[发明专利]空气预热的经济性利用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及到由Kevin O’Boyle提出的美国专利申请“通过过剩空气预热的试剂干燥”并且通过参考结合该专利申请就如同其完整地在这里被描述。O’Boyle的专利申请在本专利申请的同一天提出并且两个申请归同一申请人所拥有。

技术领域

本发明涉及一种有效地捕获来自锅炉烟气输出的废热的系统。更特别地，本发明涉及一种捕获来自锅炉烟气输出的废热用于预热提供给锅炉的供给水的系统。

背景技术

许多发电系统通过由煤或油燃烧锅炉产生的蒸汽来提供能量。这些发电系统常常都组合有排气处理和热回收(EPHRS)系统以减少烟气的排放和/或回收由来自锅炉的烟气蒸汽排放的热能。

典型的发电系统通常为如图1所示的图中所描述的那样。图1示出一个发电系统10，其包含蒸汽发生系统25以及排气处理和热回收系统(EPHRS)15和排气烟囱90。蒸汽发生系统25包含锅炉26.

EPRS 15包含空气预热器50，颗粒去除系统70以及烟气洗涤器系统，这里示出的是湿式洗涤器系统80。颗粒去除系统70可以是，例如，静电沉淀器(ESP)，织物过滤器系统(袋滤室)或者类似的东西。强制通风(FD)扇60设置用于引导空气进入空气预热器50的冷侧。

空气预热器50为一种设计用于在空气被引导进入另一个过程(例如在锅炉26的燃烧室中燃烧)之前加热该空气的装置。空气预热器加热进入到锅炉26中的输入空气流A2通过来自锅炉的烟气流捕获/回收从锅炉26排放的热。通过从锅炉26的燃烧室排放的烟气(FG1)中回收热，能够提高锅炉26的热效率并且减少烟气FG4从烟囱90排出时损失的热量。

一般来说，期望的是降低烟气FG2在离开空气预热器50并且被引导进入处理装置之前的温度，处理装置例如，举例来说，是用作颗粒去除系统70的静电沉淀器(ESP)。通过增加流动进入空气预热器50中的空气流A1，可以从烟气流FG1中提取更多的热量并且由此进一步降低到达ESP 70的烟气流FG2的温度。

然而，这个过程也导致了可用的被加热空气的体积的增加。在典型的发电系统中，将全部的被加热空气流导入到锅炉26的燃烧室而不消极地影响锅炉26的效率通常是不可行的。

一种用于提高锅炉26的效率的替代是在锅炉26和空气预热器50之间引入“经济器”部分55。该经济器部分55为一种用于捕获来自空气流的热并且将该热转移到流体流中的类型的热交换器，该流体流例如，举例来说，是水。进一步，经济器典型地被设计成具有翅片管以提高换热。在锅炉中，经济器是换热装置，它将流体，通常为水，加热到该流体的沸点但是通常不会超过该流体的沸点。经济器之所以如此命名是因为它们可以利用流体流中的焓(这些流体流虽然热，但是没热到足以使其能够应用在锅炉里)由此回收更多的有用焓并且提高锅炉的效率。经济器为一种能够联接到锅炉26的装置，其通过利用从锅炉26中排放的烟气FG来预热/加热来自水源65的供给水WF实现节能。

图1示出经济器150配置成接受来自锅炉26的烟气流FG，并且将烟气流FG1传递到空气预热器50。在这个例子中，经济器55起到了将热从烟气流FG传递给提供给锅炉25的供给水WF的作用。这允许“被预热”水被引入到锅炉25中，由此减少了将锅炉水加热到期望温度的额外的热能的需求。

烟气流FG/FG1通常会包含一定数量水平的颗粒物质。这些颗粒物质典型地在烟气流FG2流经颗粒去除系统70后从烟气流中被移除。然而，直到烟气流经受颗粒去除操作，颗粒物质在烟气流中的存在率通常很高。由于经济器55在烟气流经受灰尘去除操作之前接收烟气流，如果在热交换元件之间的间隔不够大，颗粒就可能存留在经济器55的热交换元件之间。为了避免颗粒存留在热交换元件之间，重要的是经济器的热传递元件之间的间隔必须足够大以使得大多数的(如果不是全部的)颗粒物质自由地通过经济器55。这种大的间隔导致了效率的低下。

如果热传递元件之间的间隔比较小，那么太大而不能在经济器的热交换元件之间穿过的颗粒物质会被捕获并且开始累积在经济器55中。如果不采取措施移除/清理这些累积物，那么这种颗粒累积典型地将增加并且最终阻碍烟气流通过经济器55的流动。对烟气流的流动的阻碍降低了经济器55的效率。进一步，必须采取措施来清理来自经济器55的累积物以保持正常运行。这将导致维护时间和费用的增加。

当前，在利用废热的锅炉系统中存在着对高效热交换器的需求，其所需的维护少于现有技术的系统。

发明内容