CN112229230A - 加热炉烟气余热回收***和燃烧*** - Google Patents

加热炉烟气余热回收***和燃烧*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及加热炉的烟气回收处理领域，具体而言，涉及一种加热炉烟气余热回收***和燃烧***。其包括喷淋冷却塔和空气加湿塔，喷淋冷却塔包括冷却塔本体和喷淋冷却液的第一喷淋装置，冷却塔本体相对靠近塔底的一侧设置有烟气进口，第一喷淋装置设置于冷却塔本体内，并相对靠近塔顶，使得烟气与冷却液形成对流；空气加湿塔包括空气加湿器本体和喷淋液体的第二喷淋装置，空气加湿器本体相对靠近塔底的一侧设置有空气进口，第二喷淋装置设置于空气加湿器本体内，并相对靠近塔顶，冷却塔本体的液体出口与第二喷淋装置连接，使得空气与液体形成对流，对空气进行加热加湿。其能够有效回收利用加热炉的烟气的余热的同时降低烟气中NOx的含量。

Description

加热炉烟气余热回收***和燃烧***
技术领域
本发明涉及加热炉的烟气回收处理领域，具体而言，涉及一种加热炉烟气余热回收***和燃烧***。
背景技术
加热炉是炼化企业的用能大户和主要排放口，对炼化企业而言，提高加热炉热效率，降低污染物排放量以及节能减排具有十分重要的意义。
现有技术一般采用空气预热的方式回收烟气余热，通过减少排烟损失，提高能源的利用效率，但目前加热炉排烟温度普遍高于100℃。这是由于若加热炉烟气温度低于100℃时，常规空气预热器会发生低温露点腐蚀，无法在露点温度下长期运行。而现有的耐低温露点腐蚀空气预热器价格昂贵且换热效率较低，回收100℃以下的烟气显热经济性能较差，炼化企业较少进行这部分余热的回收利用。并且，当加热炉烟气温度低于55℃时，烟气中的水蒸气到达露点，水蒸气冷凝会释放大量的冷凝潜热。由于热量巨大、温度较低，常规的空气换热无法回收这部分烟气的冷凝潜热。因此，现有的空气换热的方式难以回收烟气低温显热及冷凝潜热，制约加热炉热效率进一步提高。
同时，随着国家环保法规的严格，国家标准对加热炉排放进行了规定，要求工艺加热炉烟气中NOx含量不超过100mg/m3，炼化企业相继进行了低氮燃烧技术的改造，目前排放基本达到国家标准，但进一步降低加热炉烟气中NOx的排放量，在技术上还存在一定的难度。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种加热炉烟气余热回收***和燃烧***，通过助燃空气的加湿及升温回收烟气显热和部分冷凝潜热，有效回收利用加热炉的烟气的余热的同时降低烟气中NOx的含量。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种加热炉烟气余热回收***，包括喷淋冷却塔和空气加湿塔，所述喷淋冷却塔与所述空气加湿塔连接；
所述喷淋冷却塔包括冷却塔本体和喷淋冷却液的第一喷淋装置，所述冷却塔本体相对靠近塔底的一侧设置有烟气进口，所述第一喷淋装置设置于所述冷却塔本体内，并位于相对靠近所述冷却塔本体的塔顶的一侧，使得烟气与冷却液形成对流，继而烟气对冷却液进行加热，回收烟气的余热；
所述空气加湿塔包括空气加湿器本体和喷淋液体的第二喷淋装置，所述第二喷淋装置设置于所述空气加湿器本体内，并位于相对靠近塔顶的一侧，所述冷却塔本体的液体出口与所述第二喷淋装置连接，所述空气加湿器本体相对靠近塔底的一侧设置有空气进口，使得空气与液体形成对流，且所述冷却塔本体内喷淋后的液体通过所述第二喷淋装置对所述空气进行加热加湿，所述空气加湿器本体具有向加热炉通入加热加湿后的空气的空气出口。
