一种烟气余热回收评价系统及方法技术方案

本申请公开一种烟气余热回收评价系统及方法，评价系统包括：取热腔、循环水槽、抽气泵、测量仪表和控制仪表；取热腔为烟气流通通道，取热腔的进气口连通烟气排放源烟道、出气口通过风管连通所述抽气泵，取热腔内设置取热器；循环水槽内设置加热器和取热液泵，取热液泵的入口与循环水槽内连通、出口通过取热器进液管路与所述取热器的取热液进口连通，取热器的取热液出口通过取热液出液管路接入所述循环水槽内。本申请可针对高温尾气余热回收过程的酸露点、取热器积灰性能、取热器换热效率及取热器阻力进行系统评价，并在此基础上确定烟气余热回收过程取热量、取热器形式、取热液流速、烟气流速等关键参数的最佳设计值。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气余热回收评价系统及方法
本申请涉及新能源与节能领域，具体涉及一种烟气余热回收评价系统及方法。
技术介绍
煤炭作为我国最主要的一次能源，在能源消费结构中占主导地位。近年来，我国煤炭消耗量占一次能源消耗总量70％以上，且以工业、电力燃煤为主，占煤炭总消费比超过90％，民用燃煤为辅。在工业、电力燃煤发电过程中，通过煤炭燃烧释放出的热量加热锅炉内的水生成水蒸气推动汽轮机发电或直接对外提供蒸汽热源。大量的燃煤消耗不经快速消耗有限的煤炭资源，还会在煤炭燃烧过程中产生大量CO2、SOx、NOx和粉尘等污染物排放，因此如何提高煤炭燃烧过程释放热量的利用效率，是降低煤炭消耗量及污染物排放量最为有效的措施。煤炭燃烧产生的热量去向主要包括三部分，一部分热量被有效利用作为热源用于加热工业及电站锅炉中热水并产生蒸汽；一部分热量随烟气排放进入环境空气中；还有一部分热量由工业及电站锅炉系统通过热辐射散失进入环境空气。其中被用于锅炉加热的热量为有效热量，占燃烧热量的大部分，排入环境空气中的热量为热损失。随着技术的不断进步，目前大型电站锅炉的热效率已经达到80％以上，而锅炉排烟热损失占全部热损失的一半以上，因此，锅炉烟气蕴藏着巨大的余热资源。燃煤锅炉空预器后的排烟温度一般在120～140℃，循环流化床锅炉的排烟温度可以超过150℃。研究表明，燃煤锅炉排烟温度每降低20℃，锅炉效率可以提高1％，相应地可以降低煤耗约1g/(kW/h)，按2010年全年火电发电量3.3万亿kW/h估算，可节约煤炭3.30×106t，同时可降低环境热污染，减少CO2、SOx和NOx和粉尘等污染物排放。金属翅片管换热器具有阻力小、换热面积大、换热效率高的特点，可对锅炉排放尾气取得较好的换热效果。然而，锅炉尾部烟气中含有硫氧化物和大量水蒸气，在对锅炉排放尾气进行换热降温过程中，烟气中的硫氧化物和水蒸气容易凝结成硫酸雾细小雾滴，进而腐蚀换热器(锅炉排放尾气在冷接降温过程中，刚好出现水蒸气与硫氧化物凝结的温度临界点为锅炉尾气的酸露点)，影响换热器的正常稳定运行。
技术实现思路
本申请提供一种烟气余热回收评价系统及方法，可针对高温尾气余热回收过程的酸露点、取热器积灰性能、取热器换热效率及取热器阻力进行系统评价，并在此基础上确定烟气余热回收过程取热量、取热器形式、取热液流速、烟气流速等关键参数的最佳设计值，为烟气余热回收过程提供技术支撑。一种烟气余热回收评价系统，包括：取热腔、循环水槽、抽气泵、测量仪表和控制仪表；所述取热腔为烟气流通通道，取热腔的进气口连通烟气排放源烟道、出气口通过风管连通所述抽气泵，取热腔内设置取热器；所述循环水槽内设置加热器和取热液泵，所述取热液泵的入口与循环水槽内连通、出口通过取热器进液管路与所述取热器的取热液进口连通，所述取热器的取热液出口通过取热液出液管路接入所述循环水槽内；所述测量仪表包括：设于所述取热腔内的皮托管、入口温度计、入口压力计、入口湿度计、出口温度计、出口压力计和出口湿度计；设于所述取热液出液管路上的取热液出口温度计；与所述皮托管连接的差压变送器和气速显示仪，所述皮托管、差压变送器、气速显示仪依次连接；与所述入口温度计连接的入口温度显示仪；与所述入口湿度计连接的入口湿度显示仪；与所述出口温度计连接的出口温度显示仪；与所述出口湿度计连接的出口湿度显示仪；与所述入口压力计和出口压力计连接的差压显示仪；以及与所述取热液出口温度计连接的取热液出口温度显示仪；所述控制仪表包括所述抽气泵的变频器和与所述加热器连接的温控仪。以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。可选的，所述皮托管设于所述取热器的上游；所述入口温度计、入口压力计和入口湿度计设于垂直于取热腔内烟气流向的同一截面上且位于所述取热器上游；所述出口温度计、出口压力计和出口湿度计设于垂直于取热腔内烟气流向的的同一截面上且位于所述取热器的下游。可选的，所述取热腔为内部中空的透明长方体结构，所述透明长方体结构的其中一侧设置连接烟气排放源烟道的进气口、与进气口相对的一侧设置连接抽气泵的出气口；所述进气口处设置整流器。可选的，连接取热液泵与取热器的取热液进口的管路上设置取热液流量计和取热液流量调节阀。可选的，所述取热器为单根金属翅片管；所述取热器安装于取热腔的中间部分且以金属翅片管的轴线垂直于烟气流向布满取热腔的横截面。可选的，所述金属翅片管的管内为双层套管结构，内层套管一端开口作为取热液进口并通过取热器进液管路与取热泵出液口连通，内层套管另一端为敞开结构并与两层套管之间的腔体连通；外层套管两段均为封闭结构，在靠近取热液进口端的外壁上设有取热液出口，取热液出口与两层套管之间的腔体连通并通过取热液出液管路与循环水槽连通。内外层套管结构的换热器可增强取热液流速、提高换热效率提高，另外可保证进出水口的温度更均匀，均匀换热。可选的，所述外层套管位于第一取热液通道与第二取热液通道连通处的一端端口直接封闭，另一端的端口熔封于内层套管的外壁上。可选的，所述金属翅片管的翅片垂直于外层套管的轴线且布满外层套管的外表面。可选的，位于内层套管腔体与两层套管之间腔体连通一端的外层套管的外端面上设置用于与取热腔连接的固定卡扣。与之相适应的，取热腔内壁上设置固定卡槽。可选的，位于内层套管腔体与两层套管之间腔体连通一端的外层套管的内端面上设置取热液导流环。导流环用于强化取热液流动并降低取热液在两层套管之间的流动阻力。可选的，为了减少污染，所述抽气泵出口可通过出口烟气管道接入排放源烟道中。本申请还提供一种烟气余热回收评价方法，利用本申请的评价系统完成，包括：(1)连接烟气余热回收评价系统，接入电源，打开取热液进液阀向循环水槽注入循环液，开启加热器通过温控仪将取热液加热至设定温度并保持稳定；(采用高沸点取热液时将取热液加热至与烟气温度一致，采用水作为取热液时，将循环水加热至接近沸点)；(2)打开位于高温尾气排放源烟道上的进气阀门，启动抽气泵并通过变频器设定抽气泵工作频率，将排放源烟道中的高温烟气引入余热回收评价系统，在抽气泵的作用下，高温烟气依次经过取热腔、烟气管道并经抽气泵排出；(3)根据检测仪表数据显示结果，通过控制仪表调整设备运行工况，进行如下至少一种余热回收工艺评价：(a)高温尾气酸露点评价：待烟气余热回收评价系统各检测仪表所测试的参数稳定后逐步调整温控仪，降低循环水槽中取热液温度，待气速显示仪、进口温度显示仪、进口湿度显示仪、出口温度显示仪、出口湿度显示仪和压差显示仪参数稳定后记录测试数据，并观察取热器下游烟气硫酸雾出现情况，若烟气没有达到酸露点则继续通过温控仪降低循环水槽中取热液温度，直至酸度点出现并记录被测试烟气的酸露点温度；...

