一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統及方法

2023-08-08 17:52:41

一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，原煙氣放熱冷卻器、第一除塵器、第一循環泵、脫硫塔和第二除塵器依次連接，原煙氣放熱冷卻器通過補熱器連接水箱，淨煙氣加熱升溫器的淨煙氣進、出口側分別連接第二除塵器和煙囪；淨煙氣加熱升溫器在淨煙氣側將傳熱管分為低溫段、中溫段、高溫段三部分，低溫段、高溫段、中溫段依次連接，低溫段熱媒水進口側通過第二循環泵連接水箱，中溫段熱媒水出口側連接所述原煙氣放熱冷卻器的熱媒水進口側。本發明還提供了一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法。本發明提供的系統具有既可以防止發生煙氣低溫腐蝕，又可以儘量增大傳熱效果、減少受熱面布置、降低設備製造成本的效果。
【專利說明】一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型的能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱(Water Gas-GasHeater System，簡稱WGGH)系統及方法，用於火力發電廠煙氣淨化處理系統中將脫硫後的煙氣加熱到80°C以上再排向大氣，以有利於環境保護，屬於發電廠煙氣加熱【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，我國環境汙染非常嚴重，火力發電廠的煙氣排放對環境汙染有不可推卸的責任。在溼法脫硫中，煙氣從脫硫塔中脫硫後流出的溫度約48?50°C，需要通過煙氣淨化處理系統將脫硫後的煙氣加熱到80°C以上再排向大氣，以有利於環境保護。
[0003]在現有技術中，常用的煙氣加熱方式一般有以下3種:
[0004]第一種是採用迴轉式煙氣-煙氣加熱器，又叫做GGH，其存在洩漏、腐蝕、堵灰等問題，沒有起到預期的作用；
[0005]第二種是採用蒸汽-煙氣加熱器，又叫做SGH，由於其要耗費大量蒸汽而難於大面積推廣；
[0006]第三種是採用熱媒式煙氣-煙氣換熱器，又叫做MGGH，MGGH系統如圖1所示，經過空氣預熱器後的121°C的鍋爐排煙通過原煙氣放熱冷卻器I後降為85°C，從原煙氣放熱冷卻器I出來的煙氣依次經過第一除塵器2、第一循環泵3、脫硫塔4、第二除塵器5、熱媒式煙氣-煙氣換熱器6後，從煙?排出；水箱內的水通過第二循環泵7進入熱媒式煙氣-煙氣換熱器6，與煙氣換熱後再依次通入原煙氣放熱冷卻器1、補熱器8，最後返回水箱。其中，補熱器8是通過凝結水補熱，輔助蒸汽進入補熱器8，放熱後變成疏水排出。結合圖2和圖3，熱媒式煙氣-煙氣換熱器6採用逆流換熱模式，傳熱管內走熱媒水，傳熱管外走淨煙氣，淨煙氣進口與熱媒水出口位於同一側，淨煙氣出口與熱媒水進口位於同一側，進口熱媒水溫為100°C，出口熱媒水溫為75°C，進口淨煙氣溫度為48°C，出口淨煙氣溫度為83°C，由於低溫煙氣和低溫循環水熱交換，傳熱管壁溫太低，容易造成嚴重低溫腐蝕，設備壽命很短；為防止低溫腐蝕，就必須選用很高檔的防腐材料254SM0不鏽鋼、316L鋼做受熱面，254SM0不鏽鋼用於煙氣側低溫段，316L鋼用於煙氣側高溫段，兩種材料消耗量約各佔設備重量的1/2，這兩種材料成本較高，所以也沒有在我國大量採用推廣。
[0007]因此，上述常用的煙氣升溫措施常常失效，導致從脫硫塔中脫硫後流出的50°C左右的煙氣直接排向天空，造成環境汙染。

【發明內容】

[0008]本發明要解決的技術問題是提供一種傳熱效果好，且能夠避免換熱器內傳熱管壁發生低溫腐蝕，降低設備製造成本的水媒煙氣-煙氣換熱系統及方法。