在可选的实施方式中，所述空气加湿塔还包括微孔气体分布器，所述微孔气体分布器设置于所述空气加湿器本体内部的塔底，并与所述空气加湿器本体连接，且所述空气进口与所述微孔气体分布器连通，使得空气均匀分布在空气加湿器本体内。
在可选的实施方式中，所述微孔气体分布器为膜元件；
优选地，所述膜元件内设置有多根膜管；
优选地，膜管的当量直径为10～70mm，膜元件的孔隙率为50～80％，膜元件的微孔孔径小于1μm，膜管上的膜采用陶瓷膜或中空纤维膜。
在可选的实施方式中，所述空气加湿塔还包括雾化器，所述雾化器设置于所述空气加湿器本体内，并与所述空气加湿器本体连接，所述雾化器位于第二喷淋装置和微孔气体分布器之间，使得所述雾化器对第二喷淋装置喷淋的液体进行切割，形成细化液滴。
在可选的实施方式中，所述雾化器为格栅式雾化器，且所格栅的厚度为5-30mm，格栅孔当量直径为0.1～10mm；
优选地，所述空气加湿器本体的液体出口与所述第一喷淋装置连接。
在可选的实施方式中，所述喷淋冷却塔还包括喷淋换热器，所述喷淋换热器设置于所述烟气进口和所述第一喷淋装置之间，且所述喷淋换热器与所述冷却塔本体连接，且所述喷淋换热器的进气口与所述空气加湿器本体的空气出口连通。
在可选的实施方式中，所述喷淋换热器为管式换热器；
优选地，所述管式换热器为扭曲管或在所述管式换热器内设置有扰流片；
优选地，所述管式换热器的管道直径为10-70mm；
优选地，所述冷却塔本体的液体出口与所述第一喷淋装置连接；
优选地，所述喷淋冷却塔包括对所述烟气进行导流的导流板，所述导流板设置于所述冷却塔本体内，并与所述冷却塔本体连接，且所述导流板与所述烟气进口相对设置。
在可选的实施方式中，所述喷淋冷却塔还包括对烟气进行进一步冷凝的冷凝部，所述冷凝部设置于所述冷却塔本体内，并与所述冷却塔本体连接，所述冷凝部位于所述第一喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间；
优选地，所述冷凝部包括底板、烟气上升管和第三喷淋装置，所述底板设置于所述第一喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间，所述底板与所述冷却塔本体固定连接，所述烟气上升管设置于所述底板上，并与所述底板连接，所述第三喷淋装置设置于所述底板与所述冷却塔本体的塔顶之间，使得所述烟气通过所述烟气上升管后与所述第三喷淋装置喷淋的冷凝液接触；
优选地，所述第三喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间还设置有除雾器；
优选地，所述底板与所述第二喷淋装置连接，使得第三喷淋装置喷淋后的液体能够加湿加热空气；
优选地，所述烟气上升管为文丘里管。
在可选的实施方式中，加热炉烟气余热回收***还包括空气预热器，所述空气预热器与所述空气加湿塔的空气出口连通，所述空气预热器与所述烟气进口连通。
第二方面，本发明实施例提供一种燃烧***，其包括前述实施方式任一项所述的加热炉烟气余热回收***。
本发明实施例的有益效果包括，本发明实施例通过助燃空气的喷淋加湿及加热升温，无需其他冷源，利用助燃空气就能回收烟气低温显热和部分冷凝潜热，有效提升加热炉综合热效率。同时，通过对空气进行加热加湿，有助于提升进入加热炉的空气的水蒸气含量，继而降低形成的烟气中氮氧化物的含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的加热炉烟气余热回收***的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的导流板的结构示意图；
图3为本发明实施例2提供的加热炉烟气余热回收***的结构示意图；
图4为本发明实施例2提供的燃烧***的结构示意图。
