烟气深度冷却器介绍

1、 赵钦新赵钦新 博士、教授博士、教授 1.项目研发背景2.技术方案介绍3.关键技术处理4.技术支撑应用 （1）项目背景）项目背景1.项目研发背景项目研发背景 推进重点耗能工业节能减排是重要国策；推进重点耗能工业节能减排是重要国策；1 1）发电原煤占原煤产量的）发电原煤占原煤产量的50%50%2 2）火力发电行业是国家节能减排的主力。）火力发电行业是国家节能减排的主力。（1）项目背景）项目背景 现役火电厂排烟温度情况现役火电厂排烟温度情况1）现役电站锅炉设计排烟温度长期无法下潜）现役电站锅炉设计排烟温度长期无法下潜 烟气酸露点和积灰协同作用烟气酸露点和积灰协同作用 一般一般tpy设计值设计值12

2、5130 ，褐煤，褐煤140 150左右。左右。2 2）现役电站锅炉排烟温度普遍偏高）现役电站锅炉排烟温度普遍偏高 设计和运行条件差别设计和运行条件差别 tpy运行值普遍偏高，高于设计值约运行值普遍偏高，高于设计值约2050。1.项目研发背景项目研发背景（1）项目背景）项目背景1.项目研发背景项目研发背景 排烟温度偏高的危害排烟温度偏高的危害目前锅炉排烟温度普遍偏高除尘效率降低脱硫耗水量增加锅炉效率降低 降低烟温脱硫效率降低除尘效率降低脱硫耗水量增加锅炉效率降低脱硫效率降低除尘效率降低锅炉效率降低脱硫效率降低除尘效率降低锅炉效率降低脱硫耗水量增加脱硫效率降低除尘效率降低锅炉效率降低脱硫耗水量增

3、加脱硫效率降低除尘效率降低锅炉效率降低脱硫耗水量增加脱硫效率降低除尘效率降低锅炉效率降低 常见烟气余热回收装置的布置方式常见烟气余热回收装置的布置方式 1 1）传统未配备脱硫系统的燃煤发电机组（图）传统未配备脱硫系统的燃煤发电机组（图1 1所示）所示） 改造省煤器改造省煤器 改造空气预热器改造空气预热器 两者同时改造两者同时改造缺陷缺陷 ： 受空间限制较大受空间限制较大 飞灰与结露协同飞灰与结露协同 余热回收效果差余热回收效果差图1 传统燃煤发电机组 增加低压省煤器增加低压省煤器（1）项目背景）项目背景1.项目研发背景项目研发背景（1）项目背景）项目背景 常见烟气余热回收装置的布置方式常见烟气

4、余热回收装置的布置方式 2 2）配套了脱硫系统的燃煤发电机组（图）配套了脱硫系统的燃煤发电机组（图2 2所示）所示）缺点：缺点：GGHGGH虽然降低烟虽然降低烟温，但并不产生温，但并不产生节能减排效果节能减排效果图2 配套了脱硫系统的燃煤发电机组示意图 1.项目研发背景项目研发背景 湿法脱硫中湿法脱硫中GGHGGH系统可能存在的问题系统可能存在的问题受热面运行于酸露点以下受热面运行于酸露点以下烟气侧结露烟气侧结露烟气侧表面积灰烟气侧表面积灰 脱硫烟气夹带脱硫烟气夹带冷端烟气侧换热面发生石灰的积聚冷端烟气侧换热面发生石灰的积聚 换热空间堵塞、换热空间堵塞、GGHGGH漏风漏风 GGHGGH耗电量

5、增大，增压风机电耗增大，耗电量增大，增压风机电耗增大，厂用电率增加，供电煤耗提高厂用电率增加，供电煤耗提高 已安装已安装GGH的机组，取消或准备取消该系统的机组，取消或准备取消该系统新建机组几乎全部选择不设置新建机组几乎全部选择不设置GGH系统系统 （1）项目背景）项目背景1.项目研发背景项目研发背景取消了取消了GGH系统系统 进入脱硫系统的烟气温度增加进入脱硫系统的烟气温度增加 脱硫效率下降脱硫效率下降 烟气最佳脱硫工作温度：烟气最佳脱硫工作温度：85 脱硫系统前喷水减温脱硫系统前喷水减温 增加脱硫工艺用水水量增加脱硫工艺用水水量 取消取消GGHGGH后出现的问题后出现的问题（1）项目背景）

