒式煙氣再熱系統mggh：利用中間熱媒介質的循環流動，將脫硫塔入口煙氣的熱量轉移至脫硫塔出口淨煙氣中，使得脫硫塔出口煙溫由50℃左右升至80℃，達到與金屬ggh相同的效果。
3.在脫硫塔出口增設溼式靜電除霧器，捕捉煙氣中的塵粒和液滴，提升排煙的潔淨度，達到減弱石膏雨現象的目的。
上述幾種方法均存在不同的問題，金屬ggh佔地面積大、設備本體造價及工程改造成本高、現場布置難度大、設備阻力在1000pa以上，系統運行電耗費用可觀，此外設備本身運行過程中的洩漏、腐蝕和磨損等問題尚未得到很好的解決，也制約了其持續的工程應用。零洩漏水媒式煙氣再熱系統mggh佔地面積少、工程改造成本低、設備阻力小、布置相對簡單，但系統架構較為複雜，泵的電耗及其他運行材料的消耗也不可忽略。溼式靜電除霧器由於要考慮防腐問題，所以設備造價非常高，為了保證除霧效果，需要將煙氣流速降得很低，所以設備體積更加巨大，現場很難布置，而且該類設備在電力行業應用極少，實際使用經驗不多。
石膏雨和白煙的防治問題已經非常急迫，亟待一種簡單、可靠、高效的技術手段來解決。
技術實現要素：
針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器，脫硫塔入口的原煙氣在換熱管柵的換熱管的管內流動，脫硫塔出口的淨煙氣在換熱管柵的換熱管的管外流動，高溫原煙氣將熱量通過換熱管壁傳至低溫淨煙氣側，達到淨煙氣再熱的目的，從而解決煙囪排煙的石膏雨和白煙問題。
為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
本發明提供一種列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器，該換熱器包括換熱器殼體25、換熱管5和支撐裝置。
所述換熱器殼體25包括豎直的原煙氣煙道和水平的淨煙氣煙道；多根換熱管5沿原煙氣煙道方向豎直布置，形成換熱管柵，並通過支撐裝置固定在換熱器殼體25內。
其中，原煙氣在換熱管柵的換熱管5的管內豎直流動，淨煙氣在換熱管柵的換熱管5的管外水平流動，從而原煙氣與淨煙氣的流動方向相互垂直。
所述換熱管柵的上部和下部分別為原煙氣進口煙道a和原煙氣出口煙道b；換熱管柵的兩側分別為淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d。
原煙氣進口煙道a的頂部設有開口向上的原煙氣進口9，原煙氣出口煙道b的底部設有水平開口的原煙氣出口10；淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d分別設有水平開口的淨煙氣進口22和淨煙氣出口23。
原煙氣進口9通過引風機f與鍋爐排煙接口e連接，原煙氣出口10與溼法脫硫裝置fgd(i)的入口連接，淨煙氣進口22與溼法脫硫裝置fgd(i)的出口連接，淨煙氣出口23與煙囪m連接。
所述換熱管5為氟塑料直管，其管外徑為30-100mm，壁厚為1.0-2.0mm；相鄰換熱管5之間的管排間隔為換熱管5外徑的1.5-3倍。
所述支撐裝置包括上管板1、下管板7和支撐長杆2。
四根支撐長杆2的兩端分別通過連接塊6與水平布置的上管板1和下管板7的四個端角垂直固接，構成容納換熱管柵的框架；其中，換熱管5的兩端分別貫穿上管板1和下管板7。
上管板1和下管板7的外緣分別與原煙氣進口煙道a和原煙氣出口煙道b的內壁氣密連接。
相鄰的支撐長杆2之間固接有多個支撐短杆3，構成多個與上管板1和下管板7平行的框架平面；在每個框架平面內設置有用於調節換熱管柵中各換熱管5之間間距的定距環4和管架8；定距環4包覆於換熱管5的外側，通過管架8相互連接並與支撐短杆3固定。
所述列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器進一步包括水衝洗系統，水衝洗系統包括衝洗水接口24、管內衝洗水母管11和管外衝洗水母管12。
所述管內衝洗水母管11和管外衝洗水母管12分別水平設置在上管板1的上方和下方，且均與衝洗水接口24連接；管內衝洗水母管11和管外衝洗水母管12分別水平連接有多根管內衝洗水支管13和管外衝洗水支管14；所述管內衝洗水支管13和管外衝洗水支管14分別垂直連接有多根管內衝洗水管15和管外衝洗水管16；所述管內衝洗水管15和管外衝洗水管16的末端均裝有衝洗噴嘴17。
管內衝洗水母管11的管內衝洗水管15由換熱管5的上端插入換熱管5的管內，管外衝洗水母管12的管外衝洗水管16插入換熱管5管排間隙內，衝洗換熱管5內外壁面。
所述原煙氣出口煙道b、淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d的換熱器殼體25的底部均設置有集水槽20，集水槽20分別設置有集水槽衝洗口19和集水槽排汙口21，集水槽衝洗口19通過集水槽衝洗水管18與衝洗水接口24連接。
原煙氣進口9、原煙氣出口10、淨煙氣進口22和淨煙氣出口23均設有煙氣溫度在線測量裝置和煙氣壓力在線測量裝置。
