[发明专利]一种燃煤锅炉含SO3烟气的换热装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电站锅炉、工业锅炉烟气余热回收利用技术领域，具体涉及一种电站锅炉、工业锅炉的烟气换热装置及方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提出的燃煤锅炉含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。

本发明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。

本发明中，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℃至酸露点以下，然后进入下游的电除尘器除尘。

本发明中，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。