一种防止烟气露点腐蚀的余热回收系统的制作方法

本实用新型涉及一种防止烟气露点腐蚀的余热回收系统，在确保不发生烟气露点腐蚀的同时还能彻底回收烟气余热，属于烟气余热回收技术领域。

背景技术：

排烟损失是热电厂电站锅炉、石油炼化各种加热炉、炼铁高炉热风炉、轨钢加热炉、焦炉、有色冶金、化工、化肥、陶瓷、玻璃等各种工业炉窑中很重要的一项热损失，排烟温度过高会影响运行的经济性。随着国家对节能减排的日益重视，烟气余热利用技术越来越被人们所重视，但是当排烟温度过低，排烟管道和烟囱表面壁温低于露点温度时，就会造成设备腐蚀，因此现有技术中的排烟温度仍然比较高，烟气余热没有得到很好地利用。目前已采用烟气余热回收技术的排烟温度通常要比烟气露点腐蚀温度高60℃左右甚至更高，这就导致烟气余热回收不充分，仍然存在排烟损失大、系统效率低的技术问题。

为了防止设备发生烟气露点腐蚀，现有技术会在系统中增加蒸汽加热型暖风器，但是增加蒸汽加热型暖风器会消耗大量蒸汽，从而增加运行成本。以某电厂600MW机组电站锅炉为例，该锅炉排烟温度135℃，为防止发生烟气露点腐蚀，运行时要求控制锅炉尾部空气预热器冷端金属壁温度大于等于73℃，为此该系统配置了蒸汽加热型暖风器，在冬季环境温度较低时，使用蒸汽加热型暖风器来预热助燃空气，当冬季环境温度零下15℃时，可将助燃空气加热到25℃去空气预热器。以此来保证锅炉尾部冷端金属壁温度大于73℃，从而避免烟气露点腐蚀的发生，保证了系统安全运行。每年5个月需要投用暖风器，投用期间使用汽轮机抽气，蒸汽的耗量为42.2t/h，每年消耗蒸汽150000吨，该电厂每吨蒸汽按100元进行内部成本结算，即消耗蒸汽成本为1500万元/年。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种防止烟气露点腐蚀的余热回收系统，以解决现有技术烟气余热回收系统排烟温度高、系统效率低的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案：一种防止烟气露点腐蚀的余热回收系统，包括蒸汽发生器、蒸汽加热器、助燃空气预热器、汽包，所述蒸汽加热器的烟气侧进口连接有高温烟气管道，蒸汽发生器的烟气侧出口连接有低温烟气管道，蒸汽发生器的烟气侧出口与蒸汽加热器的烟气侧进口连接，所述蒸汽发生器的工质侧与汽包之间连接有蒸汽上升管和液体下降管，所述蒸汽加热器的工质侧与汽包之间连接有低温蒸汽管，所述助燃空气预热器的空气侧进口和出口分别连接有低温空气管道和高温空气管道，所述助燃空气预热器的工质侧与蒸汽加热器的工质侧之间连接有高温蒸汽管，所述助燃空气预热器的工质侧上连接有变频真空泵，所述助燃空气预热器的工质侧与汽包之间通过工质容器及工质管道连接，工质管道上设有变频工质泵。