图标：100-加热炉烟气余热回收***；110-喷淋冷却塔；111-冷却塔本体；112-烟气进口；113-第一喷淋装置；114-喷淋换热器；115-导流板；116-除雾器；120-空气加湿塔；121-空气加湿器本体；122-第二喷淋装置；123-空气进口；124-微孔气体分布器；125-雾化器；130-空气预热器；200-加热炉烟气余热回收***；210-喷淋冷却塔；211-冷却塔本体；240-冷却段；250-冷凝段；212-烟气进口；213-第一喷淋装置；214-喷淋换热器；215-导流板；216-除雾器；260-冷凝部；261-底板；262-烟气上升管；263-第三喷淋装置；220-空气加湿塔；221-空气加湿器本体；222-第二喷淋装置；230-空气预热器；300-燃烧***；310-加热炉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例1
请参考图1，本实施例提供了一种加热炉烟气余热回收***100，其包括喷淋冷却塔110，其包括冷却塔本体111，冷却塔本体111的相对靠近塔底的一侧设置有烟气进口112，继而加热炉内形成高温烟气通过该烟气进口112进入喷淋冷却塔110内，而后实现烟气的余热回收。
需要说明的是，冷却塔本体111就是常规的塔式结构，该塔式结构设置于地面上，相对靠近地面的一侧为塔底，而与塔底相对的为塔顶。
喷淋冷却塔110包括喷淋冷却液的第一喷淋装置113，第一喷淋装置113设置于所述冷却塔本体111内，并位于相对靠近所述冷却塔本体111的塔顶的一侧，继而第一喷淋装置113喷淋的冷却液与烟气形成对流，烟气对冷却液进行加热，冷却液对烟气进行降温，继而充分利用烟气的余热。
需要说明的是，第一喷淋装置113喷淋的最初的冷却液为外部管路通入，或者直接加入冷却塔本体111内的液体，而当该加热炉烟气余热回收***100工作时，不再额外通入液体，可以循环使用已通入的液体作为冷却液，即冷却塔本体111的液体出口与所述第一喷淋装置113连接以及空气加湿器本体121的液体出口与第一喷淋装置113连接，继而能够循环利用液体，避免资源浪费。但是，当冷却液不能再与烟气发生热交换时，需要更换冷却液。
进一步地，喷淋冷却塔110还包括喷淋换热器114，所述喷淋换热器114设置于所述烟气进口112和所述第一喷淋装置113之间，且所述喷淋换热器114与所述冷却塔本体111连接，继而上行的烟气以及第一喷淋装置113喷淋的下行的冷却液能够对喷淋换热器114内的空气进行进一步加热，使得换热效率高于常规的气-气换热器。另外，喷淋的冷却液对喷淋换热器114有较好的清洗作用，可以防止换热器的积灰结垢现象发生，保证换热器长周期稳定运行。
进一步地，喷淋换热器114为管式换热器；所述管式换热器为扭曲管或在所述管式换热器内设置有扰流片；所述管式换热器的管道直径为10-70mm；采用上述管式换热器能够进一步提升换热效果。
进一步地，参见图2，加热炉的烟气从烟气进口112进入冷却塔本体111内，但是冷却塔本体111较大，烟气分布不均匀，使得相对远离烟气进口112区域的喷淋换热器114部分不能良好地与烟气作用，或者烟气不能均匀与第一喷淋装置113喷淋的液体作用，因此，喷淋冷却塔110包括导流板115，所述导流板115设置于所述冷却塔本体111内，并与所述冷却塔本体111连接，且所述导流板115与所述烟气进口112相对设置，继而对所述烟气进行导流，使得烟气分布均匀。优选地，导流板115为扇形结构，且与冷却塔本体111的塔壁的夹角α为30-60度，继而保证导流板115的导流效果。
进一步地，第一喷淋装置113和冷却塔本体111的塔顶之间还设置有除雾器116。
