CN107687766A - 一种碳素煅烧炉烟气冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及余热回收领域，尤其涉及一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、省煤器、烟气换热器、脱硫塔，由煅烧炉产生的烟气依次通过一级锅炉、二级锅炉、省煤器、烟气换热器，经脱硫塔处理后排空。本发明涉及的煅烧炉烟气冷却系统，将烟气温度冷却至100℃以下，在降低排烟温度的同时实现了烟气余热回收，同时提高了脱硫效率，降低了脱硫水耗。本发明涉及的烟气换热器采用直通道结构换热器，可解决烟气积灰造成的流道堵塞与腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收领域，尤其涉及一种碳素煅烧炉烟气冷却系统。
背景技术
碳素是一种铝工业原料，主要用于生产电解铝，随着国内铝用量的持续增加，电解铝需求逐年增加，造成巨大的碳素需求缺口。石油焦煅烧是生产碳素的主要工艺。
我国石油焦煅烧以罐式煅烧炉和回转窑为主，罐式煅烧炉是我国最早采用的一种煅烧设备,能够煅烧不同挥发份含量的生石油焦,具有锻烧料质量稳定,炭质烧损率低，煅后焦的堆积密度高,操作简单、维护工作量小、连续生产周期长等优点，因此广泛应用于大、中小炭素厂和铝用炭素行业中。
罐式煅烧炉在煅烧过程产生大量烟气，温度通常高达950℃以上，大多采用余热锅炉或者余热锅炉+省煤器方式进行余热回收。由于罐式煅烧炉烟气含硫量较高且含有大量烟尘，烟气露点温度高，易于结露和积灰，为避免烟气结露造成的积灰与腐蚀，烟气的排烟温度通常需要控制在200℃～180℃，个别情况下排烟温度在160℃左右。
随着环保要求的提高，需要对烟气的粉尘量及SO2等污染物进行控制，目前常用处理方法为采用湿法脱硫(FGD)，为解决腐蚀问题，脱硫系统多采用玻璃鳞片防腐，而当烟气温度高于160℃时，玻璃鳞片会发生爆裂，当烟气温度高于180℃时，玻璃鳞片爆裂脱落现象尤为严重，为了解决这一问题，需要脱硫塔之前设计烟气喷淋降温设施，不仅造成脱硫电耗、水耗巨大，而且装置常常因喷淋管堵塞而停车，无法长周期平稳运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，在解决烟气腐蚀与积灰的前提下，将煅烧炉烟气温度冷却至100℃以下，取消脱硫塔前的喷淋设施，降低装置水耗与电耗，提高系统热效率，实现烟气降温与烟气余热回收，提高系统操作可靠性与安全性。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，包括烟气通路及水汽循环冷却回路，其中
所述烟气通路上依次设于煅烧炉与脱硫塔之间的一级锅炉、二级锅炉、汽轮机、省煤器、烟气换热器，煅烧炉产生的烟气沿烟气通路依次通过一级锅炉,二级锅炉，省煤器的烟气通道，烟气换热器的烟气通道后进入脱硫塔；
所述水汽循环冷却回路包括通过蒸汽管路与一级锅炉和二级锅炉连接的汽轮机，通过乏汽管路与汽轮机连接的凝汽器，设于凝汽器与省煤器之间的凝水入口管路及连接省煤器与一级锅炉和二级锅炉的凝水回水管路；
一级锅炉与二级锅炉排出的蒸汽沿进入汽轮机，汽轮机所产生乏汽进入凝汽器，凝汽器所产生的凝水进入省煤器，省煤器的流出的凝水进入一级锅炉与二级锅炉；
所述烟气换热器的冷源媒介通道两端分别连接用于将热媒导入的热媒进入管道及用于将热媒导出的热媒导出管道。
优选的，所述热媒进入管道与热媒导出管道连通，形成闭式循环，且热媒进入管道上设有循环泵，热媒导出管道上设有取热换热器，所述取热换热器的热源媒介通道连通热媒导出管道，取热换热器的冷源媒介通道通入取热媒介；所述取热换热器数量为1个或者多个；所述多个取热换热器的连接方式为串联或者并联。
优选的，所述烟气换热器的冷源媒介通道一端与凝水入口管路相连，另外一端与凝水回水管路相连。
优选的，所述煅烧炉的数量为多台，所述一级锅炉的数量有多台，所述二级锅炉有多台，所述煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉之间的连接方式为串联、并联中的一种或者组合。
优选的，所述烟气换热器为直通道结构换热器，所述直通道结构换热器的传热元件为波纹板片，所述波纹板片的烟气侧波纹深度小于烟气侧板间流道，所述板片组叠后在烟气侧形成无触点直通流道。
一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，包括烟气通路及除盐水通路，其中
