CN205037334U - 一种烟气余热回收利用*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及余热回收利用技术领域，特别涉及一种烟气余热回收利用***。本实用新型提供的烟气余热回收利用***，包括用于回收潜热的喷淋式换热塔和用于回收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口，另一端与喷淋式换热塔相连；烟气首先进入显热回收机构进行显热交换，经过显热交换的烟气进入喷淋式换热塔进行潜热交换，与传统的余热回收***相比，具有单显热回收、显热和潜热同时回收和显热和潜热分开单独进行回收多种运行模式；实现了对烟气余热的梯级回收利用，烟气余热回收的更彻底，回收效率更高；并且，由于在显热回收机构中仅用于回收烟气中的显热，对换热器防腐能力要求较低，因此可减少烟气余热回收的成本。

Description

一种烟气余热回收利用***

技术领域

本实用新型涉及余热回收利用技术领域，特别涉及一种烟气余热回收利用***。

背景技术

目前，天然气作为人们日常生活的主要生活能源被广泛的应用，天然气的主要成分是甲烷，而甲烷是含氢量最高的烷烃。因此，天然气燃烧后的烟气中含有大量的水分，并以水蒸气的形式存在。每燃烧1Nm³的天然气，大约可得到2Nm³的水蒸气。水蒸气的汽化潜热大约为燃气低发热值的11％。意味着当燃气燃烧每提供100kw显热同时也提供11kw潜热。因此回收天然气燃烧产生的烟气中的潜热具有重要的节能意义。

现有的余热回收装置多采用间壁式换热，即同时在间壁式换热器内进行显热和潜热的换热回收，但是在回收过程中，存在对烟气中潜热的回收不完全、回收效率低的问题，同时在将温度降低至烟气露点以下时，凝结出的水滴呈酸性，并存储在间壁式换热器内，酸性的液体附着在间壁式换热器的烟气侧壁面上，对间壁式换热器进行腐蚀，因此间壁式换热器需要采用耐腐蚀材料制造，又因为间壁式换热器内同时进行显热和潜热换热，因此其换热温度较高，不能够采用塑料类的耐腐蚀材料制造间壁式换热器，只能够采用价格比较昂贵的耐腐蚀合金材料来制造间壁式换热器，增加了余热回收的成本。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：传统的采用间壁式换热器进行换热，存在换热效率低、成本高的问题，同时在进行潜热回收时，存在间壁式换热器内壁被腐蚀的问题；因此，需要提供一种余热回收效率高、且成本低的烟气余热回收利用***。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种烟气余热回收利用***，包括用于回收潜热的换热塔和用于回收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口，另一端与喷淋式换热塔连通；且所述喷淋式换热塔和显热回收机构均通过热网与热用户连接。

其中，所述显热回收机构为壳管式换热器，所述壳管式换热器倾斜设置，且远离喷淋式换热塔的一端向上倾斜10～15°。

其中，所述壳管式换热器包括壳体、换热管和设于换热管内的挡板，所述壳体围成两端密封的空腔，所述换热管设于所述空腔内。

其中，所述挡板为波纹板，且所述波纹板的波形沿所述换热管的轴线方向传递。

其中，所述壳管式换热器的一端与烟气入口相连，另一端与喷淋式换热塔相连。

其中，所述喷淋式换热塔包括由上至下依次相连的除雾段、喷淋换热段和凝水收集段，且所述喷淋式换热塔的顶端设有烟气出口。

其中，所述壳管式换热器与喷淋式换热塔连通于所述喷淋换热段和凝水收集段之间；所述喷淋换热段包括喷淋装置和设于喷淋装置下侧的填料层。

其中，所述热用户包括供暖热用户和生活热水热用户，所述凝水收集段上设有出水口和位于出水口上侧的注水口；所述热网包括供暖热网和生活用水热网，所述出水口分别与供暖热网的入口和生活用水热网的入口相连，所述供暖热网的出口和生活用水热网的出口分别与所述喷淋装置相连；所述生活用水热网包括第一板式换热器，所述第一板式换热器与所述生活热水热用户相连构成供热回路；所述供暖热网包括第二板式换热器，所述壳管式换热器、第二板式换热器和供暖热用户依次连接构成供暖回路。

