一种提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置及方法

摘要

本发明是一种提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置及方法，热力装置包括：锅炉本体、尾部烟气处理装置及净烟气加热装置，尾部烟气处理装置包括除尘器和湿法脱硫装置，锅炉烟气经过湿法脱硫装置后得到净烟气，净烟气通过净烟气加热装置加热后排入烟囱；该方法包括：通过旁路烟道调节挡板调节进入旁路烟道中的烟气量，利用旁路烟道内的热烟气加热空气加热器内的冷空气，将所得到的高温热空气送入到湿法脱硫装置之后的净烟气通道上，利用混合器将高温热空气与净烟气混合，将混合后的烟气温度加热到酸露点之上，通过烟囱排放。本发明利用热风作为传热媒介，将热烟气的能量转移到净烟气中，减轻烟囱腐蚀，扩大烟气扩散范围，防止电厂周边形成石膏雨。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置及方法。

背景技术

燃煤锅炉安装湿法脱硫装置净化烟气中的酸性气体是一种比较成熟的技术，在火 力发电厂得到了大量推广和应用，经过湿法脱硫后的净烟气携带少许水滴，处于饱和 状态，未被脱硫系统捕捉的SO3气体，在饱和湿烟气中容易溶解，形成硫酸，腐蚀脱 硫后面的烟道和烟囱。为了解决该问题，常规的方法采用蒸汽加热净烟气、设置小油 枪加热和烟气-烟气换热器(GGH)，然而，采用蒸汽加热，需要耗费蒸汽，由于采用 换热器交换热量，导致换热器发生腐蚀而失效；采用小油枪加热，需要将油枪布置在 净烟道内，不仅消耗优质燃料，而且湿烟气腐蚀小油枪及点火系统，可靠性不高；采 用GGH，利用原烟气加热净烟气，由于传热温差较小，回转式受热面的面积较大，并 且脱硫后的烟气中携带一定量的石膏等粉末，导致换热器波纹板堵塞，GGH运行阻力 过大，影响机组正常运行。

为了提高机组运行的可靠性，大多数电厂的设计脱硫系统时，取消了GGH，脱硫 后的湿烟气直接排放进入湿烟囱，设计时采取必要防腐措施，防止脱硫后烟道和烟囱 发生腐蚀；已经设置GGH的电厂，为了提高可靠性，拆除了GGH，导致后续的烟道和 烟囱发生低温腐蚀。目前，脱硫后净烟气不经过加热直接排放，无论烟道和烟囱是否 采取了防腐蚀措施，湿烟气中的酸性气体经过烟道和烟囱内壁上的冷凝液滴时被吸 收，形成强酸性液体，腐蚀并损坏了烟道和烟囱内壁的防磨材料，对烟道和烟囱造成 不可弥补的损伤，大大降低了机组运行可靠性，锅炉检修周期变短，烟道和烟囱的防 腐和维修费用增加。

另外，净烟气不经过加热直接排放，造成烟囱出口气流速度下降，湿烟气经过烟 囱提升作用减弱，气流向大气中上升的动力不足，很容易在电厂周边形成石膏雨和酸 性液滴沉降，电厂周边的环境遭受重大打击，难于满足电厂环境后评价要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置及方法，利 用热风作为传热媒介，将热烟气的能量转移到净烟气中，减轻烟囱腐蚀，扩大烟气扩 散范围，防止电厂周边形成石膏雨。

本发明的提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置，包括：锅炉本体、尾部烟气 处理装置、及净烟气加热装置，其中：尾部烟气处理装置包括除尘器和湿法脱硫装置， 锅炉烟气经过湿法脱硫装置后得到净烟气，所述净烟气通过净烟气加热装置加热后排 入烟囱。

其中所述锅炉本体包括锅炉炉膛1、尾部受热面2、尾部烟道3、回转式空气预 热器7及回转式空气预热器出口烟道8，在所述尾部烟道3中设置所述回转式空气预 热器7；

所述尾部烟气处理装置包括除尘器入口烟道9、除尘器15及湿法脱硫装置16， 在所述除尘器入口烟道9内设置有低压省煤器19；

所述净烟气加热装置包括旁路烟道5、空气加热器6、空气加热器出口烟道10 及变频风机14，在所述尾部烟道3上开设所述旁路烟道5，所述旁路烟道5的出口与 所述除尘器入口烟道9连通，在所述旁路烟道5入口处设置旁路烟道调节挡板4，所 述空气加热器6设置在所述旁路烟道中，所述变频风机14与所述空气加热器6的入 口相连通，在所述变频风机14出口处设置风门挡板13，所述空气加热器6的出口与 所述混合器17连通，所述混合器17设置于所述湿法脱硫装置16之后的净烟气通道 上，所述净烟气通道与烟囱18连通；