6、项目背景1.项目研发背景项目研发背景 若脱硫前喷水减温，烟温由若脱硫前喷水减温，烟温由125125150150降至降至8585需要大量的减温水需要大量的减温水 加重了除雾器的负担加重了除雾器的负担 浪费了烟气所蕴含的巨大热量浪费了烟气所蕴含的巨大热量 火电厂烟气深度冷却增效减排关键技术火电厂烟气深度冷却增效减排关键技术背景背景 （1）项目背景）项目背景1.项目研发背景项目研发背景（2）设计理念）设计理念1.项目研发背景项目研发背景 设计理念首先来源于设计理念首先来源于1973年烟气深度冷却的尝试年烟气深度冷却的尝试 丹麦丹麦Corrosion CentreCorrosion Centre成功完

7、成了燃用乳化油和燃煤锅炉成功完成了燃用乳化油和燃煤锅炉的排烟温度（的排烟温度（240240和和190190）分别降低到）分别降低到8080和和9090的工的工业实践，后者采用了业实践，后者采用了75m75m高高CorTenCorTen钢制成的湿烟囱技术；钢制成的湿烟囱技术； 后来，德国后来，德国Schwarze Pumpe 2Schwarze Pumpe 2800MW800MW褐煤机组上应用。褐煤机组上应用。 水泥窑生产线，窑头排烟温度降低到水泥窑生产线，窑头排烟温度降低到85以下。以下。 悬浮预热器悬浮预热器SuspensionSuspensionPre-heterPre-heter3702

8、20370220窑尾余热锅炉窑尾余热锅炉SP HRSGSP HRSG空气冷却器空气冷却器Air Quenching CoolerAir Quenching Cooler3506035060窑头余热锅炉窑头余热锅炉AQC HRSGAQC HRSG回转窑回转窑Cement KilnCement Kiln（2）设计理念）设计理念1.项目研发背景项目研发背景 有机介质余热发电系统的排烟温度降低到有机介质余热发电系统的排烟温度降低到8585左右。左右。 （2）设计理念）设计理念1.项目研发背景项目研发背景1.项目研发背景2.技术方案介绍3.关键技术处理4.技术支撑应用 （1）火电厂烟气深度冷却器技术方案

9、）火电厂烟气深度冷却器技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍（1）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 1 1）节能、脱硫增效综合技术方案节能、脱硫增效综合技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍（2）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 2）节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案）节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍 国外，燃煤电站选用电除尘器居多。主要依靠国外，燃煤电站选用电除尘器居多。主要依靠5 5类技术实现更低排放（类技术实现更低排放（30mg

10、/m30mg/m3 3）。）。 1 1）烟气深度冷却除尘增效技术烟气深度冷却除尘增效技术：可以达到：可以达到30mg/m30mg/m3 3的标准，与的标准，与WFGDWFGD配套时，可小于配套时，可小于10mg/m10mg/m3 3。 2 2）移动电极式电除尘技术移动电极式电除尘技术 3 3）电袋技术电袋技术（一体式，分体式）（一体式，分体式） 4 4）烟气调质烟气调质（SOSO3 3、NHNH3 3、SOSO3 3+NH+NH3 3双重调质）双重调质） 5 5）颗粒聚合技术颗粒聚合技术（20mg/m20mg/m3 3）2.技术方案介绍技术方案介绍（2）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合

11、技术方案）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 2）节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案）节能、除尘增效、脱硫增效综合技术方案（2）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 3）除尘增效、脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案）除尘增效、脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍（2）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案）以烟气冷却为核心的节能脱硫、除尘增效综合技术方案 4）脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案）脱硫增效、烟囱防腐蚀综合技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍 1）布置于增压风机之后 （3）烟

12、气深度冷却节能技术方案）烟气深度冷却节能技术方案2.技术方案介绍技术方案介绍 2）布置于增压风机前 2.技术方案介绍技术方案介绍（3）烟气深度冷却节能技术方案）烟气深度冷却节能技术方案 3）布置于增压风机前后 2.技术方案介绍技术方案介绍（3）烟气深度冷却节能技术方案）烟气深度冷却节能技术方案 4）布置于静电除尘器前后 2.技术方案介绍技术方案介绍（3）烟气深度冷却节能技术方案）烟气深度冷却节能技术方案1）水平烟道布置 （4）本体布置方案）本体布置方案2.技术方案介绍技术方案介绍2）垂直烟道布置 （4）本体布置方案）本体布置方案2.技术方案介绍技术方案介绍（5）管束结构方案）管束结构方案高温烟

