[发明专利]新型烟气余热回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种火力发电厂锅炉排放的烟气或者其他工业锅炉的尾气余热回收系统。

背景技术

图1是锅炉烟气常规排放过程示意图，锅炉出口烟气经空预器、除尘器、引风机、增压风机后，进入湿式烟气脱硫塔，然后再经过烟囱排入大气。由于在酸性腐蚀环境中工作，所以湿式烟气脱硫塔一般都有很强的防腐能力。在湿式烟气脱硫塔中的高温烟气中含有的二氧化硫（SO₂），二氧化硫与石灰石（成分为碳酸钙）与水混合而成的浆液进行脱硫反应后，分离出固态石膏（经二水硫酸钙）和气态二氧化碳，由于进入湿式烟气脱硫塔的烟气的温度较高，其热量会将石灰石浆液中的水分蒸发为水蒸汽并随烟囱排放至大气，造成湿式烟气脱硫塔中水分的损失。

为了克服上述缺陷，现有技术一般是在火力发电厂锅炉或者其他工业锅炉上设置尾气余热回收系统（进行烟气余热回收），尾气余热回收的意义重大，这是因为烟气余热回收既可以使进入烟气脱硫塔的温度降低,减少对脱硫喷淋浆液中的水分的蒸发,降低水耗，同时又可以将烟气的余热加以利用。在尾气余热回收系统中，一般是在湿式烟气脱硫塔的烟气入口处安装烟气换热器，通过烟气换热器回收尾气余热，此外，也可在空预器至湿式烟气脱硫塔流程内的各设备（空预器、除尘器、引风机、增压风机、脱硫塔）之间任意设置。烟气换热器作为尾气余热回收系统的核心设备,决定着余尾气热回收系统的性能。

图2是传统的尾气余热回收系统的示意图（仅示意传统的尾气余热回收系统流程，未详细描述其换热形式），它有以下三个缺点。

1、传统的尾气余热回收系统的换热形式都是一次换热，即换热管管内为冷媒介质（一般为凝结水），管外为烟气，换热形式为烟气-冷媒水通过管壁间接换热，热量直接为冷媒水利用，它的缺点是烟气加热容易污染换热管中的冷媒水，由此影响到最终的余热使用装置的使用。

2、传统的尾气余热回收系统中的烟气换热器的结构不够合理，只要有一处换热管出现问题，则整个烟气换热器都需要停运以配合检修，所以非常不方便，需要改进。

3、传统的尾气余热回收系统中的烟气换热器中的换热管一般为普通不锈钢金属管材质，它的缺点一是由于换热管壁面温度远低于烟气酸露点，所以在换热器低温管束的壁面会产生酸露，造成低温腐蚀；二是现有的普通不锈钢金属管材质的烟气换热器不可能实现烟气的低温换热利用，即如果想尽量多的回收烟气热量，就必须尽量降低烟气温度，而与此同时，回收的烟气热量越多，则不锈钢金属管材质的换热管上的低温腐蚀现象就会愈加严重,使得换热管的寿命难以保证，也就是说，由于受低温腐蚀限制，现有的普通不锈钢金属管材质的烟气换热器不能将烟气余热吸收过多，须保证烟气温度在酸露点以上，所以只能吸收烟气中部分余热，仍有大量热能被烟气带入烟囱排放，经济效果不够显著；三是燃用燃煤等化石燃料的锅炉产生的烟气中含有一定量的烟尘，酸露与烟尘接触，结垢问题也不可避免，具体来说，就是当烟温降低，酸露出现时，烟气中烟尘与酸露结合生成硬质垢层，附着于换热管表面，以及管束支撑板等死角位置, 虽然为防止金属换热管外壁积灰，还会采用蒸汽吹扫装置，但由于换热面积的要求，使得管束布置紧密，即使采用蒸汽吹扫装置等措施，也难以彻底清理干净，垢层会越来越厚，最终使得换热器气侧阻力超过设计值，甚至造成机组停机。传统的尾气余热回收系统中的烟气换热器中的换热管还有一些是采用可以承受低温腐蚀的特种合金钢材质，但其高昂的价格难以让人接受，另外还有一些换热管采用金属管加防腐衬层的技术，例如烟气侧衬搪瓷，衬氟塑料，衬特氟龙涂料，喷涂二氧化硅（SiO₂）或氧化铝（Al₂O₃）等，但由于换热器本身前后温差较大，衬硬质材料的都难以避免地发生衬层开裂，导致内部金属管局部腐蚀，最终影响设备的安全运行，此外衬氟塑料还存在价格昂贵、导热系数很低、换热器体积巨大、以及结垢后人工清理时会造成外衬氟塑料管的破损并使内部金属管腐蚀的缺点。此外，传统的尾气余热回收系统中的烟气换热器中的换热管也有一些采用了完全由氟塑料材质制成的换热管，而这种烟气换热器的缺点是烟气换热器中的氟塑料管为柔性，在烟气的流动冲击下容易产生抖动并发生变形，不但非常容易损坏，而且换热效率也会随之变差。

发明内容