[发明专利]基于双U型管壳式换热器的烟气余热回收装置及烟气余热回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双U型管壳式换热器的烟气余热回收装置及烟气余热回收方法，主要用于燃煤电站锅炉领域，能够回收烟气余热且减少电站锅炉污染物排放。

背景技术

国内很多燃煤电站锅炉由于设计制造、运行调整、煤种变更等诸多原因，导致锅炉排烟温度严重偏离了设计值，约高于设计值20℃-50℃。排烟温度偏高导致排烟热损失增加，锅炉效率降低，从而直接影响火电机组运行经济性，不利于节能。排烟温度升高，还会引起飞灰比电阻和烟气量增大，从而降低电除尘器的除尘效率，不利于环保。

为克服上述问题，国内外出现了形式多样的烟气余热回收装置，比较典型的有低温省煤器和卧式相变换热器。低温省煤器是一种布置在锅炉尾部烟道内的换热器，烟气在换热管外放热，凝结水在换热管内吸热。低温省煤器可由有效地降低锅炉尾部烟温，回收烟气余热，但是凝结水直接在换热管内换热，由于凝结水入口水温度通常低于烟气酸露点，导致换热管最低壁温低于烟气酸露点，易使换热管排发生低温腐蚀，为了减缓低温腐蚀速率，换热管排需使用成本更昂贵的防腐材料。如公开号为CN104964266A的中国专利中，公开了一种烟气锅炉余热利用系统，即为低压省煤器系统，该系统就存在低温腐蚀的问题。卧式相变换热器的主体由烟气换热管排和管壳式换热器构成，通过控制烟气换热管排的最低壁温，使其高于烟气酸露点，来保证烟气换热管排不腐蚀、不结露。但是，管壳式换热器常见的结构形式只有固定管板式和单U型管式。为了保证管壳式换热器管内凝结水的湍流换热效果，凝结水流速有最低限制值，当管壳式换热器管内的凝结水流量很小时，在凝结水流速满足要求的情况下，换热管必须很长，这使得整个管壳式换热器过于狭长，换热管排刚性变差，不利于换热管排以及整个管壳式换热器的刚性支撑，且影响外形美观。又如公开号为CN101907413A的中国专利中，公开了一种卧式相变换热器，该卧式相变换热器采用的是单U型管式的管壳式换热器，该卧式相变换热器用于回收烟气余热，可以完全避免烟气换热管排的酸腐蚀现象。当可回收的烟气余热量较多时，该卧式相变换热器比较适用，但是当可回收的烟气余热量较少时，加热的凝结水量也较小，采用该形式的烟气余热回收装置，会使得U型管束长度过长，整个管壳式换热器过于狭长，换热管排刚性变差，不利于换热管排以及整个管壳式换热器的刚性支撑，且影响外形美观。

综上所述，目前还没有一种可以在被加热的凝结水流量较小时，既能保证烟气换热管排完全避免低温腐蚀，又能保证管壳式换热器不易发生泄露的烟气余热回收装置及烟气余热回收方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，在凝结水流量较小时，既能保证烟气换热管排完全避免低温腐蚀，又能保证管壳式换热器不易发生泄露的基于双U型管壳式换热器的烟气余热回收装置及烟气余热回收方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于双U型管壳式换热器的烟气余热回收装置的结构特点在于：包括换热器壳体、管板、进水接管、出水接管、蒸汽进口接管、上升管、上升管集箱、冷凝液出口接管、下降管、下降管集箱、烟气换热管排、双U型管束、液位计和分程隔板，所述换热器壳体内为一个卧式放热腔，所述管板安装在换热器壳体内，该管板将换热器壳体分成左段和右段并将换热器壳体内的卧式放热腔分隔成独立的左腔和右腔，所述进水接管和出水接管均安装在换热器壳体的左段，该进水接管和出水接管分别安装在换热器壳体的顶部和底部并且均与换热器壳体内的左腔相连通，所述蒸汽进口接管安装在换热器壳体上，该蒸汽进口接管与换热器壳体内的右腔相连通，所述上升管的一端与蒸汽进口接管连接，该上升管的另一端与上升管集箱连接，所述冷凝液出口接管安装在换热器壳体的底部，该冷凝液出口接管与换热器壳体的右腔相连通，所述下降管的一端与冷凝液出口接管连接，该下降管的另一端与下降管集箱连接，所述烟气换热管排的一端通过上升管集箱与上升管连接，该烟气换热管排的另一端通过下降管集箱与下降管连接，所述双U型管束通过管板固定在换热器壳体的右腔内，该双U型管束由上下两组U型管束组成，所述液位计安装在换热器壳体上，该液位计中的上接管和下接管均与换热器壳体的右腔相连通，所述分程隔板安装在换热器壳体的左腔内，该分程隔板将换热器壳体的左腔从上至下依次分隔成低温腔、中温腔和高温腔。由此使得该烟气余热回收装置可以在被加热的凝结水流量较小时，既能保证烟气换热管排完全避免低温腐蚀，又能保证管壳式换热器不易发生泄露。

作为优选，本发明所述蒸汽进口接管安装在换热器壳体的顶部。

作为优选，本发明所述蒸汽进口接管的数量为四根。