CN105258144B - 一种喷淋式烟气余热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气回收技术领域，公开了喷淋式烟气余热回收装置，包括烟气余热深度回收单元和烟气净化单元，所述烟气余热深度回收单元包括主塔体、第一换热器及电热泵组，水源通过进水管分别与所述电热泵组及第一换热器连接，所述主塔体包括凝水收集段及喷淋换热段，烟气通过烟气管道进入所述喷淋换热段，所述第一换热器设置于所述烟气管道内，所述凝水收集段通过出水管与所述电热泵组连接，所述烟气净化单元包括与所述烟气管道连通的氧化装置，所述第一换热器与所述电热泵组之间的所述进水管上设置有供热水管。本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置能够对烟气余热进行分级回收，加热效率更高。

Description

一种喷淋式烟气余热回收装置
技术领域
本发明涉及烟气回收技术领域，特别是涉及一种喷淋式烟气余热回收装置，具体的是一种能够充分利用烟气余热且同时净化烟气的喷淋式烟气余热回收装置。
背景技术
目前国内运行的传统天然气锅炉其排烟温度一般在150～250℃。燃烧后烟气将生成体积份额约为20％的水蒸气，理论上1Nm3天然气燃烧可生成1.5Kg水蒸气。而1Kg水蒸气在20℃完全冷凝释放的汽化潜热为2453KJ。这样，1Nm3天然气燃烧生成的水蒸气将含有约3.6MJ的热量。回收烟气中的物理显热和汽化潜热，能源利用率可以提供10％以上，具有重要的节能意义。
当前常见的雾霾天气形成的主要原因是细颗粒物的持续积聚超过了大气循环能力和承载度。天然气燃烧产物中的NOX是PM2.5的重要前体物，因此烟气净化具有重要的环保意义。
现有的余热回收设备为间壁式烟气余热回收设备和直接接触式烟气余热回收设备，间壁式烟气余热回收设备存在间壁热阻，对烟气中潜热回收比例相对较低，且对设备防腐要求高；直接接触式烟气余热回收设备传热传质系数高，潜热回收比例高，但局限于对热回收的强化，未针对烟气净化采取措施。现有的回收设备对烟气余热未充分的利用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有的间壁式烟气余热回收设备存在间壁热阻，对烟气中潜热回收比例相对较低，且对设备防腐要求高；直接接触式烟气余热回收设备未针对烟气净化采取措施的问题，现有的回收设备对烟气余热未充分的利用。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷淋式烟气余热回收装置，其包括烟气余热深度回收单元和烟气净化单元，所述烟气余热深度回收单元包括主塔体、第一换热器及电热泵组，水源通过进水管分别与所述电热泵组及第一换热器连接，所述主塔体包括凝水收集段及喷淋换热段，烟气通过烟气管道进入所述喷淋换热段，所述第一换热器设置于所述烟气管道内，所述凝水收集段通过出水管与所述电热泵组连接，所述烟气净化单元包括与所述烟气管道连通的氧化装置，所述第一换热器与所述电热泵组之间的所述进水管上设置有供热水管。
优选地，所述净化单元还包括设置于所述出水管上的加药装置，所述加药装置内置有碱液。
优选地，所述氧化装置为臭氧发生器。
优选地，所述烟气管道设置于所述喷淋换热段内的一端设置有伞形导流器。
优选地，所述喷淋换热段内设置有填料层及喷淋装置，所述填料层设置于所述喷淋装置与所述烟气管道之间。
优选地，所述填料层为波纹填料板。
优选地，所述主塔体还包括对应于所述喷淋换热段设置的除雾段，所述除雾段上设置有烟气出口。
优选地，所述主塔体上对应于所述凝水收集段设置有溢流管。
优选地，所述主塔体上对应于所述凝水收集段设置有排污管。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置中的烟气余热深度回收单元包括主塔体、第一换热器及电热泵组，水源通过进水管分别与电热泵组及第一换热器连接，主塔体包括凝水收集段及喷淋换热段，烟气通过烟气管道进入喷淋换热段，第一换热器设置于烟气管道内，凝水收集段通过出水管与电热泵组连接，烟气净化单元包括与烟气管道连通的氧化装置，第一换热器与电热泵组之间的进水管上设置有供热水管。本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置中设置烟气余热深度回收单元及烟气净化单元能够对烟气余热进行分级回收、烟气中污染物进行净化，使烟气余热深度回收与烟气净化功能协同集成于一体，能够充分利用烟气兼顾节能与环保目的；具有结构简单、操作方便等优点。
附图说明
图1是本发明实施例一的喷淋式烟气余热回收装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二的喷淋式烟气余热回收装置的结构示意图。