综上，采用以上强化传热传质的手段，烟气余热回收装置余热回收能力强、回收效率高，有效提升了助燃空气回收烟气余热的能力和效率，保证了利用助燃空气就能回收烟气显热和部分冷凝潜热。
进一步地，参见图1，加热炉烟气余热回收***100包括空气加湿塔120，所述喷淋冷却塔110与所述空气加湿塔120连接，具体地，冷却塔本体111与所述空气加湿塔120连接，空气加湿塔120的出气口与喷淋换热器114连接，继而使得加热加湿后的空气能够进一步被加热，进一步回收烟气的余热。
空气加湿塔120包括空气加湿器本体121和喷淋液体的第二喷淋装置122，所述第二喷淋装置122设置于所述空气加湿器本体121内，并位于相对靠近塔顶的一侧，所述冷却塔本体111的液体出口与所述第二喷淋装置122连接，所述空气加湿器本体121相对靠近塔底的一侧设置有空气进口123，使得空气与液体形成对流，且所述冷却塔本体111内喷淋后的液体通过所述第二喷淋装置122对所述空气进行加热加湿。同时，空气加湿器本体121的塔底设置有向加热炉内通入加热加湿后的空气的空气出口。
进一步地，第二喷淋装置122与冷却塔本体111的液体出口连接，继而第一喷淋装置113喷淋的冷却液能够对常温(20℃左右)的空气进行加热和加湿，而第二喷淋装置122的喷淋的液体在空气加湿器本体121内累积，并且累积到一定程度后将该液体重新运回至冷却塔本体111进行循环利用。具体空气加湿器本体121内累积的液体根据实际情况进行调整。
此连接方式为较优的连接方式，可以有效对烟气余热进行回收利用，但是也可以将第二喷淋装置122与空气加湿器本体121的出液口连接，使得空气加湿器本体121内累积的液体循环利用，而并不是空气加湿塔120-喷淋冷却塔110之间循环。
进一步地，空气加湿塔120还包括微孔气体分布器124，所述微孔气体分布器124设置于所述空气加湿器本体121内，并与所述空气加湿器本体121连接，且所述空气进口123与所述微孔气体分布器124连通，使得空气均匀分布在空气加湿器本体121内，同时，亚微米级气体与第二喷淋装置122喷淋的液体通过微界面直接接触，提升加热和加湿效果。
同时，当加热炉烟气余热回收***100运行时，该微孔气体分布器124浸泡于空气加湿器本体121内累积的液体内，继而使得经过微孔的气泡能够与液体作用，提升其加热加湿效果。
具体地，微孔气体分布器124为膜元件；所述膜元件内设置有多根膜管，使得空气形成小于1μm的微气泡进入所述空气加湿器本体121内；膜管的当量直径为10～70mm，膜元件的孔隙率为50～80％，膜元件的微孔孔径小于1μm，膜管上的膜采用陶瓷膜或中空纤维膜。采用上述微孔气体分布器124能够保证微气泡的形成，有利于对空气进行加热加湿。
同时，膜元件的一端封闭，一端未封闭，继而使得空气通过未封闭的一端进入膜元件内，而后只能通过膜元件的膜进入空气加湿器本体内，保证微气泡的形成。
进一步地，空气加湿塔120还包括雾化器125，所述雾化器125设置于所述空气加湿器本体121内，并与所述空气加湿器本体121连接，所述雾化器125位于第二喷淋装置122和微孔气体分布器124之间，使得所述雾化器125对第二喷淋装置122喷淋的液体进行切割，形成细化液滴，能够进一步地扩大与微气泡后的空气接触，加速空气加湿和加热的效率。
进一步地，雾化器125为格栅式雾化器，且所述格栅的厚度为5-30mm，格栅孔当量直径为0.1～10mm；采用上述结构能够提升雾化效果。
本发明实施例提供微界面接触和细液滴喷淋接触的强化手段，可实现零温差传热传质，空气加湿效率和能力大幅提升，有利于空气回收烟气冷凝潜热。