【技术保护点】
1.一种烟气余热回收评价系统，其特征在于，包括：取热腔、循环水槽、抽气泵、测量仪表和控制仪表；/n所述取热腔为烟气流通通道，取热腔的进气口连通烟气排放源烟道、出气口通过风管连通所述抽气泵，取热腔内设置取热器；/n所述循环水槽内设置加热器和取热液泵，所述取热液泵的入口与循环水槽内连通、出口通过取热器进液管路与所述取热器的取热液进口连通，所述取热器的取热液出口通过取热液出液管路接入所述循环水槽内；/n所述测量仪表包括：/n设于所述取热腔内的皮托管、入口温度计、入口压力计、入口湿度计、出口温度计、出口压力计和出口湿度计；/n设于所述取热液出液管路上的取热液出口温度计；/n与所述皮托管连接的差压变送器和气速显示仪，所述皮托管、差压变送器、气速显示仪依次连接；/n与所述入口温度计连接的入口温度显示仪；/n与所述入口湿度计连接的入口湿度显示仪；/n与所述出口温度计连接的出口温度显示仪；/n与所述出口湿度计连接的出口湿度显示仪；/n与所述入口压力计和出口压力计连接的差压显示仪；/n以及与所述取热液出口温度计连接的取热液出口温度显示仪；/n所述控制仪表包括所述抽气泵的变频器和与所述加热器连接的温控仪。/n...