图中：1：烟气管道；2：进水管；3：臭氧发生器；4：烟气入口；5：主塔体；6：伞形导流器；7：凝水收集段；8：填料层；9：喷淋换热段；10：喷淋装置；11：除雾段；12：烟气出口；15：第一换热器；16：第二换热器；17：出水管；18：加药装置；19：水泵；20：注水管；21：溢流管；22：排污管；25：供热水管；26：电热泵组。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的喷淋式烟气余热回收装置，其包括烟气余热深度回收单元和烟气净化单元，所述烟气余热深度回收单元包括主塔体5、第一换热器15及第二换热器16，水源通过进水管2分别与所述第二换热器16及第一换热器15连接，所述主塔体5包括凝水收集段7及喷淋换热段9，烟气通过烟气管道1进入所述喷淋换热段9，回收烟气的潜热，换热后溶液蓄存于所述凝水收集段7。所述第一换热器15设置于所述烟气管道1内，用于回收烟气的显热。所述凝水收集段7通过出水管17与所述第二换热器16连接，第二换热器16用于循环溶液预热进水管2内的热网回水，实现烟气余热分级回收。所述烟气净化单元包括与所述烟气管道1连通的氧化装置3，本实施例中的所述氧化装置3为臭氧发生器。
本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置中设置烟气余热深度回收单元及烟气净化单元能够对烟气余热进行分级回收、烟气中污染物进行净化，使烟气余热深度回收与烟气净化功能协同集成于一体，兼顾节能与环保目的；具有结构简单、操作方便等优点。
本发明中所述净化单元还包括设置于所述出水管17上的加药装置18，所述加药装置18内置有碱液。加药装置18为添加NaOH等碱液的加药箱。烟气中的NOX经烟气管道1内氧化进入主塔体5，在主塔体5内实现碱液化学吸收和烟气冷凝物理吸收的分段净化。本发明的烟气净化方式为对烟气先经过氧化装置3的臭氧氧化后用加药装置18的NaOH等碱液吸收的净化方式。净化吸收原理为臭氧氧化，碱液化学吸收和烟气冷凝物理吸收。加药装置18用于中和凝水收集段7的酸性液体及增强溶液对烟气中NOX的吸收能力。
为了使烟气在主塔体5内均匀分布，在换热段9内均匀换热，本实施例中所述烟气管道1设置于所述喷淋换热段9内的一端设置有伞形导流器6。氧化装置3所产生的臭氧通过孔管均匀喷入烟气管道1内用于将烟气成分中的NO氧化。
本发明中所述喷淋换热段9内设置有填料层8及喷淋装置10，所述填料层8设置于所述喷淋装置10与所述烟气管道1之间。填料层8为比表面积较大的填料用以增大烟气与水的换热面积。本发明的填料层8是作为烟气的换热表面，喷淋水只要均匀喷洒在填料层8表面的温度即可获得优良的稳定的换热效果。本实施例中为了烟气在填料中的流动阻力比较均衡，不出现直接接触式换热在塔内可能存在偏流和回流的问题，本申请中所述填料层8采用波纹填料板。所述喷淋装置10的喷淋雾滴温度低于烟气露点温度，烟气与喷淋雾滴于填料层8处换热时冷凝，冷凝液将吸收一部分烟气中NOX。
本实施例中所述主塔体5还包括对应于所述喷淋换热段9设置的除雾段11，除雾段11设置于顶部，所述除雾段11上设置有烟气出口12。所述换热器包括第二换热器16及第一换热器15，所述第一换热器15为间壁式换热器，且设置于所述烟气管道1内。第一换热器15仅用于回收烟气中的显热，对材料防腐要求较低。进水管2内水温为40℃，经第二换热器16加热至50℃，再经过第一换热器15加热至65℃用于采暖热水供应。所述喷淋换热段9用于回收烟气中的潜热，由于溶液冲洗，在一定程度上降低设备对材料的防腐要求。
换热后的热水由凝水收集段7收集，收集的凝水因吸收烟气中的NOX呈酸性。喷淋换热时有凝水产生，故循环水将不断增多。本实施例在所述主塔体5上对应于所述凝水收集段7设置有溢流管21，即溢流管21设置于凝水收集段7的液面上方。当凝水收集段7内液面到达溢水高度时，凝水将通过溢流管21排出。换热及净化单元模块运行一段时间，需更换溶液，本发明在所述主塔体5上对应于所述凝水收集段7设置有排污管22，即排污管22设置于主塔体5的底部。
本实施例中提供的喷淋式烟气余热回收装置，使用时，烟气余热深度回收单元及净化单元运行前由注水管20向凝水收集段7内注入干净冷水。由锅炉产生的高温烟气从装置烟气管道1进入第一换热器15内，烟气管道1内的烟气与进水管2内的水进行间壁式换热，释放显热。由臭氧发生器3产生的臭氧均匀喷入烟气管道1与烟气充分混合氧化烟气成分中的NO。经氧化后的烟气通过伞形导流器6均匀送入主塔体5内，与喷淋装置10喷出呈雾状的水粒子进行逆流传热传质，回收烟气中的汽化潜热，同时对烟气进行脱硝净化。换热后夹带少部分小粒径水粒子的低温烟气经除雾段11除雾后由排烟口12排出至烟囱。换热后的热水由凝水收集段7收集，收集的凝水因吸收烟气中的NOX呈酸性。凝水池内热水经出水管17进入加药装置18加入碱性试剂，一方面中和凝水中的酸性物质，另一方面过量的碱性溶液可以增强喷淋时烟气中NOX的溶解性。经加药处理的溶液通过水泵19送入第二换热器16与热水回水换热，降温后再通过出水管17回到喷淋装置10进行喷淋完成循环。热水回水在第二换热器16升温，再通过安装在烟气管道的第一换热器15进一步升温后可将该热水供应给适宜的热力***。