进一步地，所述加热炉烟气余热回收***100还包括空气预热器130，所述空气预热器130与所述空气加湿塔120的空气出口连通，所述空气预热器130与所述烟气进口112连通，具体地，喷淋换热器114的出气口与空气预热器130的空气进气口连通，所述空气预热器130的烟气出口与所述烟气进口112连通，继而使得烟气和空气能够在空气预热器130内进行气-气换热，进一步提升烟气余热的利用效果。同时，经过加湿和加热的空气则导入加热炉内进行燃烧，继而能够降低形成的烟气中NOx的含量。
综上，通过微界面接触和喷淋接触的方式加湿空气，使进入加热炉的助燃空气的水蒸气含量增加。由于水蒸气比热容大于烟气比热容，水蒸气含量增加可使加热炉燃烧温度有效降低；同时，水蒸气含量增加稀释了空气中的氧含量，降低了氮气与氧气的接触几率，进而有效降低了燃烧过程中NOx的生成量，可使烟气中的NOx含量降低30％以上。
需要说明的是，该空气预热器130可采用板式、扰流子、热管、管式、分体式或者水热媒空气预热器130等现有技术可购买的预热器。
实施例2
参见图3，本实施例提供一种加热炉烟气余热回收***200，其包括喷淋冷却塔210，喷淋冷却塔210包括冷却塔本体211，冷却塔本体211设置有冷却段240和冷凝段250，冷却段240和冷凝段250连通，冷却段240相对靠近塔底，冷凝段250相对靠近塔底，同时，冷却塔本体211相对靠近塔底的一侧设置有烟气进口212，即烟气进口212位于冷却段240内。
喷淋冷却塔210包括第一喷淋装置213和喷淋换热器214，第一喷淋装置213和喷淋换热器214均位于冷却段240内，第一喷淋装置213设置于所述冷却塔本体211内，并位于相对靠近所述冷却塔本体211的塔顶的一侧，继而第一喷淋装置213喷淋的冷却液与烟气形成对流，烟气对冷却液进行加热，冷却液对烟气进行降温，继而充分利用烟气的余热。所述喷淋换热器214设置于所述烟气进口212和所述第一喷淋装置213之间，且所述喷淋换热器214与所述冷却塔本体211连接，喷淋换热器214依然与空气加湿塔220的空气出口连通。
进一步地，第三喷淋装置263和冷却塔本体211的塔顶之间还设置有除雾器216。
喷淋冷却塔210包括导流板215，该导流板215的设置于实施例1中导流板215的设置相同。
同时，冷却塔本体211的液体出口即冷却段240的液体出口与第一喷淋装置213连接，继而使得冷却段240内的液体可以循环利用，但是此时，冷却段240的液体出口不与第二喷淋装置222连接，即冷却段240内的液体不通入空气加湿塔220内。
而冷凝段250则位于冷却段240的上方，即相对靠近顶部，继而能够对冷却段240已经冷却的烟气进行进一步余热回收。
具体地，喷淋冷却塔210还包括对烟气进行进一步冷凝的冷凝部260，所述冷凝部260设置于所述冷却塔本体211内，并与所述冷却塔本体211连接，所述冷凝部260位于所述第一喷淋装置213与所述冷却塔本体211的塔顶之间；继而使得烟气经过第一喷淋装置213回收余热后进行进一步余热回收。
进一步地，冷凝部260包括底板261、烟气上升管262和第三喷淋装置263，所述底板261设置于所述第一喷淋装置213与所述冷却塔本体211的塔顶之间，所述底板261与所述冷却塔本体211固定连接，所述烟气上升管262设置于所述底板261上，并与所述底板261连接，所述第三喷淋装置263设置于所述底板261与所述冷却塔本体211的塔顶之间，使得所述烟气通过所述烟气上升管262后与所述第三喷淋装置263喷淋的冷凝液接触，进一步回收烟气内的余热，同时，底板261能够对第三装置喷淋的冷凝液进行蓄积，即形成冷凝段250的累积的水。
同时，底板261与所述第二喷淋装置222连接，使得底板261收集的第三喷淋装置263喷淋后的液体能够通过第二喷淋装置222加湿加热空气。