所述工质管道包括与助燃空气预热器连接的冷凝液管和与汽包连接的供液管，所属工质容器设置在冷凝液管和供液管之间。

工质容器上设有通过液位控制的补水管，补水管上设有补水阀。

所述蒸汽发生器、蒸汽加热器、助燃空气预热器均采用管壳式换热器，工质走管程、烟气或空气走壳程。

所述工质采用去离子水或乙醇或氨水。

所述蒸汽发生器的烟气侧出口与蒸汽加热器的烟气侧进口之间连接有用户除尘设备。

所述蒸汽发生器和/或蒸汽加热器上设有清灰装置。

所述清灰装置采用声波吹灰器或冲击波吹灰器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的余热回收系统在运行时，烟气先经过蒸汽加热器，再经过蒸汽发生器，蒸汽发生器中的液态工质吸收烟气余热后变为蒸汽，经蒸汽上升管进入汽包，蒸汽经汽包出口通过低温蒸汽管进入蒸汽加热器，经加热后的蒸汽通过高温蒸汽管进入助燃空气预热器，与低温空气管道中的低温助燃空气进行热交换，蒸汽工质最后相变冷凝为液态工质，低温助燃空气吸收工质的潜热和显热后温度升高进入高温空气管道，供用户使用。液态工质存于工质容器通过变频工质泵送入汽包，然后经液体下降管进入蒸汽发生器，开始下一个循环。本实用新型实质上是一种闭式循环，通过工质在烟气侧吸收烟气余热，到空气侧释放显热和潜热，加热助燃空气，提高用户的热效率，达到节能减排的有益效果。

本实用新型通过变频真空泵来调节系统的真空度，真空度的变化导致工质汽化和冷凝温度的变化，使系统实现烟气的余热回收的同时，控制了工质的冷凝温度，并使液态工质在蒸汽发生器内与烟气进行换热时，所有换热管的管壁温度均大于烟气露点腐蚀的温度，从而有效地防止了烟气露点腐蚀的发生。本实用新型通过变频工质泵输送液态工质，在工况变化时，可以调节送入汽包的液态工质量，从而达到调节换热量的效果。

本实用新型通过变频真空泵和变频工质泵相结合的调节和控制，可以确保换热系统在各种工况下均能防止烟气露点腐蚀的发生，所以采用本实用新型可以将排烟温度降到更低，在确保不发生烟气露点腐蚀的基础上，最大限度地进行余热回收，保证了系统的安全运行。本实用新型可以将排烟温度降至仅比烟气露点温度高10℃左右，采用本实用新型可以将上述各种工业炉窑热效率提高2%以上，节能减排效果非常明显。本实用新型系统能耗小，变频真空泵，变频工质泵，清灰装置的电耗，再加上空气侧烟气侧风机增加阻损电耗，系统总能耗不超过总回收热量的20%。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型实施例1的结构如图1所示，本实施例的防止烟气露点腐蚀的余热回收系统包括蒸汽发生器5、蒸汽加热器6、助燃空气预热器7、汽包4，所述蒸汽加热器6的烟气侧进口连接有高温烟气管道b1，蒸汽发生器5的烟气侧出口连接有低温烟气管道b2，蒸汽加热器6的烟气侧出口与蒸汽发生器5的烟气侧进口连接，所述蒸汽发生器5的工质侧与汽包4之间连接有蒸汽上升管a3和液体下降管a4，所述蒸汽加热器6的工质侧与汽包4之间连接有低温蒸汽管a5，所述助燃空气预热器7的空气侧进口和出口分别连接有低温空气管道c1和高温空气管道c2，所述助燃空气预热器7的工质侧与蒸汽加热器6的工质侧之间连接有高温蒸汽管a6，所述助燃空气预热器7的工质侧上连接有变频真空泵1，所述助燃空气预热器7的工质侧与汽包4之间通过工质容器3及工质管道连接，工质容器3上设有通过液位控制的补水管，补水管上设有补水阀10。工质管道上设有变频工质泵2。所述工质管道包括与助燃空气预热器7连接的冷凝液管a1和与汽包4连接的供液管a2，工质容器3设置在冷凝液管a1和供液管a2之间。

本实施例中，蒸汽发生器5、蒸汽加热器6、助燃空气预热器7均采用管壳式换热器，工质走管程、烟气或空气走壳程。所述工质采用去离子水或乙醇或氨水。所述蒸汽发生器5和蒸汽加热器6上设有清灰装置8，清灰装置8采用声波吹灰器或冲击波吹灰器。

