一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电站锅炉、工业锅炉烟气余热回收利用技术领域，具体为一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置及方法。本发明专利技术将设置在电除尘器上游的换热装置分为两个区域：传热管管壁非结露区域和传热管管壁结露区域；烟气首先通过非结露区域，控制烟气温度降温至酸露点以上，随后进入结露区域，控制烟气温度继续降温5～15℃至酸露点以下，然后进入下游的电除尘器除尘；在结露区域的换热管束上加设有高压电场，通过静电吸附碱性粉尘用以中和换热管上凝结的酸露。本发明专利技术可除去烟气中SO3，降低粉尘比电阻，提高除尘效率；最大限度回收利用烟气余热，提高经济效益；有效防止换热装置本身的低温酸腐蚀；降低电耗，节省运行费用。

Heat exchanging device and method for coal-fired boiler containing SO3 smoke

The invention belongs to the technical field of flue gas waste heat recovery and utilization in a power station boiler and an industrial boiler, in particular to a heat exchange device and a method for a coal-fired boiler containing SO3 flue gas. The heat exchange device is arranged in the upper reaches of the ESP is divided into two regions: the heat transfer tube wall heat transfer tube wall area and non condensation condensation area; flue gas by non condensation area, flue gas temperature control cooling to the acid dew point, then entered the condensation area, control smoke temperature of 5 ~ 15 DEG C to continue to cool the acid dew point, and then enter the electric precipitator downstream; in the heat transfer tube bundle is arranged on the condensation region of high voltage electric field, the adsorption of alkaline dust by static condensation heat pipe to counteract the change of acid dew. The invention can remove SO3 in flue gas, reduce dust resistance, improve the efficiency of dust removal; flue gas waste heat utilization to maximize recovery, improve economic efficiency; effectively prevent low temperature acid corrosion heat exchanger itself to reduce power consumption and save the operation cost.

【技术实现步骤摘要】
一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置及方法
本专利技术属于电站锅炉、工业锅炉烟气余热回收利用
，具体涉及一种电站锅炉、工业锅炉的烟气换热装置及方法。
技术介绍
