一种烟气余热深度回收及收水系统的制作方法

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一种烟气余热深度回收及收水系统
【技术领域】
1.本发明涉及烟气处理的技术领域，特别是一种烟气余热深度回收及收水系统的技术领域。

背景技术：

2.煤炭燃烧后的热量通常无法被充分利用，原因之一是所排的烟气的温度较高，被称为“排烟热”。目前，我国燃煤电站锅炉的排烟温度一般在120～150℃，并且在一些燃用高硫煤和褐煤的电站中，排烟温度更高，甚至可达160℃。“排烟热”损失是燃煤电厂锅炉各项热损失中最大的一项，一般占比为5～8％，同时占锅炉总热损失50％以上。此外，水分损失也是锅炉运行中最主要的能源损失之一。因此，如何有效的实现烟气余热回收和节水是电站实现节能减排，保护环境的关键。
3.对于烟气余热回收而言，现有技术方案一般直接采用低温省煤器和空气暖风器相结合并形成闭式回路的方式，即低温省煤器从烟气中吸收热量，再通过循环水加热空气暖风器。然而，空气暖风器的出口水温通常较低，容易导致低温省煤器烟气出口处发生低温腐蚀。这是由于烟气中通常含有so2、so3、no、no2、co和co2等酸性气体，在低温条件下这些酸性气体可与烟气中的水蒸气进一步结合形成相应的酸蒸汽，若排烟温度过低，会导致金属对流受热面壁温低于烟气酸露点，从而使酸蒸汽在金属受热面表面冷凝出酸液滴，进而对受热面造成腐蚀，甚至进一步与烟气中的飞灰颗粒和金属受热面腐蚀剥落的铁锈相结合，引起积灰硬化堵塞烟道，造成负压维持困难。也就是说，为了防止低温省煤器烟气出口处发生低温腐蚀，暖风器出口水温需要保持相对较高的温度。
4.对于水分回收而言，现有技术通常选择在脱硫塔后加装烟气冷凝器，并使烟气冷凝器和冷却水塔形成开式循环系统。此种方式存在以下问题：1.无法高效利用电厂烟气低品质热源(≤50℃的热能)，并且低品质热源在通过冷却水塔后，所有热量会直接在空气中散失；2.如不使用冷却水塔，则烟气冷凝器的冷源来处和热源去处都是比较难处理的问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种烟气余热深度回收及收水系统，能够对烟气进行余热回收，实现烟气低品质热源的利用，兼具收水功能。
6.为实现上述目的，本发明提出了一种烟气余热深度回收及收水系统，包括初级余热回收系统和深度余热回收及收水系统，所述初级余热回收系统包括ⅰ级低温省煤器和凝结水低压加热器，所述ⅰ级低温省煤器和凝结水低压加热器之间通过水管相连接并形成第一循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，所述深度余热回收及收水系统包括ⅱ级低温省煤器、塔前换热器、塔后冷凝器和空气暖风器，所述塔后冷凝器、塔前换热器、ⅱ级低温省煤器和空气暖风器之间通过水管依次相连接并形成第二循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，由锅炉产生的烟气通过烟道和气泵先后沿着所述ⅰ级低温省煤器、ⅱ级低温省煤器、塔前换热器和塔后冷凝器输送并最终通过烟囱进行排放，经所述空气暖风器利用
收集的余热加热后的热空气通过烟道和气泵重新输送回锅炉之中，所述塔后冷凝器将烟气中的水分冷凝形成冷凝水并收集。
7.作为优选，在所述ⅱ级低温省煤器和塔前换热器之间设置除尘器，在所述塔前换热器和塔后冷凝器之间设置脱硫塔，在所述锅炉和ⅰ级低温省煤器之间以及锅炉和空气暖风器之间设置空气预热器。
8.作为优选，由所述塔后冷凝器收集的冷凝水输送至脱硫塔以对脱硫塔进行工艺补水。
9.作为优选，所述塔后冷凝器的材料为钛或氟塑料。