所述烟气通路上依次设于煅烧炉与脱硫塔之间的一级锅炉、二级锅炉、省煤器、烟气换热器，煅烧炉产生的烟气沿烟气通路依次通过一级锅炉,二级锅炉，省煤器的烟气通道，烟气换热器的烟气通道后进入脱硫塔；
所述除盐水通路入口管路分别连接省煤器和烟气换热器的冷源媒介入口通道，所述除盐水出口管路分别连接省煤器和烟气换热器的冷源媒介出口通道，除盐水出口管路分别连接一级锅炉和二级锅炉，产生蒸汽后离开烟气冷却系统。
优选的，所述烟气换热器为直通道结构换热器，所述直通道结构换热器的传热元件为波纹板片，所述波纹板片的烟气侧波纹深度小于烟气侧板间流道，所述板片组叠后在烟气侧形成无触点直通流道。
本发明的有益效果是：
通过在碳酸煅烧炉烟气系统中设置烟气冷却系统，革新了原有煅烧炉烟气冷却系统，取消了烟气喷淋设施，将烟气排烟温度降低至100℃以下，按照煅烧炉排烟烟气温度950℃、省煤器出口烟气温度160℃计算，热回收效率提高5.3％，脱硫水耗降低57％，脱硫系统电耗也相应降低，同时由于烟气温度降低，脱硫效率提高。与现有技术相比，本发明具有如下创新性与新颖性：
1)烟气温度降低至100℃以下，脱硫效率提高，脱硫水耗、电耗降低；
2)深度利用烟气余热，将省煤器出口烟气的余热用于加热凝水或除盐水，减少锅炉热负荷，提高系统的整体热效率；
3)综合利用烟气余热，将省煤器出口烟气的余热用于加热热媒，实现烟气余热回收利用；
4)烟气换热器采用直通道结构换热器，避免了烟气中酸露在换热器内聚集与积灰，解决了因积灰产生的腐蚀与流道堵塞问题，实现排烟温度低至100℃以下。
附图说明
图1是发明的系统示意图。
图2是原有烟气冷却系统示意图。
图3是构成本发明的另外一种实施案例。
图4是构成本发明的另外一种实施案例。
图5是构成本发明的另外一种实施案例。
图6是构成本发明的另外一种实施案例。
图7是构成本发明的烟气换热器的波纹板片结构示意图。
图中：
1.烟气换热器，2.波纹板片
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1，本发明包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、烟气换热器及脱硫塔，来自煅烧炉的烟气依次通过一级锅炉、二级锅炉、烟气换热器，最后经脱硫塔处理为烟气后排空。烟气换热器的一侧通道为烟气通道，另外一侧为热媒通道，热媒吸取烟气热量后将烟气热量带走，可用于加热凝水、采暖水或用于其他需要供热的应用场合，烟气降温后进入脱硫塔，无需在脱硫塔前设置烟气喷淋降温设施，大幅降低水耗及电耗，同时烟气余热被最大限度回收利用。
当煅烧炉烟气由180℃降至100℃时，烟气中的酸会结露，当烟气流道内的流场不均匀或者发生变化时，烟气的雾滴夹带能力变弱，酸性雾滴便会沉降至传热元件表面，一旦酸性雾滴附着在传热元件表面，烟气中的粉尘会迅速在酸性雾滴处集结并结垢，进而产生腐蚀，因此现有技术中的省煤器及烟气换热器通常需要控制排烟温度在180℃以上以避免烟气结露。
参照图7，在本发明中的烟气换热器1为直通道结构换热器，所述直通道结构换热器的传热元件为波纹板片2，所述波纹板片的烟气侧C的波纹深度B小于烟气侧板板间流道深度A，所述板片组叠后在烟气侧C形成无触点直通流道。在烟气换热器无触点的直通流道内，烟气侧流道内流动场均匀，可以充分保证烟气对酸性雾滴的夹带能力，也不会附着在传热元件表面，酸性雾滴被粉尘均匀包围并被烟气夹带流出烟气换热器，避免了因烟尘积灰而造成堵塞与腐蚀，所以即使烟气温度降低至100℃以下，也能保证系统安全可靠运行。
参照图2，该系统为现有技术中的煅烧炉烟气冷却系统图，包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、汽轮机、省煤器、喷淋降温管及脱硫塔，省煤器出口的烟气温度仍在180℃左右，不能直接进入脱硫塔进行脱硫处理，需要在脱硫塔前设置喷淋降温管，由于烟气温度较高，喷淋降温水耗及电耗较大，且喷淋管极易发生堵塞，装置长周期操作稳定性较差。
参照图3并结合图1，构成本发明的烟气冷却系统，煅烧炉、一级锅炉的数量为多个，一级锅炉的烟气汇集在一起后进入二级锅炉。
参阅图4，构成本发明的烟气冷却系统，包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、汽轮机、省煤器、烟气换热器、脱硫塔、凝汽器。一级锅炉和/或二级锅炉产生的蒸汽经蒸汽轮机发电后进入凝汽器后冷却为凝水，凝水进入烟气换热器凝水通道，被烟气加热后进入一级锅炉和/或二级锅炉，继续产生蒸汽，蒸汽再次进入汽轮机后在凝汽器内冷却为凝水，形成闭路循环。