在电除尘器上游设置换热装置，降低电除尘器入口烟气温度，既能提高电除尘器效率又可回收烟气余热，是目前燃煤电厂常用的一种节能技术措施。回收的烟气余热可用于汽轮机组回热系统的凝结水加热、锅炉助燃空气加热、建筑空调采暖和生活热水等，其中用于汽轮机组回热系统的凝结水加热的系统流程如图1所示。电除尘器入口的烟气温度降低，意味着进入电除尘器的烟气容积减少，烟气流速降低，电场作用时间延长，增加粉尘的捕获率。此外，烟气温度降低可以减小粉尘的比电阻进入电除尘的最佳效率区间，提高电除尘器的除尘效率。如果进一步地将含SO3的烟气温度降低至酸露点以下，烟气热量的回收自然随之增加，更有利的是，低于酸露点温度的烟气中的SO3将以酸雾的形式析出，在烟气含尘浓度较高、粉尘总表面积很大的环境下，为SO3在粉尘表面的凝结附着提供了良好的条件。碱性粉尘结露后不仅能吸附中和烟气中的SO3，而且还可降低粉尘的比电阻，进一步提高除尘效率。但是，将含有SO3烟气的温度降低至酸露点以下，对换热设备存在一个本身产生凝酸结露导致低温腐蚀的问题。对于换热装置而言，其主要作用即是降低烟气温度，回收烟气余热。但由于其传热管的壁面温度始终低于附近的烟气平均温度，导致其烟气出口温度不能太低。因为当出口烟气温度接近酸露点温度时，换热器低温部分的壁温则已低于酸露点温度，从而将产生结露凝酸，不但会对传热管产生低温酸腐蚀，而且还会粘结烟气中的粉尘，造成通道堵灰。尽管被粘结的碱性粉尘可以中和部分凝酸，但根据相关报道，此情景下的酸腐蚀还是相当严重。对于必须工作在酸露点以下的场合，可以选用耐酸材料制作传热管或在管外壁涂覆耐腐蚀材料，然而前者难以制作复杂形状的换热面，后者对安装维护有极高要求且降低传热能力。而对于电除尘器来说，其除尘过程的烟气温降很小，电极温度将不会低于烟气温度，上面的电极室和下面的出灰斗还需加热保温，因而当进口烟温高于酸露点温度以上时，在除尘过程中将不会产生结露现象。而如果进口烟温处于酸露点温度以下时，则会在粉尘表面产生结露并吸附烟气中的SO3，与其碱性成分中和后被除去。同时还因烟气流量减少和粉尘比电阻的降低，使得除尘效率提高。由此可见，将换热装置与电除尘器相结合协同工作，使之发挥最佳作用，其关键问题在于如何解决降温结露与除尘增效两环节间的矛盾，既要保证换热装置内不致发生酸腐蚀，又要使电除尘器内烟温低至酸露点以下，使烟气中粉尘产生结露现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能防止降温结露，又能有效进行除尘增效的燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置。本专利技术提出的燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置，将降温和碱性粉尘静电吸附技术结合，以解决换热装置在将烟气温度降低至酸露点以下时，其本身壁面产生凝酸结露而导致低温腐蚀的问题。本专利技术提供的上述换热装置，在电站锅炉烟气余热回收利用系统中用于加热汽机凝结水的系统流程如图2所示。本专利技术中，将设置在电除尘器上游烟道内的换热装置，分为两个区域:传热管管壁非结露区域和传热管管壁结露区域，如图5所示；烟气首先通过传热管管壁非结露区域，控制烟气温度降温至酸露点以上，随后进入传热管管壁结露区域，控制烟气温度继续降温5?15°C至酸露点以下，然后进入下游的电除尘器除尘。本专利技术中，所述传热管管壁结露区域与传热管管壁非结露区域的布置方式为如下3种之一:传热管管壁结露区域与传热管管壁非结露区域组合成一体，布置在电除尘器的上游烟道内；或者传热管管壁结露区域单独布置在电除尘器的上游烟道内的传热管管壁非结露区域之后；或者传热管管壁结露区域单独布置在电除尘器进口异径烟道接口内。传热管管壁结露区域单独布置在电除尘器的进口异径烟道接口内，除了充分利用原有烟道空间外，另有诸多优点:一是可以与电除尘器统一布置高压电源；二是换热装置管束的粉尘排放可以与电除尘器共用；三是换热装置的管束可以起到烟气的气流均布作用，使经过换热装置进入后续高压静电收尘电场的烟气，分布更为均匀，保证除尘效率。同样用于加热汽机凝结水的系统流程如图3所示。本专利技术中，在传热管管壁结露区域的换热管束上加设高压电场，当低于酸露点的烟气在换热管外壁产生凝酸结露的同时，在高压电场作用下会有粉尘吸附在管壁上，于是通过使用碱性粉尘来中和所产生的酸露，以避免或减缓换热管的低温酸腐蚀，如图4所示。本专利技术中，传热管管壁结露区域换热管管束上所加高压电场可根据烟气凝酸结露情况予以调节。本专利技术中，传热管管壁结露区域换热管管束上的积聚粉尘由粉尘击打除灰装置去除。本专利技术中，为减轻粉尘对换热管束的磨损，换热装置管束间的最大烟气流速控制在8?12m/s范围。