10.作为优选，在所述塔后冷凝器内还安装有柔性凝水导流机构，所述柔性凝水导流机构包括凝水导流节和凝水导流板，所述凝水导流节的外壁处设置有环形斜面从而呈圆台形，所述凝水导流节的内部竖向贯通设置有可供换热管穿过的节体通孔，所述凝水导流板之上设置有波浪形弯折部，所述波浪形弯折部的各个波峰处分别设置有若干个可供换热管穿过的板体通孔，所述波浪形弯折部的各个波谷形成可供收集的凝水流动的流道，相邻两块凝水导流板之间形成凝水间隙，由凝水导流板收集的凝水可分别沿着各条流道而流入凝水间隙之中。
11.作为优选，所述凝水导流节的底部向下延伸并形成导流部。
12.作为优选，安装在同一根所述换热管之上的凝水导流节的上下间距为0.5～3m。
13.作为优选，还包括支撑架，所述凝水导流板之上设置有若干个开口，各块所述凝水导流板分别安装在支撑架之上。
14.作为优选，还包括集水槽，流入各条所述凝水间隙的凝水汇集至位于各块凝水导流板下方的集水槽之中。
15.作为优选，所述塔后冷凝器内还安装有凝聚增效板，所述凝聚增效板呈波浪形，若干块所述凝聚增效板分别平行安装在各根换热管之间。
16.本发明的有益效果：
17.1.本发明通过设置ⅰ级低温省煤器和凝结水低压加热器共同构成初级余热回收系统，从而对烟气进行余热的初步回收，并设置ⅱ级低温省煤器、塔前换热器、塔后冷凝器和空气暖风器共同构成深度余热回收及收水系统，可利用烟道使烟气先后经过ⅰ级低温省煤器、ⅱ级低温省煤器、塔前换热器和塔后冷凝器以形成阶梯式烟气余热回收，同时利用空气暖风器将冷空气变为热空气送入锅炉，实现回收余热的利用，创新性地实现了火电厂烟气低品质热源的回收与利用，且可利用塔后冷凝器收集烟气中水分以兼具高效收水的作用；
18.2.本发明通过将空气暖风器换热后的口水作为塔后冷凝器的冷源，巧妙地解决了塔后冷凝器的冷源的来源，同时也解决了塔后烟气热量的去处，一举多得地实现了低品质能量向高品质能量的转移；
19.3.本发明通过在换热管之上安装若干个呈圆台形的凝水导流节，可有效控制换热管液膜厚度，增强换热效果，增加凝水收水率，同时配合设置带有波浪形弯折部和板体通孔的凝水导流板收集凝水，并使凝水流入位于凝水导流板之间凝水间隙之中进行收集，使凝水可回用作为脱硫补水和冷却塔循环水补水等，进而达到节水的效果，具有环保效益好、投资成本低、运行维护简单和改造难度等优点；
20.4.本发明通过在各根换热管之间平行安装若干块呈波浪形的凝聚增效板，可进一
步提高收水效率，使回收的水在接入脱硫塔内后可作为工艺补水以实现脱硫零补水。
21.本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
22.图1是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的结构示意图；
23.图2是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的凝聚增效板的装配示意图；
24.图3是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的凝水导流节在安装于换热管之上时的主视图；
25.图4是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的凝水导流板的主视剖视图；
26.图5是图4的a处的放大示意图；
27.图6是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的柔性凝水导流机构的主视剖视图；
28.图7是本发明一种烟气余热深度回收及收水系统的柔性凝水导流机构在去除凝水导流节时的俯视图；
29.图中：1
‑ⅰ
级低温省煤器、2
‑ⅱ