[0009]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，包括原煙氣放熱冷卻器，原煙氣放熱冷卻器的煙氣出口側、第一除塵器、第一循環泵、脫硫塔和第二除塵器依次連接，原煙氣放熱冷卻器的熱媒水出口側通過補熱器連接水箱，其特徵在於:所述第二除塵器連接淨煙氣加熱升溫器的淨煙氣進口側，淨煙氣加熱升溫器的淨煙氣出口側與煙囪連接；
[0010]淨煙氣加熱升溫器採用交叉流換熱模式，淨煙氣加熱升溫器的傳熱管內走熱媒水，傳熱管外走淨煙氣，在淨煙氣側將傳熱管分為低溫段、中溫段、高溫段三部分，低溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣進口側，低溫段傳熱管熱媒水進口側通過第二循環泵連接水箱，低溫段傳熱管熱媒水出口側連接高溫段傳熱管熱媒水進口側，高溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣出口側，高溫段傳熱管熱媒水出口側連接中溫段傳熱管熱媒水進口側，中溫段傳熱管熱媒水出口側連接所述原煙氣放熱冷卻器的熱媒水進口側。
[0011]優選地，所述中溫段傳熱管熱媒水進口側與高溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰設置，所述中溫段傳熱管熱媒水出口側與低溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰設置。
[0012]本發明還提供了一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法，採用上述能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，其特徵在於:經過空氣預熱器後的鍋爐排煙通入原煙氣放熱冷卻器的煙氣進口側，從原煙氣放熱冷卻器煙氣出口側出來的煙氣依次經過第一除塵器、第一循環泵、脫硫塔、第二除塵器後通入淨煙氣加熱升溫器的淨煙氣進口偵牝從淨煙氣加熱升溫器的淨煙氣出口側出來的煙氣從煙囪排出；水箱內的水通過第二循環泵進入淨煙氣加熱升溫器的低溫段傳熱管熱媒水進口側，然後依次進入淨煙氣加熱升溫器的高溫段傳熱管和中溫段傳熱管，從淨煙氣加熱升溫器的中溫段傳熱管排出的熱媒水再依次通入原煙氣放熱冷卻器、補熱器，最後返回水箱。
[0013]優選地，所述淨煙氣加熱升溫器的低溫段部分用最高溫的熱媒水加熱最低溫的煙氣。
[0014]優選地，所述淨煙氣加熱升溫器的低溫段部分淨煙氣溫升範圍:0?10°C ;所述淨煙氣加熱升溫器的低溫段部分熱媒水溫降範圍:0?10°C。
[0015]本發明提供的MGGH系統採用交叉流換熱模式的淨煙氣加熱升溫器，最低溫的淨煙氣和最高溫的循環水熱交換，傳熱管壁溫相對較高，可防止發生煙氣低溫腐蝕，也就沒有必要選用很高檔的防腐材料做受熱面，降低了設備製造成本。
[0016]本發明提供的系統克服了現有技術的不足，通過改變淨煙氣加熱升溫器的低溫段出口煙氣溫度，在滿足安全可靠運行的前提下，達到既可以防止發生煙氣低溫腐蝕，又可以儘量增大傳熱效果、減少受熱面布置、降低設備製造成本的有益效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為傳統MGGH系統示意圖；
[0018]圖2為傳統MGGH系統中熱媒式煙氣-煙氣換熱器內的介質流程圖；
[0019]圖3為傳統MGGH系統中熱媒式煙氣_煙氣換熱器的傳熱模型不意圖；
[0020]圖4為本發明提供的WGGH系統示意圖；
[0021]圖5為本發明提供的WGGH系統中淨煙氣加熱升溫器內的介質流程圖；
[0022]圖6為本發明提供的WGGH系統中淨煙氣加熱升溫器的傳熱模型示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明更明顯易懂，茲以幾個優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。[0024]圖4為本發明提供的WGGH系統示意圖，所述的WGGH系統將傳統MGGH系統中逆流換熱模式的熱媒式煙氣-煙氣換熱器6更換為交叉流換熱模式的淨煙氣加熱升溫器9。淨煙氣加熱升溫器9採用三段式設計，其中低溫段淨煙氣溫度最低，循環水溫度最高，整體形成交叉流傳熱模式。