本专利技术中，传热管管壁非结露区域受热面的换热管的布置形式与常规换热装置类似，换热管形式可以是光管、针翅式鳍片管、H形肋片管，其中H形肋片管又可以是圆基管和椭圆基管，换热管的管束布置可以是顺排或错排，换热管的管束布置方向可以是水平或垂直。传热管管壁结露区域受热面的换热管的形式可以是光管、针翅式鳍片管、H形肋片管，其中H形肋片管又可以是圆基管和椭圆基管，换热管的管束布置可以是顺排或错排，换热管的管束布置方向可以是水平或垂直。[0021 ] 本专利技术中，传热管管壁结露区域所有换热管均给予电气连接并接地后作为阳极板(收尘极)，同时，传热管管壁结露区域换热管的每I?3列管束前面迎着烟气来向布置一组阴极线(电晕极)，阴极线与换热管分别连接至高压电源的两个输出电极组成换热与粉尘静电吸附单元，直至将整个结露区域所有换热管组合完毕。本专利技术中，调整各电除尘单元的高压电源输出电压或阴极线与换热管的距离，使得阴极线与换热管之间的电场强度为后续电除尘器电场强度的50?80%。本专利技术中，传热管管壁结露区域换热管管束的进出口部位装有温度传感器，所加高压电场可根据烟气在管束上凝酸结露情况予以调节。本专利技术中，传热管管壁结露区域换热管管束上设置有粉尘击打除灰装置。本专利技术的特点为: (I)减少烟气处理量，提高除尘效率，减少细微粉尘排放。烟气温度降低后进行电除尘处理，一是减少烟气流量，降低烟速，有利细微粉尘的捕集，减少PM2.5的排放；二是减小粉尘的比电阻，使之处于电除尘的最佳效率区间，提高除尘效率。(2)除去烟气中SO3,降低粉尘比电阻。当烟气温度降到酸露点以下后，SO3将以酸雾的形式析出，在烟气含尘浓度较高、粉尘总表面积很大的环境下，为SO3在粉尘表面的凝结附着提供了良好的条件。碱性粉尘结露后不仅能吸附中和烟气中的SO3，而且还可降低粉尘的比电阻，进一步提高除尘效率。(3)最大限度回收利用烟气余热，提高经济效益。将烟气温度降到酸露点以下再进行后续除尘、脱硫处理，可以最大限度回收烟气热量。对采用烟气-水形式的换热装置所回收的烟气余热，根据实际条件可分别用于:烟气再热、加热凝结水、采暖供热等，所产生的经济效益可在短时间内收回系统改造成本。(4) 有效防止换热装置本身的低温酸腐蚀。换热装置烟气出口部分的传热管壁面温度降低至酸露点以下时，烟气侧的管壁壁面将产生凝酸结露，但在高压电场作用下不断有粉尘吸附在管壁上，通过碱性粉尘来中和所产生的酸露本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置，其特征在于在电站锅炉、工业锅炉烟气余热回收利用系统中，将设置在电除尘器上游的换热装置分为两个区域：传热管管壁非结露区域和传热管管壁结露区域；?在传热管管壁结露区域的换热管束上加设有高压电场；在传热管管壁结露区域设有粉尘击打除灰装置。

【技术特征摘要】
1.一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置，其特征在于在电站锅炉、工业锅炉烟气余热回收利用系统中，将设置在电除尘器上游的换热装置分为两个区域:传热管管壁非结露区域和传热管管壁结露区域； 在传热管管壁结露区域的换热管束上加设有高压电场；在传热管管壁结露区域设有粉尘击打除灰装置。2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于:所述传热管管壁结露区域与传热管管壁非结露区域的布置方式为如下3种之一:传热管管壁结露区域与传热管管壁非结露区域组合成一体，布置在电除尘器的上游烟道内；或者传热管管壁结露区域单独布置在电除尘器的上游烟道内的传热管管壁非结露区域之后；或者传热管管壁结露区域单独布置在电除尘器进口异径烟道接口内。3.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于:所述传热管管壁非结露区域受热面的换热管的形式是光管、针翅式鳍片管或H形肋片管，其中H形肋片管是圆基管或椭圆基管，换热管的管束布置是顺排或错排，布置方向是水平或垂直；所述传热管管壁结露区域受热面的换热管的形式是光管、针翅式鳍片管、H形肋片管，其中H形肋片管是圆基管或椭圆基管，换热管的管束布置是顺排或错排，布置方向是水平或垂直。4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于:所述传热管...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹绛敏，章卫，宋若槑，王启杰，
申请(专利权)人：上海和衡能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：