其中，所述出水口处设有循环泵和加药装置，所述加药装置内盛有用于中和凝水内酸性成分的碱液。

其中，所述除雾段、喷淋换热段和凝水收集段之间通过法兰顺次连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种烟气余热回收利用***，包括用于回收潜热的喷淋式换热塔和用于回收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口，另一端与喷淋式换热塔相连；烟气首先进入显热回收机构进行显热交换，经过显热交换的烟气进入喷淋式换热塔进行潜热交换，与传统的余热回收***相比，具有单显热回收、显热和潜热同时回收和显热和潜热分开单独进行回收多种运行模式；实现了对烟气余热的梯级回收，烟气余热回收的更彻底，回收效率更高；并且，由于在显热回收机构中仅用于回收烟气中的显热，对换热器防腐能力要求较低，因此可减少烟气余热回收的成本。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例所述的烟气余热回收利用***的示意图；

图2是壳管式换热器的剖视图。

其中图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、喷淋式换热塔，11、除雾段，12、喷淋换热段，121、喷淋装置，122、填料层，13、凝水收集段，131、出水口，132、注水口，133、循环泵，134、加药装置，135、第三截止阀，136、排污阀，14、烟气出口，2、壳管式换热器，21、壳体，22、换热管，221、挡板，23、烟气入口，3、第一板式换热器，31、第一截止阀4、第二板式换热器，41、第二截止阀，5、供暖热用户，6、生活热水热用户。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种烟气余热回收利用***，包括用于回收潜热的喷淋式换热塔1和用于回收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口23，另一端与喷淋式换热塔1相连；且所述喷淋式换热塔1和显热回收机构通过热网与热用户连接。

本实用新型提供的烟气余热回收利用***，在回收烟气余热时，烟气首先进入显热回收机构进行显热交换，经过显热交换的烟气进入喷淋式换热塔1进行潜热交换，与传统的余热回收***相比，具有单显热回收、显热和潜热同时回收和显热和潜热分开单独进行回收多种运行模式，实现了对烟气余热的梯级回收利用，烟气余热回收的更彻底，回收效率更高；并且，由于在显热回收机构仅用于回收烟气中的显热，对换热器防腐能力要求较低，因此可减少烟气余热回收的成本；同时，烟气中的热量被回收后通过热网输送给热用户，这样一套烟气余热回收利用***能够供给多个热用户，供热更加合理。

其中，所述显热回收机构为壳管式换热器2，所述壳管式换热器2的一端与喷淋式换热塔1相连，另一端向喷淋式换热塔1顶端略倾斜10～15°，从壳管式换热器内降温后的烟气在进入喷淋式换热塔1内时分布更加均匀，对于烟气内潜热交换更加完全，潜热的回收效率更高。

优选地，如图2所示，所述壳管式换热器2包括壳体21、换热管22和设于换热管22内的挡板221，所述壳体21围成两端密封的圆柱状空腔，所述换热管22设于所述空腔内，所述壳管式换热器2的一端与烟气入口23相连，另一端与换热塔1相连。烟气在换热管22内流过，水由换热管22外侧通过，高温烟气从烟气入口23进入换热管22，水在所述空腔内循环流动，烟气与水通过换热管22进行热交换，经过热交换的烟气在降温后进入喷淋式换热塔1内进行潜热交换吸收，具体地，所述换热管22为不锈钢管；进一步地，所述挡板221为波纹板，且所述波纹板的波形沿所述换热管22的轴线方向传递，波纹板的设置能够增强换热管22内烟气湍流强度，增强换热效果。