进一步地，空气加湿器本体221的出液口与第三喷淋装置263连接，使得降温后的液体能够进一步吸收烟气的余热，进一步提升烟气余热的回收效果。
需要说明的是，本发明实施例提供的底板261与第二喷淋装置222连接，空气加湿塔220的出液口与第三喷淋装置263连接，冷却段240的出液口与第一喷淋装置213连接的实施例为最优实施例，但是也可以更换连接方式，例如冷却段240的出液口与第二喷淋段连接，或者空气加湿塔220的出液口与第一喷淋装置213连接等，这些组合方式也在本发明实施例的保护范围内。
且在加热炉烟气余热回收***200运行时，底板261上累积的液体的高度不能超过烟气上升管262的出气口，即不能有冷凝段250的液体通过烟气上升管262进入冷却段240。
进一步地，烟气上升管262为文丘里管，设置文丘里管能够尽可能地去除经过冷却段240的烟气内的水分，保证液滴不会进入冷凝段。
进一步地，第三喷淋装置263与所述冷却塔本体211的塔顶之间还设置有除雾器；该除雾器能够去除烟气内的水汽，保证排放的烟气满足排放要求。
加热炉烟气余热回收***200包括空气加湿塔220，该空气加湿塔220的结构与实施例1提供的空气加湿塔的结构相同，且空气加湿塔220的出气口与喷淋换热器214的进气口连通。
加热炉烟气余热回收***200包括空气预热器230，该空气预热器230的结构以及与其他装置的连接关系与实施例1提供的相同。
需要说明的是，本发明实施例涉及的液体的输送等均通过泵连接，继而实现液体的运输，且本发明实施例涉及的喷淋装置采用的喷头为旋转喷嘴或者其他现有喷嘴，例如，第三喷淋装置采用的是旋转空心雾化喷嘴。
参见图4，本实施例还提供一种燃烧***300，其包括加热炉310和加热炉烟气余热回收***200，加热炉310与所述加热炉烟气余热回收***200连接，具体地，加热炉310的烟气出口与空气预热器230的烟气进口212连通，加热炉310的空气进口与空气预热器230的空气出口连通。
若燃烧***300不含有空气预热器230(图未示)，则加热炉的烟气出口直接与喷淋冷却塔210的烟气进口212连通，而加热炉的空气进口与喷淋换热器214的空气出口连通。
本实施例还提供一种上述加热炉烟气余热回收***的工作过程：
(1)250℃高温烟气从加热炉内流出，而后进入空气预热器内，加热进入空气预热器的80℃空气，烟气的温度降低至100℃后进入喷淋冷却塔内并加热喷淋换热器内的50℃空气，同时被第一喷淋装置喷射的温度为63℃冷却水降温至64℃，而后经过烟气上升管进入冷凝段，被从第三喷淋装置喷淋的52℃的冷凝液冷却至54℃，进入除雾器去除过饱和水后排出。其中，第三喷淋装置喷淋的冷凝液由空气加湿塔循环而来。
(2)20℃常温空气由微孔气体分布器分布为亚微米级小气泡进入空气加湿塔内，与塔底53℃循环冷却水充分接触换热后，上行与经加第二喷淋装置和雾化器雾化的细小液滴接触传质传热，达到50℃饱和状态后经空气加湿塔的加湿空气出口段引出，进入喷淋换热器被100℃烟气和第一喷淋装置喷淋的冷却水加热至80℃后进入空气预热器，温度进一步升高至235℃后进入加热炉，与燃料气燃烧放热。
(3)喷淋冷却塔的冷却段底部的63℃中温循环水由泵抽入第一喷淋装置，喷淋冷却烟气，并流经喷淋换热器加热加湿空气后，回到冷却段底部进行循环喷淋。喷淋冷却塔的冷凝段底部的58℃循环冷却水经泵进入空气加湿塔，由第二喷淋装置喷出，下行进入雾化器，液滴进一步切割破碎后，与上行的空气接触传质传热，温度降低53℃后进入塔底并累积，与微孔气体分布器产生的亚微米级空气接触换热，温度进一步降低至52℃后，从空气加湿塔底部经泵抽出进入喷淋冷却塔由第三喷淋装置喷出，与上行的64℃饱和烟气接触换热，冷凝烟气后温度升高至58℃回到冷凝段底部，完成循环。