[0025]經過空氣預熱器後的121°C的鍋爐排煙通過原煙氣放熱冷卻器I後降為85°C，從原煙氣放熱冷卻器I出來的煙氣依次經過第一除塵器2、第一循環泵3、脫硫塔4、第二除塵器5、淨煙氣加熱升溫器9後，從煙?排出；水箱內的水通過第二循環泵7進入淨煙氣加熱升溫器9，與煙氣換熱後再依次通入原煙氣放熱冷卻器1、補熱器8，最後返回水箱。其中，補熱器8是通過凝結水補熱，輔助蒸汽進入補熱器8，放熱後變成疏水排出。
[0026]結合圖5和圖6，淨煙氣加熱升溫器9採用交叉流換熱模式，傳熱管內走熱媒水，傳熱管外走淨煙氣，在淨煙氣側將傳熱管分為低溫段、中溫段、高溫段三部分，低溫段設計用最高溫的熱媒水加熱最低溫的淨煙氣，即低溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣進口側，低溫段傳熱管熱媒水出口側連接高溫段傳熱管熱媒水進口側，高溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣出口側，高溫段傳熱管熱媒水出口側連接中溫段傳熱管進口側，中溫段傳熱管進口側與高溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰，中溫段傳熱管出口側與低溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰。在這種交叉流換熱模式的淨煙氣加熱升溫器中，低溫淨煙氣和高溫循環水熱交換，傳熱管壁溫相對較高，就不會那麼容易發生低溫腐蝕，也就沒有必要選用很高檔的防腐材料做受熱面。
[0027]能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法是低溫段設計用最高溫的熱媒水加熱最低溫的淨煙氣，100°c的熱媒水從低溫段傳熱管進入，然後通入高溫段傳熱管，最後降為75 °C的熱媒水從中溫段傳熱管排出。進口淨煙氣溫度為48 °C，出口淨煙氣溫度為83。。。
[0028]當機組負荷降低時(一般在鍋爐機組低於75%負荷時)，由於原煙氣放熱量有限，不足以將淨煙氣加熱升溫到80°C以上，此時系統需要補熱，要求補熱器6投運，將進入淨煙氣加熱升溫器的循環水溫度提高到足夠防止煙氣低溫腐蝕現象發生的溫度(根據煤種不同，該溫度大致在60~85°C範圍變化)，從而防止煙氣低溫腐蝕。
[0029]下面爭對不同含硫量的煤種分別闡述能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法。
[0030]實施例1
[0031 ] 對於含硫量≤I %的煤種。
[0032]對於含硫量≤I %的煤種，低溫腐蝕不是很嚴重，可以將淨煙氣加熱升溫器的低溫段設計煙氣溫度升高幅度確定為5°C，使得三段的傳熱管金屬壁溫都高於75~70°C，能有效防止煙氣低溫腐蝕的發生。
[0033]當傳統MGGH系統中熱媒式煙氣一煙氣換熱器選用254SM0不鏽鋼、316L鋼做受熱面，254SM0不鏽鋼用於煙氣側低溫段，316L鋼用於煙氣側高溫段，兩種材料消耗量約各佔設備重量的1/2時，要是本WGGH系統與其使用周期相同，只需進行如下材料選擇即可:淨煙氣加熱升溫器受熱面使用254SM0不鏽鋼、316L鋼和ND鋼這三種材料，254SM0不鏽鋼用於低溫段，316L鋼用於中溫段，ND鋼用於高溫段，每種材料消耗量約佔各佔設備重量的1/3，由於ND鋼成本遠小於254SM0不鏽鋼和316L鋼，因此本WGGH系統中淨煙氣加熱升溫器的成本比傳統MGGH系統中熱媒式煙氣-煙氣換熱器降低約1/3。
[0034]實施例2
[0035]對於含硫量≥I %的煤種。
[0036]對於含硫量≥ I %的煤種，低溫腐蝕比較嚴重，可以將淨煙氣加熱升溫器的低溫段設計煙氣溫度升高幅度確定為10°C，使得三段的傳熱管金屬壁溫都高於80~85°C，才能有效防止煙氣低溫腐蝕的發生。