所述支撐裝置採用氟塑料或氟合金構件；所述原煙氣煙道和淨煙氣煙道均採取了防腐處理措施，防腐材料採用高溫玻璃鱗片或ptfe板。
所述集水槽20採用2205不鏽鋼材料進行防腐處理。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：
1、本發明的列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器一般應用於工業節能環保行業，工作位置在煙氣溼法脫硫裝置(fgd)的淨煙氣出口，通過間壁式換熱將高溫原煙氣中的熱量回收用於加熱淨煙氣，提升淨煙氣的排放擴散能力，消除煙囪排煙常見的石膏雨和白煙現象。
2、本發明的列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器可有效地提高脫硫裝置的脫硫效率，同時由於脫硫塔入口煙溫的降低，使脫硫裝置的運行耗水率有了明顯的減少，顯著降低了企業的運行成本。
3、本發明的列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器本體體積小、現場布置方便、工程改造成本低，且系統結構簡單、煙氣阻力小、運行費用低；此外，選用氟塑料材質從根本上解決了設備本體的洩漏、磨損和腐蝕等問題。
附圖說明
圖1為本發明列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器的正視結構示意圖；
圖2為本發明列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器的側視結構示意圖；
圖3為換熱管5和支撐裝置的立體結構示意圖；
圖4為本發明列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器布置示意圖。
其中的附圖標記為：
1上管板2支撐長杆
3支撐短杆4定距環
5換熱管6連接塊
7下管板8管架
9原煙氣進口10原煙氣出口
11管內衝洗水母管12管外衝洗水母管
13管內衝洗水支管14管外衝洗水支管
15管內衝洗水管16管外衝洗水管
17衝洗噴嘴18集水槽衝洗水管
19集水槽衝洗口20集水槽
21集水槽排汙口22淨煙氣進口
23淨煙氣出口24衝洗水接口
25換熱器殼體a原煙氣進口煙道
b原煙氣出口煙道c淨煙氣進口煙道
d淨煙氣出口煙道e鍋爐排煙接口
f引風機g高溫原煙氣
h低溫原煙氣i溼法脫硫裝置(fgd)
j低溫淨煙氣k列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器
l高溫淨煙氣m煙囪
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行進一步說明。
如圖1～圖4所示，本發明的列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器k包括換熱器殼體25、換熱管5和支撐裝置。
所述換熱器殼體25包括豎直的原煙氣煙道和水平的淨煙氣煙道。多根換熱管5沿原煙氣煙道方向豎直布置，形成換熱管柵，並通過支撐裝置固定在換熱器殼體25內。
其中，原煙氣在換熱管柵的換熱管5的管內豎直流動，淨煙氣在換熱管柵的換熱管5的管外水平流動，從而原煙氣與淨煙氣的流動方向相互垂直。
換熱管柵的上部和下部分別為原煙氣進口煙道a和原煙氣出口煙道b；換熱管柵的兩側分別為淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d。
原煙氣進口煙道a的頂部設有開口向上的原煙氣進口9，原煙氣出口煙道b的底部設有水平開口的原煙氣出口10。淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d分別設有水平開口的淨煙氣進口22和淨煙氣出口23。
如圖4所示，原煙氣進口9通過引風機f與鍋爐排煙接口e連接，原煙氣出口10與溼法脫硫裝置(fgd)i的入口連接。淨煙氣進口22與溼法脫硫裝置(fgd)i的出口連接，淨煙氣出口23與煙囪m連接。
鍋爐排出的高溫原煙氣g通過引風機f，經原煙氣進口9進入列管式氟塑料換熱器k的換熱管5內，與流經換熱管柵的換熱管5外壁的低溫淨煙氣j進行換熱，換熱後的低溫原煙氣h經原煙氣出口10進入溼法脫硫裝置(fgd)i的入口，脫硫後的低溫淨煙氣j由溼法脫硫裝置(fgd)i的出口排出，經淨煙氣進口22水平進入列管式氟塑料換熱器k的換熱管5外空間，與換熱管5內的高溫原煙氣g進行熱交換，換熱後的高溫淨煙氣l經淨煙氣出口23從煙囪m排出。
所述換熱管5為氟塑料直管，其管外徑為30-100mm，壁厚為1.0-2.0mm。相鄰換熱管5之間的管排間隔為換熱管5外徑的1.5-3倍，以保證最小的氣側阻力和最優的換熱效果。
如圖3所示，所述支撐裝置包括上管板1、下管板7、支撐長杆2和支撐短杆3。