综上所述，本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置中的烟气余热深度回收单元包括主塔体、第一换热器及第二换热器，水源通过进水管分别与第二换热器及第一换热器连接，主塔体包括凝水收集段及喷淋换热段，烟气通过烟气管道进入喷淋换热段，第一换热器设置于烟气管道内，凝水收集段通过出水管与第二换热器连接，烟气净化单元包括与烟气管道连通的氧化装置。本发明提供的喷淋式烟气余热回收装置中设置烟气余热深度回收单元及烟气净化单元能够对烟气余热进行分级回收、烟气中污染物进行净化，使烟气余热深度回收与烟气净化功能协同集成于一体，兼顾节能与环保目的；具有结构简单、操作方便等优点。
进一步地，为了烟气在填料中的流动阻力比较均衡，本发明述填料层采用波纹填料板。
实施例二
由于第二换热器16的加热效率没有电热泵组26的效率高，进水管2内的热回水温度为40℃，经过第二换热器16加热至50℃，还不能够达到生活热水的供应温度。本实施例中将第二换热器16替换为电热泵组26，所述烟气余热深度回收单元包括主塔体5、第一换热器15及电热泵组26，水源通过进水管2分别与所述电热泵组26及第一换热器15连接，所述主塔体5包括凝水收集段7及喷淋换热段9，烟气通过烟气管道1进入所述喷淋换热段9，所述烟气净化单元包括与所述烟气管道1连通的氧化装置3，所述第一换热器15设置于所述烟气管道1内，所述凝水收集段7通过出水管17与所述电热泵组26连接。
且在电热泵组26与第一换热器15之间的进水管2上设置有供热水管25，可以将经过电热泵组26加热至55℃的热回水的一部分从供热水管25引出用于生活热水供应，另一部分经过第一换热器15再加热至70℃用于采暖热水供应。
采用电热泵组26及供热水管25更加能充分利用烟气余热，使得本实施例二中的回收装置加热效率更高，更加节能与环保。需要说明的是本实施例中不仅仅限于电热泵组26，也可以是其他加热效率较高的零部件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：包括烟气余热深度回收单元和烟气净化单元，所述烟气余热深度回收单元包括主塔体(5)、第一换热器(15)及电热泵组(26)，水源通过进水管(2)分别与所述电热泵组(26)及第一换热器(15)连接，所述主塔体(5)包括凝水收集段(7)及喷淋换热段(9)，烟气通过烟气管道(1)进入所述喷淋换热段(9)，所述第一换热器(15)设置于所述烟气管道(1)内，所述凝水收集段(7)通过出水管(17)与所述电热泵组(26)连接，所述烟气净化单元包括与所述烟气管道(1)连通的氧化装置(3)，所述第一换热器(15)与所述电热泵组(26)之间的所述进水管(2)上设置有供热水管(25)；
所述烟气管道(1)设置于所述喷淋换热段(9)内的一端向下弯曲，且设置有伞形导流器(6)；
所述凝水收集段(7)内的热水经出水管(17)进入装有碱性试剂的加药装置(18)，经碱性试剂处理的热水通过水泵(19)送入电热泵组(26)与进水管(2)中的水进行换热，降温后的热水再通过出水管(17)回到喷淋装置(10)进行喷淋。
2.如权利要求1所述的喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：所述喷淋换热段(9)内设置有填料层(8)及喷淋装置(10)，所述填料层(8)设置于所述喷淋装置(10)与所述烟气管道(1)之间。
3.如权利要求2所述的喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：所述填料层(8)为波纹填料板。
4.如权利要求1所述的喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：所述主塔体(5)还包括对应于所述喷淋换热段(9)设置的除雾段(11)，所述除雾段(11)上设置有烟气出口(12)。
5.如权利要求1所述的喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：所述主塔体(5)上对应于所述凝水收集段(7)设置有溢流管(21)。
6.如权利要求1所述的喷淋式烟气余热回收装置，其特征在于：所述主塔体(5)上对应于所述凝水收集段(7)设置有排污管(22)。
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