送风机12出口设置两个支路，其中一个支路与所述回转式空气预热器7连通， 另外一个支路与所述变频风机14的风门挡板13之后的管路连通，在所述另外一个支 路上设置冷风调节挡板11。

在所述空气加热器6的出口热风道上设置热风测量装置20及空气加热器出口空 气热电偶25，在所述送风机12出口的所述其中一个支路上设置送风测量装置21，在 所述回转式空气预热器出口烟道8上设置空气预热器出口烟气热电偶22，在所述空 气加热器出口烟道10上设置空气加热器出口烟气热电偶23，在所述回转式空气预热 器7之前的尾部烟道3上设置空气预热器入口烟气热电偶24，在所述净烟气通道位 于所述湿法脱硫装置16与所述混合器17之间的管路上设置脱硫系统出口净烟气热电 偶26，在所述净烟气通道上设置净烟气热电偶27。

所述尾部烟道3上还设有脱硝装置，所述旁路烟道5的入口开设在所述尾部受热 面2或脱硝SCR装置28之后，且位于所述回转式空气预热器7之前。

所述空气加热器6采用管箱结构，烟气和空气通过空气加热器6交换热量，烟气 温度降低，空气温度提高，根据烟道的位置和几何形状布置多个回程，各个回程之间 通过连接烟道和连接风道进行连接，并在管箱两端风道内布置有导向装置，调节内部 气流分布和流向。

所述管箱采用立式布置，管内流通的工质为热烟气，管外为冷空气。

所述管箱采用卧式布置，管内流通的工质为冷空气，管外为热烟气横向冲刷受热 面管排。

所述管箱的管子采用三维肋片管，管子内表面和外表面均为三维肋片结构。

所述三维肋片管的肋片与基管之间紧密连接，采用内外刀具在数控车床上加工的 工艺，直接从作为基管的光管上切割从而形成内外肋片结构。

本发明还提出一种提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力方法，其中：通过旁路烟 道调节挡板4调节进入旁路烟道5中的烟气量，利用旁路烟道5内的热烟气加热空气 加热器6内的冷空气，将所得到的高温热空气送入到湿法脱硫装置16之后的净烟气 通道上，利用混合器17将高温热空气与净烟气混合，将混合后的烟气温度加热到酸 露点之上，通过烟囱18排放。

在空气加热器6出口热风道上设置热风测量装置20，检测进入空气加热器6的 风量。

当变频风机14运行时，打开风门挡板13并关闭冷风调节挡板11，通过调节变 频风机14的频率，控制进入空气加热器6中的冷空气量。

当变频风机14不运行时，关闭风门挡板13并打开冷风调节挡板11，通过调节 冷风调节挡板11的开度，控制进入空气加热器6中的冷空气量。

在所述送风机12出口的所述一个支路上设置送风测量装置21，锅炉运行时，调 节送风机12的出力，通过送风测量装置21检测送入锅炉炉膛中的送风量，参与锅炉 的风量调节。

进入到所述混合器17中的高温热空气的量占锅炉总风量的5～15％。

所述回转式空气预热器出口烟道8与所述空气加热器出口烟道10的烟气汇合在 一起，进入除尘器入口烟道9内。

所述低压省煤器19将烟气温度降低到酸露点之下，充分回收烟气余热。

利用混合器17将高温热空气与净烟气混合，将混合后的烟气温度在饱和温度的 基础上提升15～25℃。

将所述混合器17的表面做成流线型，使得净烟气和高温热空气充分混合的同时， 减少流动阻力。

所述旁路烟道调节挡板4的控制根据不同的锅炉负荷，设定旁路烟道调节挡板4 的开度值，并将混合器17后的烟气温度与温度设定值比较后的偏差信号反馈给旁路 烟道调节挡板4，调节进入旁路烟道5中的烟气流量。

所述冷风调节挡板11或变频风机14的调节先根据锅炉负荷得到一个加热风量设 定值，所述加热风量是指进入到所述混合器17中的高温热空气的流量，再根据所述 回转式空气预热器7出口烟气温度与旁路烟道5出口烟气温度偏差信号来微调冷风调 节挡板11开度或变频风机14频率，调节进入空气加热器6中的冷空气量。