[0037]當傳統MGGH系統中熱媒式煙氣-煙氣換熱器選用254SM0不鏽鋼、316L鋼做受熱面，254SM0不鏽鋼用於煙氣側低溫段，316L鋼用於煙氣側高溫段，兩種材料消耗量約各佔設備重量的1/2時，要是本WGGH系統與其使用周期相同，只需進行如下材料選擇即可:淨煙氣加熱升溫器受熱面使用254SM0不鏽鋼、316L鋼和ND鋼這三種材料，254SM0不鏽鋼用於低溫段，316L鋼用於中溫段，ND鋼用於高溫段，每種材料消耗量約佔各佔設備重量的1/3，由於ND鋼成本遠小於254SM0不鏽鋼和316L鋼，因此本WGGH系統中淨煙氣加熱升溫器的成本比傳統MGGH系統 中熱媒式煙氣-煙氣換熱器降低約1/3。
【權利要求】
1.一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，包括原煙氣放熱冷卻器(1)，原煙氣放熱冷卻器(I)的煙氣出口側、第一除塵器(2)、第一循環泵(3)、脫硫塔(4)和第二除塵器(5)依次連接，原煙氣放熱冷卻器(I)的熱媒水出口側通過補熱器(8)連接水箱，其特徵在於:所述第二除塵器(5)連接淨煙氣加熱升溫器(9)的淨煙氣進口側，淨煙氣加熱升溫器(9)的淨煙氣出口側與煙囪連接； 淨煙氣加熱升溫器(9)採用交叉流換熱模式，淨煙氣加熱升溫器(9)的傳熱管內走熱媒水，傳熱管外走淨煙氣，在淨煙氣側將傳熱管分為低溫段、中溫段、高溫段三部分，低溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣進口側，低溫段傳熱管熱媒水進口側通過第二循環泵(7)連接水箱，低溫段傳熱管熱媒水出口側連接高溫段傳熱管熱媒水進口側，高溫段傳熱管熱媒水進口側位於淨煙氣出口側，高溫段傳熱管熱媒水出口側連接中溫段傳熱管熱媒水進口偵牝中溫段傳熱管熱媒水出口側連接所述原煙氣放熱冷卻器(I)的熱媒水進口側。
2.如權利要求1所述的一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，其特徵在於:所述中溫段傳熱管熱媒水進口側與高溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰設置，所述中溫段傳熱管熱媒水出口側與低溫段傳熱管熱媒水出口側相鄰設置。
3.—種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法，採用權利要求1所述的能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱系統，其特徵在於:經過空氣預熱器後的鍋爐排煙通入原煙氣放熱冷卻器(I)的煙氣進口側，從原煙氣放熱冷卻器(I)煙氣出口側出來的煙氣依次經過第一除塵器(2)、第一循環泵(3)、脫硫塔(4)、第二除塵器(5)後通入淨煙氣加熱升溫器(9)的淨煙氣進口側，從淨煙氣加熱升溫器(9)的淨煙氣出口側出來的煙氣從煙囪排出；水箱內的水通過第二循環泵(7)進入淨煙氣加熱升溫器(9)的低溫段傳熱管熱媒水進口側，然後依次進入淨煙氣加熱升溫器(9)的高溫段傳熱管和中溫段傳熱管，從淨煙氣加熱升溫器(9)的中溫段傳熱管排出的熱媒水再依次通入原煙氣放熱冷卻器(I)、補熱器(8),最後返回水箱。
4.如權利要求3所述的一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法，其特徵在於:所述淨煙氣加熱升溫器(9)的低溫段部分用最高溫的熱媒水加熱最低溫的淨煙氣。
5.如權利要求3或4所述的一種能夠防止低溫腐蝕的水媒煙氣-煙氣換熱方法，其特徵在於:所述淨煙氣加熱升溫器(9)的低溫段部分淨煙氣溫升範圍:0?10°C ;所述淨煙氣加熱升溫器(9)的低溫段部分熱媒水溫降範圍:0?10°C。
【文檔編號】F23J15/08GK103968406SQ201410200462
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】殷國強, 胡興勝, 李褀, 熊巍, 雷承勇 申請人:上海發電設備成套設計研究院