参阅图5，构成本发明的烟气冷却系统，包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、汽轮机、凝汽器、省煤器、烟气换热器、脱硫塔、取热换热器、循环泵。所述烟气换热器的一侧为通过烟气的烟气通道，另外一侧为通过热媒循环回路中热媒的热媒通道，所述热媒循环回路由循环泵驱动，在热媒循环回路上设有取热换热器。来自煅烧炉的烟气依次通过一级锅炉、二级锅炉、烟气换热器，最后经脱硫塔处理为烟气后排空，由循环泵渠东的热媒依次通过烟气换热器、取热换热器，再回到烟气换热器而形成闭路循环，热媒吸收烟气的热量后，在取热换热器中将热量传递给取热媒介而实现烟气余热回收。
参阅图6，构成本发明的烟气冷却系统，包括煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉、省煤器、烟气换热器、脱硫塔、凝汽器。除盐水被烟气加热后进入一级锅炉和/或二级锅炉产生蒸汽，利用烟气的余热加热了除盐水，降低了过滤的热负荷，提高了系统的整体热效率，降低了系统的能耗。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，包括烟气通路及水汽循环冷却回路，其中
所述烟气通路上依次设有设于煅烧炉与脱硫塔之间的一级锅炉、二级锅炉、汽轮机、省煤器、烟气换热器，煅烧炉产生的烟气沿烟气通路依次通过一级锅炉,二级锅炉，省煤器的烟气通道，烟气换热器的烟气通道后进入脱硫塔；
所述水汽循环冷却回路包括通过蒸汽管路与一级锅炉和二级锅炉连接的汽轮机，通过乏汽管路与汽轮机连接的凝汽器，设于凝汽器与省煤器之间的凝水入口管路及连接省煤器与一级锅炉和二级锅炉的凝水回水管路；
一级锅炉与二级锅炉排出的蒸汽沿进入汽轮机，汽轮机所产生乏汽进入凝汽器，凝汽器所产生的凝水进入省煤器，省煤器的流出的凝水进入一级锅炉与二级锅炉；
所述烟气换热器的冷源媒介通道两端分别连接用于将热媒导入的热媒进入管道及用于将热媒导出的热媒导出管道。
2.根据权利要求1中任一项所述的一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，所述热媒进入管道与热媒导出管道连通，形成闭式循环，且热媒进入管道上设有循环泵，热媒导出管道上设有取热换热器，所述取热换热器的热源媒介通道连通热媒导出管道，取热换热器的冷源媒介通道通入取热媒介；所述取热换热器数量为1个或者多个；所述多个取热换热器的连接方式为串联或者并联。
3.根据权利要求1中任一项所述的一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，所述烟气换热器的冷源媒介通道一端与凝水入口管路相连，另外一端与凝水回水管路相连。
4.根据权利要求1—3中任一项所述的一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，所述煅烧炉的数量为多台，所述一级锅炉的数量有多台，所述二级锅炉有多台，所述煅烧炉、一级锅炉、二级锅炉之间的连接方式为串联、并联中的一种或者组合。
5.根据权利要求1—3中任一项所述的一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，所述烟气换热器为直通道结构换热器，所述直通道结构换热器的传热元件为波纹板片，所述波纹板片的烟气侧波纹深度小于烟气侧板间流道，所述板片组叠后在烟气侧形成无触点直通流道。
6.一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，包括烟气通路及除盐水通路，其中
所述烟气通路上依次设于煅烧炉与脱硫塔之间的一级锅炉、二级锅炉、省煤器、烟气换热器，煅烧炉产生的烟气沿烟气通路依次通过一级锅炉,二级锅炉，省煤器的烟气通道，烟气换热器的烟气通道后进入脱硫塔；
所述除盐水通路入口管路分别连接省煤器和烟气换热器的冷源媒介入口通道，所述除盐水出口管路分别连接省煤器和烟气换热器的冷源媒介出口通道，除盐水出口管路分别连接一级锅炉和二级锅炉，产生蒸汽后排出。
7.根据权利要求6所述的一种碳素煅烧炉烟气冷却系统，其特征在于，所述烟气换热器为直通道结构换热器，所述直通道结构换热器的传热元件为波纹板片，所述波纹板片的烟气侧波纹深度小于烟气侧板间流道，所述板片组叠后在烟气侧形成无触点直通流道。
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