本发明的提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置及方法，能清除烟气中的腐蚀 气体，降低烟气腐蚀并损坏了烟道和烟囱内壁的防磨材料，提高了机组运行可靠性， 从而延长锅炉检修周期，降低烟道和烟囱的防腐和维修费用，减少生产成本。

另外，在本发明中，通过对净烟气加热后排放，能防止烟囱出口气流速度下降， 确保湿烟气经过烟囱提升作用，使气流向大气中上升的动力充足，避免在电厂周边形 成石膏雨和酸性液滴沉降，从而保护电厂周边的环境，满足节能环保的要求。

总之，本发明利用热风作为传热媒介，将热烟气的能量转移到净烟气中，提高锅 炉排烟的过热度，减轻烟囱腐蚀，抬升烟囱出口气流高度，扩大烟气扩散范围，防止 电厂周边形成石膏雨。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法(锅炉不带SCR装置)示意图；

图2为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法(锅炉带SCR装置)示意图；

图3为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法热工测量及控制示意图。

附图标记说明：

1.锅炉炉膛；2.尾部受热面；3.尾部烟道；4.旁路烟道调节挡板；5.旁路烟 道；6.空气加热器；7.回转式空气预热器；8.回转式空气预热器出口烟道；9.除尘 器入口烟道；10.空气加热器出口烟道；11.冷风调节挡板；12.送风机；13.风门挡板； 14.变频风机；15.除尘器；16.湿法脱硫装置；17.混合器；18.烟囱；19.低压省煤器； 20.热风测量装置；21.送风测量装置；22.空气预热器出口烟气热电偶；23.空气加热 器出口烟气热电偶；24.空气预热器入口烟气热电偶；25.空气加热器出口空气热电偶； 26.脱硫系统出口净烟气热电偶；27.混合后净烟气热电偶；28.脱硝SCR装置。

具体实施方式

图1为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法(锅炉不带SCR装置)示意图； 图2为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法(锅炉带SCR装置)示意图；图3 为本发明的提高净烟气温度的热力装置及方法热工测量及控制示意图。

本发明提出的提高锅炉湿法脱硫净烟气温度的热力装置，包括：锅炉本体、尾部 烟气处理装置及净烟气加热装置，其中：尾部烟气处理装置包括除尘器和湿法脱硫装 置，锅炉烟气经过所述湿法脱硫装置后得到净烟气，所述净烟气通过所述净烟气加热 装置加热后排入烟囱。

如图1所示，所述锅炉本体包括锅炉炉膛1、尾部受热面2、尾部烟道3、回转 式空气预热器7及回转式空气预热器出口烟道8，在所述尾部烟道3中设置所述回转 式空气预热器7；

所述尾部烟气处理装置包括除尘器入口烟道9、除尘器15及湿法脱硫装置16， 在所述除尘器入口烟道9内设置有低压省煤器19；

所述净烟气加热装置包括旁路烟道5、空气加热器6、空气加热器出口烟道10 及变频风机14，在所述尾部烟道3上开设所述旁路烟道5，所述旁路烟道5的出口与 所述除尘器入口烟道9连通，在所述旁路烟道5入口处设置旁路烟道调节挡板4，所 述空气加热器6设置在所述旁路烟道中，所述变频风机14与所述空气加热器6的入 口相连通，在所述变频风机14出口处设置风门挡板13，所述空气加热器6的出口与 所述混合器17连通，所述混合器17设置于所述湿法脱硫装置16之后的净烟气通道 上，所述净烟气通道与所述烟囱18连通；

送风机12出口设置两个支路，其中一个支路与所述回转式空气预热器7连通， 另外一个支路与所述变频风机14的风门挡板13之后的管路连通，在所述另外一个支 路上设置冷风调节挡板11。

进一步地，在所述空气加热器6的出口热风道上设置热风测量装置20及空气加 热器出口空气热电偶25，在所述送风机12出口的所述其中一个支路上设置送风测量 装置21，在所述回转式空气预热器出口烟道8上设置空气预热器出口烟气热电偶22， 在所述空气加热器出口烟道10上设置空气加热器出口烟气热电偶23，在所述回转式 空气预热器7之前的尾部烟道3上设置空气预热器入口烟气热电偶24，在所述净烟 气通道位于所述湿法脱硫装置16与所述混合器17之间的管路上设置脱硫系统出口净 烟气热电偶26，在所述净烟气通道上设置净烟气热电偶27。如图所示，优选净烟气 热电偶27位于所述混合器17与所述烟囱18之间。

