烟气余热回收利用装置

钻井柴油机烟气余热回收利用装置

申请号/专利号：200920139896

本实用新型公开了一种钻井柴油机烟气余热回收利用装置，包括水罐以及盘管热交换器，盘管热交换器具有进气端与出气端，进气端与柴油机的排气管相连通；盘管热交换器还具有进水口与出水口，进水口与出水口之间连接着装有循环泵的循环水管路，循环水管路从油罐中穿过，水罐连接在循环水管路上。本实用新型结构简单，易于制造，利用柴油机排出的烟气余热加热油罐中的存油，达到了在冬季用０＃柴油替代－３５＃柴油、节能减排的目的，同时提高了井队冬季开钻工作效率，降低了井队运行成本。

申请日：2009年02月24日

公开日：

授权公告日：2010年01月06日

申请人/专利权人：新疆塔林石油科技有限公司

申请人地址：新疆维吾尔自治区克拉玛依市白碱滩区门户路100号

发明设计人：杜其江;何龙;李树新;田成建;林宣义;吕伟;姚庆元;尚玉龙;李建华;马伟;王琪

专利代理机构：乌鲁木齐新科联专利代理事务所有限公司

代理人：李振中

专利类型：实用新型专利

分类号：F02M31/16;F02G5/02;F01N5/02

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烟气余热回收装置的利用

２０１０年第１０期沿海企业与科技一一ＮＯ．１０．２０１０ｌ堂箜１２堇塑！￡Ｑ△曼坠坠量烈！垦！丛：墅墨竖趔坠錾！量丛堡Ｅ鱼匹垦丛丛Ｑ！！Ｅ蔓羔！垡丛婴坚！坐ｉ！曼！！塑Ｑ：１２主！烟气余热回收装置的利用梁著文〔摘要〕文章主要介绍锅炉排烟余热回收的必奏巨和利用方向。当今国内外烟气回收蓑王的应用情况。从设计角度提出设置