级低温省煤器、3-除尘器、4-空气暖风器、5-塔后冷凝器、51-换热管、52-凝水导流节、521-环形斜面、522-节体通孔、523-导流部、53-凝水导流板、531-波浪形弯折部、532-板体通孔、533-开口、54-凝水间隙、55-支撑架、56-凝聚增效板、6-脱硫塔、7-塔前换热器、8-锅炉、9-空气预热器、10-凝结水低压加热器。
【具体实施方式】
30.参阅图1至图7，本发明一种烟气余热深度回收及收水系统，包括初级余热回收系统和深度余热回收及收水系统，所述初级余热回收系统包括ⅰ级低温省煤器1和凝结水低压加热器10，所述ⅰ级低温省煤器1和凝结水低压加热器10之间通过水管相连接并形成第一循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，所述深度余热回收及收水系统包括ⅱ级低温省煤器2、塔前换热器7、塔后冷凝器5和空气暖风器4，所述塔后冷凝器5、塔前换热器7、ⅱ级低温省煤器2和空气暖风器4之间通过水管依次相连接并形成第二循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，由锅炉8产生的烟气通过烟道和气泵先后沿着所述ⅰ级低温省煤器1、ⅱ级低温省煤器2、塔前换热器7和塔后冷凝器5输送并最终通过烟囱进行排放，经所述空气暖风器4利用收集的余热加热后的热空气通过烟道和气泵重新输送回锅炉8之中，所述塔后冷凝器5将烟气中的水分冷凝形成冷凝水并收集。
31.在所述ⅱ级低温省煤器2和塔前换热器7之间设置除尘器3，在所述塔前换热器7和塔后冷凝器5之间设置脱硫塔6，在所述锅炉8和ⅰ级低温省煤器1之间以及锅炉8和空气暖风器4之间设置空气预热器9。
32.由所述塔后冷凝器5收集的冷凝水输送至脱硫塔6以对脱硫塔6进行工艺补水。
33.所述塔后冷凝器5的材料为钛或氟塑料。
34.在所述塔后冷凝器5内还安装有柔性凝水导流机构，所述柔性凝水导流机构包括凝水导流节52和凝水导流板53，所述凝水导流节52的外壁处设置有环形斜面521从而呈圆台形，所述凝水导流节52的内部竖向贯通设置有可供换热管51穿过的节体通孔522，所述凝水导流板53之上设置有波浪形弯折部531，所述波浪形弯折部531的各个波峰处分别设置有
若干个可供换热管51穿过的板体通孔532，所述波浪形弯折部531的各个波谷形成可供收集的凝水流动的流道，相邻两块凝水导流板53之间形成凝水间隙54，由凝水导流板53收集的凝水可分别沿着各条流道而流入凝水间隙54之中。
35.所述凝水导流节52的底部向下延伸并形成导流部523。
36.安装在同一根所述换热管51之上的凝水导流节52的上下间距为0.5～3m。
37.还包括支撑架55，所述凝水导流板53之上设置有若干个开口533，各块所述凝水导流板53分别安装在支撑架55之上。
38.还包括集水槽，流入各条所述凝水间隙54的凝水汇集至位于各块凝水导流板53下方的集水槽之中。
39.所述塔后冷凝器5内还安装有凝聚增效板56，所述凝聚增效板56呈波浪形，若干块所述凝聚增效板56分别平行安装在各根换热管51之间。
40.本发明工作过程：
41.对于初级余热回收系统而言，凝结水低压加热器10的凝结水经管道w2进入ⅰ级低温省煤器1，并在吸热升温后经管道w1回到凝结水低压加热器10。
42.对于深度余热回收及收水系统而言，从塔后冷凝器5排出的循环水通过管道w6进入塔前换热器7，并在初次吸热升温后经管道w3进入ⅱ级低温省煤器2，再在二次吸热升温后经管道w4进入空气暖风器4并对送入空气暖风器4内的空气进行加热。从空气暖风器4排出的放热降温后的循环水经管道w5进入塔后冷凝器5，可在吸收大量低品质热能的同时冷凝来自脱硫塔6的烟气，使烟气内的水分冷凝形成冷凝水，进而使冷凝水在输送回脱硫塔6内时，对脱硫塔6实现工艺补水。