四根支撐長杆2的兩端分別通過連接塊6與水平布置的上管板1和下管板7的四個端角垂直固接，構成容納換熱管柵的框架；其中，換熱管5的兩端分別貫穿上管板1和下管板7。
上管板1和下管板7的外緣分別與原煙氣進口煙道a和原煙氣出口煙道b的內壁氣密連接。
相鄰的支撐長杆2之間固接有多個支撐短杆3，構成多個與上管板1和下管板7平行的框架平面，在每個框架平面內設置有用於調節換熱管柵中各換熱管5之間間距的定距環4和管架8；定距環4包覆於換熱管5的外側，通過管架8相互連接並與支撐短杆3固定。
所述支撐裝置採用氟塑料或氟合金構件，避免腐蝕和結垢。
所述列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器k進一步包括水衝洗系統，水衝洗系統包括衝洗水接口24、管內衝洗水母管11、管外衝洗水母管12、集水槽衝洗水管18和集水槽20。
所述管內衝洗水母管11和管外衝洗水母管12分別水平設置在上管板1的上方和下方，且均與衝洗水接口24連接；管內衝洗水母管11和管外衝洗水母管12分別水平連接有多根管內衝洗水支管13和管外衝洗水支管14；所述管內衝洗水支管13和管外衝洗水支管14分別垂直連接有多根管內衝洗水管15和管外衝洗水管16；所述管內衝洗水管15和管外衝洗水管16的末端均裝有衝洗噴嘴17。
管內衝洗水母管11的管內衝洗水管15由換熱管5的上端插入換熱管5的管內，管外衝洗水母管12的管外衝洗水管16插入換熱管5管排間隙內。管內衝洗水管15和管外衝洗水管16可以衝洗換熱管5內外所有壁面，保證良好的衝洗效果。
所述原煙氣出口煙道b、淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d的換熱器殼體25的底部均設置有集水槽20，集水槽20分別設置有集水槽衝洗口19和集水槽排汙口21。集水槽衝洗口19通過集水槽衝洗水管18與衝洗水接口24連接。
所述水衝洗系統的衝洗水壓為0.6mpa，每24小時衝洗5分鐘，保證換熱管5內外表面的潔淨。
採用本發明的列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器k處理後的原煙氣溫度由175±5℃降至143±5℃，淨煙氣溫度由60±5℃升至85±5℃。
原煙氣進口9、原煙氣出口10、淨煙氣進口22和淨煙氣出口23均設有煙氣溫度在線測量裝置，從而保證淨煙氣被加熱至要求的排放溫度。
原煙氣進口9、原煙氣出口10、淨煙氣進口22和淨煙氣出口23均設有煙氣壓力在線測量裝置，當煙氣阻力超過設計阻力值上限時，自動開啟衝洗水系統，直到煙氣阻力降至設計阻力值下限時，關停衝洗水系統。
所述原煙氣煙道、淨煙氣煙道和集水槽20的內壁均採取了防腐處理措施，以保證列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器k的安全運行。
所述原煙氣進口煙道a和原煙氣出口煙道b為原煙氣流經煙道，高溫原煙氣經過列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器k後溫度降低，同時在衝洗水系統運行時，原煙氣中的酸性氣體和水混合形成酸液，對原煙氣出口煙道b造成腐蝕損壞，故須在原煙氣出口煙道b的部分區域進行防腐處理，防腐材料可採用高溫玻璃鱗片或ptfe板等，以保證煙道的運行安全。
所述煙道淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d為淨煙氣流經區域，低溫淨煙氣j從溼法脫硫裝置(fgd)i的出口排出，經淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d後由煙囪m排空，低溫淨煙氣j為飽和溼煙氣，在衝洗水系統運行時，煙氣中的少量酸性氣體極易與水混合形成酸液，對淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d造成腐蝕損壞，故須在淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d進行防腐處理，防腐材料可採用高溫玻璃鱗片或ptfe等，以保證淨煙氣進口煙道c和淨煙氣出口煙道d的運行安全。
所述集水槽20為腐蝕高風險區，須採用2205不鏽鋼材料進行防腐處理，以保證運行安全。
本發明的工作過程如下：
將本發明列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器布置在溼法脫硫裝置(fgd)的淨煙氣出口位置，鍋爐排出的高溫原煙氣流經列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器的換熱管柵的換熱管的管內，豎直衝刷換熱管內壁；低溫淨煙氣流經列管式氟塑料煙氣-煙氣換熱器的換熱管柵的換熱管的管外，水平衝刷換熱管外壁，最終經過煙氣與管壁的對流傳熱以及管壁的熱傳導過程將原煙氣中的熱量傳至淨煙氣中，使得淨煙氣溫升至80℃～90℃，實現工業煙囪的「無煙」排放目標。