烟气余热回收装王（烟气冷却器）需要考虑的问题。并列举工程设计方案及其预期的节能效果。〔关键词〕烟气余热回收；低温腐蚀；节能〔作者简介】粱著文，广东省电力设计研究院，广东广州。５１００００〔中圈分类号〕ＴＭ６２１．２〔文献标识码〕Ａ〔文章编号〕１００７－７７２３（２０１０）１０－０１１１－０００３一、引言２．利用烟气余热干燥褐煤。其核心设备（干燥机滚筒）是稍微倾斜并可回转的圆筒体，湿物料从一端上部加入，干物料在另一端下部进行收集。约１５０。Ｃ的热烟气由迸料端或出料端进入，从另一端的上部排出，热烟气和物料以逆流或顺流的方式接触，出口烟气温度约降至１２０℃左右。３．安装防腐蚀管式换热器，用来加热厂房或是厂区的水暖系统热网循环水，以替代或部分替代常规的热网加热器，从而节省了热网加热器的加热蒸汽量，增加了发电量。４．利用烟气的余热加热凝结水，用来提高全厂的热效率，降低煤耗，增加电厂发电量。加热的方式主要有两个：一是直接加热方式，即安装烟气回热加热器，使烟气与凝结水直接进行热交换；二是间接加热方式，即安装烟气回热加热器及水水换热器，使烟气在闭式水和烟气回热加热器内进行热交换；吸收烟气余热后的闭式水进入水水换热器内与凝结水进行热交换，然后再将热量带入主凝结水系统，图ｌ为系统流程图。在火电厂的运行中，煤炭燃烧及各种用能设备、热能换热设备产生了大量的余热，然而这些能量多数都被浪费了。近些年来，在国家大力倡导“节能减排”能源利用政策的大环境下，国内某些电厂成功地设计安装了余热回收利用装置，给电厂带来很好的经济效益。对火力发电厂讲，锅炉热损失中最大的是排烟热损失。对小型锅炉，燃用高硫分煤时，排烟温度比较高，可以达到１８０—２２００Ｃ左右；中型锅炉排烟温度在１１０—１８０℃。一般来说，排烟温度每升高１５．２０。Ｃ，锅炉热效率大约降低１．ｏ％。因此，锅炉排烟是—个潜力很大的余热资源。二、烟气余热的利用方向烟气余热的利用方向主要可分为预热并干燥燃料、预热助燃空气、加热热网水、凝结水等。１．用水水换热的暖风器替代常规蒸汽暖风器，即以一次循环水为热媒，将在烟气侧吸收的热量释放给一、二次冷风。将进人预热器前的冷风预加热。以减少常规蒸汽暖风器辅助蒸汽用量。硝装置电功ｔｎ水牟龠圈１系统流程万方数据三、烟气余热回收装置在国内外的应用情况１．德国黑泵（Ｓｃｈｗａ眺Ｐｕｍｐｅ）电厂２×８００ＭＷ褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加装了烟气冷却器，利用烟气加热锅炉凝结水。２．德国科隆Ｎｉｄｅｍｕｓｓｅｍｌ０００ＭＷ级褐煤发电机组采用分隔烟道系统充分降低排烟温度，把低温省煤器加装在空气预热器的旁通烟道中，在烟气热量足够的前提下引入部分烟气到旁通烟道内加热锅炉给水。３．日本的常陆那珂电厂采用了水媒方式的管式ＧＧＨ。烟气放热段的ＧＧＨ布置在电除尘器上游，烟气被冷却后进人低温除尘器（烟气温度在９０—１００℃左右）。４．外高桥电厂三期２×１０００ＭＷ机组进行了低温省煤器改造，低温省煤器布置在引风机后脱硫吸收塔前，根据性能考核报告，其节能效果明显。目前国内较多应用。器传热管的金属安全壁温Ｔａ。由于以上烟气酸露点的计算采用的是经验公式，但实际煤质及具体的运行情况会通常偏差较大，按锅炉厂的常规经验设计，一般会加５～ｌＯ℃的温度裕量作为金属安全壁温。如果在实际运行中通过取样检测能够获得较准确的烟气露点温度，可以相应调整烟气冷却器的金属安全壁温ｔａ。（三）传热管的堵灰问题低温受热面的积灰不仅会污染传热管表面，影响传热效率，严重时还会堵塞烟气流动通道，增加烟气流动阻力，甚至影响锅炉安全运行，而导致不得不停炉清灰。为保证烟气余热回收装置不发生堵塞，应保持传热管的积灰为干灰状态。因此，在电站锅炉烟气余热回收装置运行过程中，保证传热管金属温度高于烟气水蒸汽露点温度、传热管上不会造成水蒸汽结露至关重要。对于干灰的清理，可采取以下几方面的措施：１．烟道内烟气流动顺畅，在结构设计上不出现大量积灰源，同时保证吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角。２．烟气流动速度均匀，设计烟气流速高于ｌＯｍ／ｓ，使烟气在流动中具有一定的自清灰功能。３．采用成熟可