13、气高温烟气低温烟气低温烟气 烟气冷却器俯视图 高频焊螺旋翅片管 1）螺旋翅片管（1） 2.技术方案介绍技术方案介绍 2）螺旋翅片管（2） 2.技术方案介绍技术方案介绍螺旋翅片管生产效率高，抗磨性能不及H型翅片（5）管束结构方案）管束结构方案（5）管束结构方案）管束结构方案高温烟气高温烟气低温烟气低温烟气 烟气冷却器俯视图 电阻焊H型或双H型翅片管 2） H型或双H型翅片管（2） 2.技术方案介绍技术方案介绍生产效率低，具有较好的自清灰功能，耐磨性强（5）管束结构方案）管束结构方案 2） H型或双H型翅片管（2） 2.技术方案介绍技术方案介绍 双H型翅片管刚性大，适合大尺寸换热器 （5）管束结构

14、方案）管束结构方案 2） H型或双H型翅片管（2） 2.技术方案介绍技术方案介绍 模片化拼装，方便维修 （5）管束结构方案）管束结构方案高温烟气高温烟气低温烟气低温烟气 电阻焊针形管 3）针翅管（3） 2.技术方案介绍技术方案介绍 3）针翅管（3） 生产效率低下，自清灰性好，抗沾污性强（5）管束结构方案）管束结构方案2.技术方案介绍技术方案介绍 模片化拼装，方便维修 3）针翅管（3） （5）管束结构方案）管束结构方案2.技术方案介绍技术方案介绍1.项目研发背景2.技术方案介绍3.关键技术处理4.技术支撑应用 3.关键技术处理关键技术处理形成了具有自主知识产权的火电厂烟气深度冷却增效形成了具有自

15、主知识产权的火电厂烟气深度冷却增效减排关键技术、完成依托工程建设减排关键技术、完成依托工程建设烟气冷却器设计技术烟气冷却器设计技术烟气冷却器系统优化软件烟气冷却器系统优化软件积灰特性研究积灰特性研究（1 1）技术路线技术路线烟气冷却器外部烟气冷却器外部工作特性研究工作特性研究回热系统优化回热系统优化通流结构通流结构数值模拟数值模拟换热面传热、换热面传热、阻力特性研究阻力特性研究低温腐蚀研究低温腐蚀研究磨损特性研究磨损特性研究3.关键技术处理关键技术处理（2 2）关键技术）关键技术3.关键技术处理关键技术处理（3 3）烟气冷却器外部工作特性）烟气冷却器外部工作特性灰特性、积灰防控技术灰特性、积灰

16、防控技术低温腐蚀防控技术低温腐蚀防控技术磨损防控技术磨损防控技术3.关键技术处理关键技术处理（4 4）积灰防控技术）积灰防控技术 1 1）优化设计防治积灰）优化设计防治积灰 2 2）运行中选择恰当清灰技术）运行中选择恰当清灰技术 3 3）停炉时选取水清洗除灰。）停炉时选取水清洗除灰。 1 1）优化设计防治积灰）优化设计防治积灰 布置在除尘器之后，烟气中布置在除尘器之后，烟气中99.9%99.9%灰分被分离；灰分被分离； 根据灰成分预测灰的粘污系数指导设计；根据灰成分预测灰的粘污系数指导设计； 选择合理管型、烟气流速，减轻积灰；选择合理管型、烟气流速，减轻积灰； 避免硫酸结露引起灰在管壁上的粘结

17、；避免硫酸结露引起灰在管壁上的粘结； 优化横向节距和纵向节距，改善自清灰；优化横向节距和纵向节距，改善自清灰；3.关键技术处理关键技术处理（4 4）积灰防控技术）积灰防控技术3.关键技术处理关键技术处理（4 4）积灰防控技术）积灰防控技术 2 2）运行中选择恰当清灰技术）运行中选择恰当清灰技术 根据灰的粘污性选择清灰技术；根据灰的粘污性选择清灰技术； 根据清灰技术特点选择清灰技术；根据清灰技术特点选择清灰技术； 由于金属壁温低于酸露点，管壁上灰具有粘结性；由于金属壁温低于酸露点，管壁上灰具有粘结性； 除尘器之后的灰粒子很细，具有一定吸附能力；除尘器之后的灰粒子很细，具有一定吸附能力； 非冷凝受