该实施例与加热炉排烟温度100℃时相比，多回收46℃的烟气显热和0.5℃的冷凝潜热，可使加热炉综合热效率提高3.5个百分点；烟气中的NOx含量可比之前降低35％，低至65mg/m3，节能减排效果显著。
实施例3
本实施例还提供一种利用实施例2的加热炉烟气余热回收***的回收烟气余热的过程，具体过程与实施例2提供的工作过程相同，区别在于采用的烟气的温度、空气的温度以及不同液体的温度不同，具体如下：
加热炉流出的烟气的温度为280℃，经过空气预热器后烟气的温度降低至100℃；进入空气预热器的空气温度为70℃；进入加热喷淋换热器的空气为50℃；第一喷淋装置换热后烟气温度为65℃；第一喷淋装置喷射的冷却水温度为64℃；第三喷淋装置喷淋的冷凝液温度为52℃；第三喷淋装置换热后烟气温度为53℃。
通入空气加湿塔的空气为0℃；空气加湿塔的塔底累积的水的温度为52℃；流出空气加湿塔的空气为50℃饱和状态；进入喷淋换热器内被100℃烟气和64℃液体加热至70℃；经过空气预热器加热至270℃。
喷淋冷却塔的冷却段累积的水的温度为64℃，冷凝段累积的水的温度为60℃，冷凝段累积的水进入空气加湿塔第二喷淋装置与上行空气作用后，温度降低为53℃，再与微孔气体分布器形成的气体作用后，温度降低为52℃，空气加湿塔的塔底累积的52℃水泵至第三喷淋装置，与上行的65℃饱和烟气作用，并累积至冷凝段。
该实施例与加热炉排烟温度100℃时相比，多回收47℃的烟气显热和1.5℃的冷凝潜热，可使加热炉综合热效率提高4.5个百分点；烟气中的NOx含量可比之前降低40％，低至60mg/m3，节能减排效果显著。
本发明实施例提供一种加热炉余热回收方法，其利用上述的加热炉烟气余热回收***进行回收，其中，出加热炉烟气温度≥150℃，出空气预热器的烟气温度为80～120℃，出喷淋冷却塔烟气温度为50～60℃，入空气加湿塔的空气温度为-20℃～40℃，出空气加湿塔的空气温度为40℃～55℃，出喷淋换热器空气温度为70～90℃。且进入加热炉的助燃空气水蒸气含量的质量分数为0～20％，优选5～10％。
综上本发明实施例提供的加热炉烟气余热回收***可多回收30～70℃的烟气显热和0～5℃的冷凝潜热，可使加热炉综合热效率提高2～8个百分点，节能效果显著。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种加热炉烟气余热回收***，其特征在于，包括喷淋冷却塔和形成加热加湿空气的空气加湿塔，所述喷淋冷却塔与所述空气加湿塔连接；
所述喷淋冷却塔包括冷却塔本体和喷淋冷却液的第一喷淋装置，所述冷却塔本体相对靠近塔底的一侧设置有烟气进口，所述第一喷淋装置设置于所述冷却塔本体内，并位于相对靠近所述冷却塔本体的塔顶的一侧，使得烟气与冷却液形成对流，继而烟气对冷却液进行加热，回收烟气的余热；
所述空气加湿塔包括空气加湿器本体和喷淋液体的第二喷淋装置，所述第二喷淋装置设置于所述空气加湿器本体内，并位于相对靠近塔顶的一侧，所述冷却塔本体的液体出口与所述第二喷淋装置连接，所述空气加湿器本体相对靠近塔底的一侧设置有空气进口，使得空气与液体形成对流，所述冷却塔本体内喷淋后的液体通过所述第二喷淋装置对所述空气进行加热加湿，所述空气加湿器本体具有向加热炉通入加热加湿后的空气的气体的空气出口。
2.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述空气加湿塔还包括微孔气体分布器，所述微孔气体分布器设置于所述空气加湿器本体内部的塔底，并与所述空气加湿器本体连接，且所述空气进口与所述微孔气体分布器连通。