靠的蒸汽吹灰器或者压缩空气吹灰器定时吹灰，保证传热管积灰程度在允许的范围内，使烟气流动阻力的增大幅度和传热能力的降低幅度都在允许范围内。四、烟气余热回收装置设计中应考虑的问题（一）烟气露点与低温腐蚀在烟气冷却器的实际应用中，出口排烟温度过低会使换热器的金属壁温低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点），引起受热面金属的严重腐蚀。因此，烟气酸露点的确定，是避免烟气冷却器低温腐蚀、增加运行安全性的关键所在。一般，烟气露点温度与燃煤成分中的水分含量、硫含量、氢含量、灰分含量、发热量以及炉膛燃烧温度和过量空气系数等因素有关。下面列举几种经验公式：前苏联７３标准：五、工程方案及节能效果（一）某工程基本资料机组容量：２×６００ＭＷ超临界燃煤；煤种：烟煤；烟气露点温度：一７０℃；亿＝瑶＋〔１２５Ｖｓ口／１．０５％如】９８标准推荐公式：缸＝吧＋【８ｉ『／ｏ．４２屯／１．０５０’锄如】冯俊凯院士推荐公式：引风机人口烟气温度：一１２０。Ｃ（ＴＨＡ工况）。（二）烟气热量回收换热器加装方案么＝吃＋〔２００勺／ｓ。／１．２５％Ａ８】式中，坛——烟气中水蒸气露点，℃；以下为该电厂加装烟气热量回收换热器的初步拟定方案。１．烟气热量回收换热器布置位置Ｓｚｒ—燃料的折算硫分，％；ａｌｉａ——飞灰占总灰分的系数；烟气侧：在引风机和脱硫塔烟气进口之间的水平烟道上，加装烟气热量回收换热器，烟气温度降低３２℃后再进入烟气脱硫塔。根据计算，布置烟气热量回收换热器位置处的烟道截面积需达到１０８ｍ２（１２ｍ×９ｍ），换热器长度约３ｍ；为了与烟道配合，需要在烟气热量回收换热器进出Ｅｌ设计烟道过渡段。Ａ缉——燃料的折算灰分，％；１３——经验系数，当ａ＝１．２时，取１３＝１２１Ｉ二）烟气冷却器金属壁温为避免烟气冷却器受热面发生低温酸性腐蚀，保证机组的安全可靠运行，必须确定烟气冷却１１２万方数据水侧：在机组高负荷工况，＃６低压加热器进水温度高于７０℃，烟气热量回收换热器与＃６低加并联运行；在低负荷工况，烟气热量回收换热器与＃６低加串联运行。２．烟气余热回收系统流程图（见图２）。３．热力计算结果（见表１）。（三）节能效果根据上述理论计算结果，加装烟气余热回收换热器，可达到降低机组煤耗一１．５眺Ｗｈ，减少脱硫塔耗水３０ｔ／ｈ的节能节水效果。裹１序号１烟气余热同收换热器图２系统流程示意图项目单位ＴＨＡ℃１２０．６１７９２０００７５．１８９．１１２０．６８８５９０２００数７５％ＴＨＡ值５０％ＴｍｌＯＬ７１０８５０００７９８７．６１０１．７８５２００５０２３４５６７８９１０１ｌ１２１３１４１５１６１７机组工况锅炉排烟温度锅炉排烟流量烟气冷却器进水温度烟气冷却器出水温度烟气冷却器烟气进口温度烟气冷却器烟气出【Ｊ温度烟气流动阻力水流动阻力传热面积金属适量外形尺寸（宽×高×长）热Ｂｑ收功率多发电功率引风机增加功率（风机效率：０．８５）１０９．４１４６６０００７５８７ＮＩＶｈ℃℃℃℃Ｐａ１０９．４８４ｋＰａｆ４００１００１８０００吨ｋＷｋＷｋＷｋＷ２ｌＯｏｏ２５０（均布载荷）９８００Ｘ１２８００Ｘ２５００１３４００１６４０６５４０１３２０１００２８００４００２４００１．５３０２００１４４０１．２１９１８１９２０２ｌ净节电功率节煤量脱硫塔减少水耗量吹灰器形式蒸汽消耗量吹狄周期１２２０１．５１０Ｋ／ｋｗｈｔ／ｈＫｇ／Ｉｉｎ旋转? 申缩式蒸汽吹灰器１１０每班一次六、结论根据理论研究和工程实例表明，安装烟气余热回收装置，可以提高全厂的热效率，增加发电量，降低煤耗；回收的烟气热量愈大，发电量增加愈多、节煤量愈大。然而回收锅炉烟气的余热也不是随意的，都有一定的限制，排烟的温度不能够降得太低；过分追求低的排烟温度和凝结水的温升，容易造成低温生煤器的腐蚀或者设备的高造价，这一点必须引起充分的注意。尽管这样，如果能够很好地利用限制之内的余热，不仅对电厂的经济效益有很大的提高，而且响应国家节能减排的政策，为社会环境作出一定贡献。〔参考文献〕〔１〕赵之军，冯伟忠。张玲，等．电站锅炉排烟余热回收的理论分析与工