由锅炉8产生的烟气则在离开空气预热器9后，依次沿着管道g1、g2、g3、g4、g5和g6输送从而先后经过ⅰ级低温省煤器1、ⅱ级低温省煤器2、除尘器3、塔前换热器7、脱硫塔6和塔后冷凝器5并最终从烟囱处进行排放。其中，由于循环水在先后进入塔前换热器7和ⅱ级低温省煤器2时，可形成阶梯级换热，使管道g2内的烟气温度降至酸露点以下，同时使管道g4内的烟气温度进一步下降，不仅使烟气中的热量得到回收，还可同步提高除尘器3的除尘效率以及脱硫塔6的脱硫效率。此外，空气暖风器4内经过循环水加热后的热空气则可先后沿着管道g7和g8而重新送回锅炉8内继续参与燃烧。
43.对于塔后冷凝器5而言，其在使饱和湿烟气凝水的过程中，大量凝水在析出后会附着在塔后冷凝器5的换热管51的管壁之外并形成液膜。当液膜较薄时，液膜可对换热管51的换热起到积极效果，然而随着液膜的不断增厚，换热系数会随之不断下降。此外，当高速烟风掠过换热管51时，较厚的液膜易被吹散并形成新的雾滴。此时，若吹散后的雾滴附着在后面的换热管51上，则会对后面的换热面形成了严重的干扰并影响换热，同时部分雾滴还可能穿过换热管，被烟风携带并排入大气。本技术所增设的柔性凝水导流机构可使位于各根换热管51的管壁之上的液膜经各个凝水导流节52而与换热管51分离并留至各块凝水导流板53的各条流道之中。而位于各条流道内的凝水再沿着各个凝水间隙54(流动方向如图5中箭头方向所指)汇合沉降至底部的集水槽内，以待后续对脱硫塔6进行补水。
44.此外，为了更进一步收集烟气内的雾滴，本技术在各根换热管51之间平行安装了若干块呈波浪形的凝聚增效板56。凝聚增效板56收集雾滴的原理是利用雾滴的惯性使雾滴与烟气偏离，并使雾滴黏附在凝聚增效板56表面，达到烟气与雾滴的分离与收集。具体而言，当含有微细雾滴的烟气以一定速度流经凝聚增效板56时，雾滴会由于惯性撞击而在凝
聚增效板56上，而位于凝聚增效板56表面上的雾滴则会随烟气流动方向扩散并随气流向前运动至板体波形转弯处。此时，由于转向离心力及其与凝聚增效板56的摩擦作用、吸附作用和液体的表面张力，使得液滴越来越大。此外，由于在凝聚增效板56的波形转弯处设有换热管51，会形成涡流，使烟气发生转向，不再推动位于凝聚增效板56表面上的雾滴向前，使雾滴在此处聚集增大直到重力超过气体对其的影响后，通过凝聚增效板56表面滑落。凝聚增效板56的多波形向结构增加了雾滴被捕集的机会，并且未被除去的雾滴会在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，从而大大提高了收水效率。此外，含有雾滴的烟气通过波形增效板时，对烟气起到很大的扰动作用，还可对雾滴的团聚以及so2和so3等的吸收起到强化的作用。
45.上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：包括初级余热回收系统和深度余热回收及收水系统，所述初级余热回收系统包括ⅰ级低温省煤器(1)和凝结水低压加热器(10)，所述ⅰ级低温省煤器(1)和凝结水低压加热器(10)之间通过水管相连接并形成第一循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，所述深度余热回收及收水系统包括ⅱ级低温省煤器(2)、塔前换热器(7)、塔后冷凝器(5)和空气暖风器(4)，所述塔后冷凝器(5)、塔前换热器(7)、ⅱ级低温省煤器(2)和空气暖风器(4)之间通过水管依次相连接并形成第二循环水路同时利用水泵作为水循环动力来源，由锅炉(8)产生的烟气通过烟道和气泵先后沿着所述ⅰ级低温省煤器(1)、ⅱ级低温省煤器(2)、塔前换热器(7)和塔后冷凝器(5)输送并最终通过烟囱进行排放，经所述空气暖风器(4)利用收集的余热加热后的热空气通过烟道和气泵重新输送回锅炉(8)之中，所述塔后冷凝器(5)将烟气中的水分冷凝形成冷凝水并收集。