3.根据权利要求2所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述微孔气体分布器为膜元件；
优选地，所述膜元件内设置有多根膜管；
优选地，膜管的当量直径为10～70mm，膜元件的孔隙率为50～80％，膜元件的微孔孔径小于1μm，膜管上的膜采用陶瓷膜或中空纤维膜。
4.根据权利要求2所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述空气加湿塔还包括雾化器，所述雾化器设置于所述空气加湿器本体内，并与所述空气加湿器本体连接，所述雾化器位于第二喷淋装置和微孔气体分布器之间，使得所述雾化器对第二喷淋装置喷淋的液体进行切割，形成细化液滴。
5.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述雾化器为格栅式雾化器，且格栅的厚度为5-30mm，格栅孔当量直径为0.1～10mm；
优选地，所述空气加湿器本体的液体出口与所述第一喷淋装置连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述喷淋冷却塔还包括喷淋换热器，所述喷淋换热器设置于所述烟气进口和所述第一喷淋装置之间，且所述喷淋换热器与所述冷却塔本体连接，且所述喷淋换热器的进气口与所述空气加湿器本体的空气出口连通。
7.根据权利要求6所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述喷淋换热器为管式换热器；
优选地，所述管式换热器为扭曲管或在所述管式换热器内设置有扰流片；
优选地，所述管式换热器的管道直径为10-70mm；
优选地，所述冷却塔本体的液体出口与所述第一喷淋装置连接；
优选地，所述喷淋冷却塔包括对所述烟气进行导流的导流板，所述导流板设置于所述冷却塔本体内，并与所述冷却塔本体连接，且所述导流板与所述烟气进口相对设置；
优选地，导流板为扇形结构，且与冷却塔本体的塔壁的夹角为30-60度。
8.根据权利要求1-5任一项所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述喷淋冷却塔还包括对烟气进行冷凝的冷凝部，所述冷凝部设置于所述冷却塔本体内，并与所述冷却塔本体连接，所述冷凝部位于所述第一喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间；
优选地，所述冷凝部包括底板、烟气上升管和第三喷淋装置，所述底板设置于所述第一喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间，所述底板与所述冷却塔本体固定连接，所述烟气上升管设置于所述底板上，并与所述底板连接，所述第三喷淋装置设置于所述底板与所述冷却塔本体的塔顶之间，使得所述烟气通过所述烟气上升管后与所述第三喷淋装置喷淋的冷凝液接触；
优选地，所述第三喷淋装置与所述冷却塔本体的塔顶之间还设置有除雾器；
优选地，所述底板与所述第二喷淋装置连接，使得第三喷淋装置喷淋后的液体能够加湿加热空气；所述空气加湿器本体的出液口与第三喷淋装置连接；
优选地，所述烟气上升管为文丘里管。
9.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热回收***，其特征在于，所述加热炉烟气余热回收***还包括空气预热器，所述空气预热器与所述空气加湿塔的空气出口连通，所述空气预热器与所述烟气进口连通。
10.一种燃烧***，其特征在于，其包括权利要求1-9任一项所述的加热炉烟气余热回收***。
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