【技术特征摘要】
1.一种烟气余热回收评价系统，其特征在于，包括：取热腔、循环水槽、抽气泵、测量仪表和控制仪表；
所述取热腔为烟气流通通道，取热腔的进气口连通烟气排放源烟道、出气口通过风管连通所述抽气泵，取热腔内设置取热器；
所述循环水槽内设置加热器和取热液泵，所述取热液泵的入口与循环水槽内连通、出口通过取热器进液管路与所述取热器的取热液进口连通，所述取热器的取热液出口通过取热液出液管路接入所述循环水槽内；
所述测量仪表包括：
设于所述取热腔内的皮托管、入口温度计、入口压力计、入口湿度计、出口温度计、出口压力计和出口湿度计；
设于所述取热液出液管路上的取热液出口温度计；
与所述皮托管连接的差压变送器和气速显示仪，所述皮托管、差压变送器、气速显示仪依次连接；
与所述入口温度计连接的入口温度显示仪；
与所述入口湿度计连接的入口湿度显示仪；
与所述出口温度计连接的出口温度显示仪；
与所述出口湿度计连接的出口湿度显示仪；
与所述入口压力计和出口压力计连接的差压显示仪；
以及与所述取热液出口温度计连接的取热液出口温度显示仪；
所述控制仪表包括所述抽气泵的变频器和与所述加热器连接的温控仪。


2.根据权利要求1所述的烟气余热回收评价系统，其特征在于，所述皮托管设于所述取热器的上游；所述入口温度计、入口压力计和入口湿度计设于垂直于取热腔内烟气流向的同一截面上且位于所述取热器上游；所述出口温度计、出口压力计和出口湿度计设于垂直于取热腔内烟气流向的的同一截面上且位于所述取热器的下游。


3.根据权利要求1所述的烟气余热回收评价系统，其特征在于，所述取热腔为内部中空的透明长方体结构，所述透明长方体结构的其中一侧设置连接烟气排放源烟道的进气口、与进气口相对的一侧设置连接抽气泵的出气口；所述进气口处设置整流器。


4.根据权利要求1所述的烟气余热回收评价系统，其特征在于，连接取热液泵与取热器的取热液进口的管路上设置取热液流量计和取热液流量调节阀。


5.根据权利要求1所述的烟气余热回收评价系统，其特征在于，所述取热器为单根金属翅片管；所述取热器安装于取热腔的中间部分且以金属翅片管的轴线垂直于烟气流向布满取热腔的横截面。


6.根据权利要求5所述的烟气余热回收评价系统，其特征在于，所述金属翅片管的管内为双层套管结构，内层套管一端开口作为取热液进口并通过取热器进液管路与取热泵出液口连通，内层套管另一端为敞开结构并与两层套管之间的腔体连通；外层套管两段均为封闭结构，在靠近取热液进口端的外壁上设有取热液出口，取热液出口与两层套管之间的腔体连通并通过取热液出液管路与循环水槽连通。


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【专利技术属性】
技术研发人员：杨志国，王润生，梅永平，潘浩，秦乐，陈晓雨，摆玉芬，曲欣，
申请(专利权)人：新疆天富环保科技有限公司，新疆天富集团有限责任公司，新疆天富能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65