请一并参见图2，所述尾部烟道3上还设有脱硝装置，所述旁路烟道5的入口开 设在所述尾部受热面2或脱硝SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还 原法)装置28之后，且位于所述回转式空气预热器7之前。

较佳地，所述空气加热器6采用管箱结构，烟气和空气通过空气加热器6交换热 量，烟气温度降低，空气温度提高，根据烟道的位置和几何形状布置多个回程，各个 回程之间通过连接烟道和连接风道进行连接，并在管箱两端风道内布置有导向装置， 调节内部气流分布和流向。

其中，所述管箱采用立式布置，管内流通的工质为热烟气，管外为冷空气。或者， 所述管箱采用卧式布置，管内流通的工质为冷空气，管外为热烟气横向冲刷受热面管 排。

当然，管箱的具体不限于上述结构形式，比如，所述管箱的管子采用三维肋片管， 管子内表面和外表面均为三维肋片结构。其中，所述三维肋片管的肋片与基管之间紧 密连接，采用内外刀具在数控车床上加工的工艺，直接从作为基管的光管上切割从而 形成内外肋片结构。

在本发明中，通过旁路烟道调节挡板4调节进入旁路烟道5中的烟气量，利用旁 路烟道5内的热烟气加热空气加热器6内的冷空气，将所得到的高温热空气送入到湿 法脱硫装置16之后的净烟气通道上，利用混合器17将高温热空气与净烟气混合，将 混合后的烟气温度加热到酸露点之上，通过烟囱18排放。其中，优选，进入到所述 混合器17中的高温热空气的量占锅炉总风量的5～15％。

本发明的实施方式参见图1-3，在空气预热器7入口烟道上通过旁路烟道5抽取 一部分烟气，加热空气形成热风，将热风送入到湿法脱硫装置16后的净烟气烟道中， 经过混合器17将热风和净烟气进行混合，提高净烟气温度后再排入烟囱18。设置空 气预热器旁路烟道5，通过旁路烟道调节挡板4调节一部分烟气进入旁路烟道5，在 旁路烟道5中设置空气加热器6，将热量由高温烟气交换给冷风，该冷风从锅炉送风 机12出口引入，通过冷风调节挡板11调节进入管式空气加热器6中的冷风量，也可 以配置相对独立的送风系统，通过变频风机14控制风量。经过换热的低温烟气与空 气预热器出口的烟气混合，一起进入除尘器入口烟道9。在除尘器入口烟道9中布置 低压省煤器19，回收混合烟气的热量，弥补由于热风加热净烟气所带来的机组效率 下降。

在锅炉尾部受热面2或脱硝SCR装置28与空气预热器7之间的尾部烟道3上向 外连接一个旁路烟道5，旁路烟道5入口设置有旁路调节烟气挡板4，在旁路烟道5 中布置有空气加热器6，利用烟气加热空气得到较高温度的热风，通过热风道连接到 湿法脱硫装置16后的空气烟气混合器17，该空气烟气混合器17布置在脱硫出口的 净烟道上，将热风混合到净烟气中，提升净烟气温度，使得进入烟囱18的净烟气处 于过热状态。

空气加热器6布置在旁路烟道5中，采用管式换热管，可以是强化传热管。根据 烟道的大小和走向，布置方式采用立式或者卧式。为了防止受热面积灰，空气加热器 6沿着高度方向可以分为多个回程，并设置吹灰装置。

进入空气加热器6中的空气既可以从送风机12出口冷风道上接入，通过冷风调 节挡板11控制冷风量，也可以通过独立设置的变频风机14提供冷风，在变频风机 14出口设置风门挡板13，保证两个冷风道之间的切换。当变频风机14运行时，打开 风门挡板13并关闭冷风调节挡板11，通过调节变频风机14的频率，控制进入空气 加热器6中的冷空气量；当变频风机14不运行时，关闭风门挡板13并打开冷风调节 挡板11，通过调节冷风调节挡板11的开度，控制进入空气加热器6中的冷空气量。 并且，优选所述冷风调节挡板11或变频风机14的调节先根据锅炉负荷得到一个加热 风量设定值，所述加热风量是指进入到所述混合器17中的高温热空气的流量，再根 据所述回转式空气预热器7出口烟气温度与旁路烟道5出口烟气温度偏差信号来微调 冷风调节挡板11开度或变频风机14频率，调节进入空气加热器6中的冷空气量。