本实施例的余热回收系统运行过程为：烟气先经过蒸汽加热器，再经过蒸汽发生器，蒸汽发生器中的液态工质吸收烟气余热后变为蒸汽，经蒸汽上升管进入汽包，蒸汽经汽包出口通过低温蒸汽管进入蒸汽加热器，经加热后的蒸汽通过高温蒸汽管进入助燃空气预热器，与低温空气管道中的低温助燃空气进行热交换，蒸汽工质最后相变冷凝为液态工质，低温助燃空气吸收工质的潜热和显热后温度升高进入高温空气管道，供用户使用。液态工质经过冷凝液管进入工质容器，再通过变频工质泵送入汽包，然后经液体下降管进入蒸汽发生器，开始下一个循环。工质容器通过补水管补充被真空泵抽走的工质。本系统为闭式循环系统，系统运行时，135℃的高温烟气经过蒸汽加热器进行换热，温度降到105℃左右，再进入蒸汽发生器进行换热，温度降至85℃左右的低温烟气去用户脱硫装置。

本实施例系统内部工质采用去离子水，通过变频真空泵的运行和调节，使系统内部保持一定的压力，使内部工质温度大于68℃（此温度可调节）时汽化，小于68℃（此温度可调节）时冷凝。工质经汽包通过液体下降管流到蒸汽发生器，在吸收烟气余热后变成蒸汽，通过蒸汽上升管进入汽包，并通过低温蒸汽管进入蒸汽加热器，经过蒸汽加热器和蒸汽发生器吸收烟气余热后，蒸汽可被加热到125℃，通过高温蒸汽管进入助燃空气预热器进行换热，来自低温空气管道中的低温助燃空气吸收工质的潜热和显热，当冬季环境温度零下15℃时，可以将低温空气加热到30℃左右经高温空气管道去用户锅炉空气预热器。本系统中的助燃空气预热器完全可以取代原有的蒸汽加热型暖风机，节能效果相当明显。蒸汽工质与助燃空气换热，温度低于68℃（此温度可调节）时相变冷凝，释放出潜热，冷凝后的工质通过冷凝液管进入工质容器，并通过变频工质泵送入汽包，再进行系统的闭式循环。经过循环，进入蒸汽发生器的液态工质温度可控，确保尾排换热管壁温高于露点，所以不会发生烟气露点腐蚀。为了保证换热管束不积灰，不影响换热效果，本实施例在蒸汽加热器和蒸汽发生器上设置声波吹灰器或冲击波吹灰器，定期清灰保证换热效果。

当环境温度出现当地极限低温零下20℃时，通过变频真空泵调节系统的真空度，使内部工质相变温度点提高，使与低温烟气接触的蒸汽发生器尾排换热管管壁温度超过烟气露点温度，保证安全运行，也可以通过真空泵变频控制将系统工质汽化，调节冷凝温度，然后通过工质泵的变频调节工质供应量。通过以真空泵为主、工质泵为辅的双重调节来防止烟气露点腐蚀的发生。在这种情况下，零下20℃的空气经过换热后，可以上升到25℃左右去用户锅炉空气预热器。在极限工况下，也能达到取代原蒸汽加热型暖风器的要求。当空气平均温度为20℃时，通过该系统可以将助燃空气加热到65℃左右去用户，使用户锅炉热效率提高2%以上，也可以解决用户燃料煤含硫量高时的安全运行问题。

本实用新型实施例2的结构如图2所示，与实施例1不同的是，本实施例的蒸汽发生器5的烟气侧出口与蒸汽加热器6的烟气侧进口之间连接有用户除尘设备9，本实施例仅在蒸汽加热器6上设有清灰装置8，由于蒸汽发生器设置在用户除尘器之后，所以蒸汽发生器不需要配备清灰装置。

上述具体实施方式是本实用新型说明例优选的实施方式，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，以满足在其它场合和领域的应用，如：其它工质或工质对的选择运用，其它型式清灰装置的选择应用，其它结构型式的蒸汽加热器、蒸汽发生器和助燃空气预热器的选择运用，其它抽真空方式，其它型式的真空泵和工质泵的选择运用等等，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。