2.如权利要求1所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：在所述ⅱ级低温省煤器(2)和塔前换热器(7)之间设置除尘器(3)，在所述塔前换热器(7)和塔后冷凝器(5)之间设置脱硫塔(6)，在所述锅炉(8)和ⅰ级低温省煤器(1)之间以及锅炉(8)和空气暖风器(4)之间设置空气预热器(9)。3.如权利要求2所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：由所述塔后冷凝器(5)收集的冷凝水输送至脱硫塔(6)以对脱硫塔(6)进行工艺补水。4.如权利要求1所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：所述塔后冷凝器(5)的材料为钛或氟塑料。5.如权利要求1所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：在所述塔后冷凝器(5)内还安装有柔性凝水导流机构，所述柔性凝水导流机构包括凝水导流节(52)和凝水导流板(53)，所述凝水导流节(52)的外壁处设置有环形斜面(521)从而呈圆台形，所述凝水导流节(52)的内部竖向贯通设置有可供换热管(51)穿过的节体通孔(522)，所述凝水导流板(53)之上设置有波浪形弯折部(531)，所述波浪形弯折部(531)的各个波峰处分别设置有若干个可供换热管(51)穿过的板体通孔(532)，所述波浪形弯折部(531)的各个波谷形成可供收集的凝水流动的流道，相邻两块凝水导流板(53)之间形成凝水间隙(54)，由凝水导流板(53)收集的凝水可分别沿着各条流道而流入凝水间隙(54)之中。6.如权利要求5所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：所述凝水导流节(52)的底部向下延伸并形成导流部(523)。7.如权利要求5所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：安装在同一根所述换热管(51)之上的凝水导流节(52)的上下间距为0.5～3m。8.如权利要求5所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：还包括支撑架(55)，所述凝水导流板(53)之上设置有若干个开口(533)，各块所述凝水导流板(53)分别安装在支撑架(55)之上。9.如权利要求5所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：还包括集水槽，流入各条所述凝水间隙(54)的凝水汇集至位于各块凝水导流板(53)下方的集水槽之中。10.如权利要求1所述的一种烟气余热深度回收及收水系统，其特征在于：所述塔后冷凝器(5)内还安装有凝聚增效板(56)，所述凝聚增效板(56)呈波浪形，若干块所述凝聚增效板(56)分别平行安装在各根换热管(51)之间。

技术总结

本发明公开了一种烟气余热深度回收及收水系统，包括初级余热回收系统和深度余热回收及收水系统，所述初级余热回收系统包括Ⅰ级低温省煤器和凝结水低压加热器，所述深度余热回收及收水系统包括Ⅱ级低温省煤器、塔前换热器、塔后冷凝器和空气暖风器，所述塔后冷凝器、塔前换热器、Ⅱ级低温省煤器和空气暖风器之间通过水管依次相连接并形成第二循环水路，由锅炉产生的烟气通过烟道和气泵先后沿着所述Ⅰ级低温省煤器、Ⅱ级低温省煤器、塔前换热器和塔后冷凝器输送，经所述空气暖风器利用收集的余热加热后的热空气通过烟道和气泵重新输送回锅炉之中，所述塔后冷凝器将烟气中的水分冷凝形成冷凝水并收集，可回收烟气余热，兼具收水功能。功能。功能。