18、热面可以选用燃气脉冲和压缩空气吹灰；非冷凝受热面可以选用燃气脉冲和压缩空气吹灰； 冷凝受热面可以选择蒸汽吹灰和燃气脉冲；冷凝受热面可以选择蒸汽吹灰和燃气脉冲； 3.关键技术处理关键技术处理（4 4）积灰防控技术）积灰防控技术 3 3）停炉时选取水清洗除灰。）停炉时选取水清洗除灰。 由于金属壁温低于酸露点，由于金属壁温低于酸露点， 硫酸结露使灰具有粘结性；硫酸结露使灰具有粘结性； 长时间运行会形成灰增量沉积；长时间运行会形成灰增量沉积； 停炉时用水冲洗可以试积灰得到彻底的清除。停炉时用水冲洗可以试积灰得到彻底的清除。3.关键技术处理关键技术处理（5 5）磨损防控技术）磨损防控技术 烟气中烟气中9

19、9.9%99.9%灰分被分离，磨损大大减弱；灰分被分离，磨损大大减弱； H H型翅片管自身具有抑制贴壁磨损的功能；型翅片管自身具有抑制贴壁磨损的功能； 烟气进、出口和受热面组织均匀烟气流场烟气进、出口和受热面组织均匀烟气流场 优化横向节距和纵向节距，避免尾迹磨损；优化横向节距和纵向节距，避免尾迹磨损； 选取合适的烟速，降低受热面磨损；选取合适的烟速，降低受热面磨损；3.关键技术处理关键技术处理（6 6）低温腐蚀防控技术）低温腐蚀防控技术 正确理解硫酸结露的机理；正确理解硫酸结露的机理； 排烟温度高于酸露点温度，避免形成排烟温度高于酸露点温度，避免形成H H2 2SOSO4 4酸雾；酸雾； 选择

20、抗腐蚀能力强的的材料作为传热管；选择抗腐蚀能力强的的材料作为传热管； 调节进口水温控制传热管金属壁温；调节进口水温控制传热管金属壁温； 非传热管采取有效涂敷措施。非传热管采取有效涂敷措施。3.关键技术处理关键技术处理（6 6）低温腐蚀防控技术）低温腐蚀防控技术酸沉积率酸沉积率腐蚀速率腐蚀速率金属壁面温度（金属壁面温度（） 酸沉积率酸沉积率 腐蚀速率腐蚀速率 正确理解硫酸结露的机理；正确理解硫酸结露的机理； 排烟温度高于酸露点温度，避免形成排烟温度高于酸露点温度，避免形成H H2 2SOSO4 4酸雾；酸雾；3.关键技术处理关键技术处理（6 6）低温腐蚀防控技术）低温腐蚀防控技术选择抗腐蚀能力强

21、的的材料作为传热管；选择抗腐蚀能力强的的材料作为传热管；Cor-TenCor-Ten和和NDND钢钢碳钢和不锈钢对比碳钢和不锈钢对比（7 7）电厂方案的关键参数设计）电厂方案的关键参数设计 1 1）项目目的）项目目的 3.关键技术处理关键技术处理 本次投标为本次投标为1台台1000MW超超临界机组的烟气综合优化系统超超临界机组的烟气综合优化系统包括烟气热量回收装置（两级）、凝结水管道及阀门、吹灰器。包括烟气热量回收装置（两级）、凝结水管道及阀门、吹灰器。 第一级烟气热量回收装置布置在除尘器进口；第一级烟气热量回收装置布置在除尘器进口； 第二级烟气热量回收装置布置在脱硫塔进口。第二级烟气热量回收装置布置在脱硫塔进口。 凝结水的来源有两种运行方式：运行方式一：凝结水由凝结水的来源有两种运行方式：运行方式一：凝结水由6低加进口引出，经过两级加热后回低加进口引出，经过两级加热后回6低加出口；运行方式二：低加出口；运行方式二：凝结水由凝结水由7低加进口引出，经过两级加热后回低加进口引出，经过两级加热后回6低加进口。低加进口。（7 7）电厂方案的关键参数设计）电厂方案的关键参数设计 1 1）项目目的）项目目的 3.关键技术处理关键技术处理每台机