旁路烟道5中的热烟气经过空气加热器6降低温度后，经过空气加热器出口烟道 8与空气预热器7出口烟道汇集在一起，进入除尘器入口烟道9。

在除尘器入口烟道9上布置有低压省煤器19，将烟气温度降低到酸露点之下， 充分回收烟气余热，一方面深度利用锅炉排烟的余热，提高机组的效率，另一个方面 降低了飞灰的比电阻，降低了烟气体积流量，从而提高除尘效率和降低尾部设备处理 烟气时的难度。该低压省煤器19采用外三维肋片管技术，提高烟气侧的换热能力， 从而提高低压省煤器19与烟气之间的换热系数，减少受热面重量。

在工作时，还可利用混合器17将高温热空气与净烟气混合，将混合后的烟气温 度在饱和温度的基础上提升15～25℃。另外，将所述混合器17的表面做成流线型， 使得净烟气和高温热空气充分混合的同时，减少流动阻力。

在锅炉送风机12出口上布置有送风测量装置21，位于分支冷风道和空气预热器 7之间。在空气加热器6出口风道上布置有热风测量装置20，用于测量加热净烟气的 热风量。即，在所述送风机12出口的所述一个支路上设置送风测量装置21，锅炉运 行时，调节送风机12的出力，通过送风测量装置21检测送入锅炉炉膛中的送风量， 参与锅炉的风量调节。

请一并参见图3，在空预器入口尾部烟道3和空预器出口烟道8分别布置有测量 烟气温度的热电偶，在旁路烟道5的出口布置有测量烟气温度的热电偶23，在湿法 脱硫装置16出口至混合器17之间的烟道上布置有测量测量净烟气的热电偶26，在 混合器17至烟囱之间的烟道上布置有测量加热后净烟气的热电偶27，在空气加热器 6出口至风量测量装置之间布置有热电偶25。

运行中，根据不同的锅炉负荷，调节旁路烟道调节挡板4，控制进入旁路烟道5 中的烟气量，根据混合器17后的净烟气温度与设定值比较，偏差信号反馈给冷风调 节挡板11或者变频风机14，并作为烟气烟道调节挡板4的细调信号；将旁路烟道5 出口烟气温度与空气预热器出口烟气温度进行比较，偏差信号作为冷风调节挡板11 或者变频风机14的细调信号。将空气预热器7出入口烟气温度差和净烟气混合器17 前后温度差作为热量信号，直接作用于旁路烟道调节挡板4和冷风调节挡板11或者 变频风机14。

其中，对所述旁路烟道调节挡板4的控制可根据不同的锅炉负荷，设定旁路烟道 调节挡板4的开度值，并将混合器17后的烟气温度与温度设定值比较后的偏差信号 反馈给旁路烟道调节挡板4，调节进入旁路烟道5中的烟气流量。

例如，对于660MW超临界机组，当机组满负荷运行时，从变频风机14将25℃的 空气增压到3～4kPa，风量控制在234.43 Nm³/h，进入空气加热器6后被加热到365 ℃，通过出口热风道引入到烟气混合器17；从锅炉尾部受热面2或者脱硝SCR装置 28后的烟道中，其烟气温度为379℃，流量为1980.87kNm³/h，通过旁路烟道5的旁 路烟道调节挡板4分流调节，控制进入旁路烟道5的烟气流量296.14kNm³/h，经过空 气加热器6与冷空气交换热量后，温度降低到131℃，与主烟道中空气预热器7后的 烟气进行混合进入除尘器入口烟道9中的低压省煤器19，继续放出热量后温度降低 到95℃，处于酸露点之下的烟气进入除尘器15。锅炉烟气经过湿法脱硫装置16后的 净烟气温度为48.4℃，与365℃的热风进行混合后净烟气温度提高到80℃，然后进 入烟囱18排放。

本发明利用热风作为传热媒介，将热烟气的能量转移到净烟气中，提高锅炉排烟 的过热度，减轻烟囱腐蚀，抬升烟囱出口气流高度，扩大烟气扩散范围，防止电厂周 边形成石膏雨。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改， 均应属于本发明保护的范围。