所述换热塔1包括由上至下依次相连的除雾段11、喷淋换热段12和凝水收集段13，且所述换热塔1的顶端设有烟气出口14，进入换热塔1内的烟气通过烟气出口14排出，具体为，经过潜热交换后的烟气向上流动，经过除雾段11，去除烟气中的水雾；所述壳管式换热器2与与喷淋式换热塔(1)连通于所述喷淋换热段(12)和凝水收集段(13)之间；所述喷淋换热段12包括喷淋装置121和设于喷淋装置121下侧的填料层122，具体地，喷淋装置121由喷淋主管、喷淋支管和喷嘴组成。喷淋支管均匀并联于喷淋主管上，喷淋支管为平行布置，每个喷淋支管上均匀布置多个喷嘴，这样向喷淋装置121内喷洒的水雾更加均匀，潜热的交换更加充分，同时在喷淋装置121的下侧设有填料层122，填料层122内填放花环形填料增大换热面积，进一步使烟气温度降低，低于露点温度的烟气中的水分凝结并释放潜热，提高余热回收效率。与此同时也会对烟气中的NOx和SOx有一定的吸收效果，达到环保的作用。

优选地，所述换热塔1出水口131处设有循环泵133和加药装置134，通过循环泵133为整个烟气回收利用***的循环工作提供动力，同时由于进行潜热交换后的水含有酸性物质，不能够直接利用，因此在出水口131处设置加药装置134，加药装置134内储存有NaOH等碱性药品的碱液来中和从换热塔1出水口131流出的水，然后再将中和后的水经换热器3、4热网供给用户采暖或者作为生活用水。

进一步地，所述除雾段11、喷淋换热段12和凝水收集段13之间通过法兰顺次连接，整个换热塔1采用各段装配的方式，每两段之间采用法兰连接，每段可根据不同需要进行增添或去除。根据每段使用温度不同采用不同材质，这样整个喷淋式换热塔1只有喷淋换热段12的材质需要采用耐热抗腐蚀材料，其他各段可选用不同耐热性能的材料进行加工以降低材料造价，进一步地降低成本；另外，壳管换热器的壳体21的上贴设有一层保温材料制成的保温层，同时设置保温层减少壳管换热器内的热水通过壳体21向外散热，造成热量的浪费。

优选地，所述热用户包括采暖热用户5和生活热水热用户6，所述凝水收集段13上设有出水口131和位于出水口131上侧的注水口132，并且所述凝水收集段上还设有排污管道，所述排污管道上设有排污阀136；所述热网包括供暖热网和生活用水热网，所述出水口131通过三通分别与第一板式换热器3和第一板式换热器4相连，且所述第一板式换热器3入口处设有第一截止阀31，所述第一板式换热器4入口处设有第二截止阀41，所述第一板式换热器3出口和第一板式换热器4出口分别与所述喷淋装置121相连，这样构成一个烟气回收和利用的循环***，使得整个***能够循环工作；所述生活用水热网包括第一板式换热器3，所述第一板式换热器3与所述生活热水热用户6相连构成供热回路，为建筑内提供日常生活用热水；所述供暖热网包括第二板式换热器4，所述壳管式换热器2、第二板式换热器4和供暖热用户5依次连接构成供暖回路，由于供暖热用户5要求热水具有更高的温度，因此，在供暖回路中，同时利用了壳管式换热器2与烟气进行显热换热的热水和换热塔1内进行潜热换热的热水，经过二次加热的热水能够满足供暖用户对热水温度的要求。所述烟气余热回收利用***在供热期和非供热期能够切换使用。在供热期同时开启第一截止阀31和第二截止阀41，通过第一板式换热器3和第二板式换热器4加热热网回水和生活热水。在非供热期仅开启第二截止阀41，***回收的热量用于加热生活热水。

下面结合图1来说明本实用新型的提供的烟气余热回收利用***的工作原理。

***运行前由注水口132向凝水池内注入干净冷水，运行时关闭注水口132处设置的第三截止阀135。由锅炉产生的高温烟气从烟气入口23进入壳管式换热器2内，换热管22内流动的烟气与在空腔内流动的水进行间壁式换热，释放显热。降温后的烟气进入换热塔1内，所述壳管式换热器2的一端与喷淋式换热塔1相连，另一端向喷淋式换热塔1顶端倾斜，倾斜的角度使得烟气在进入喷淋式换热塔1后分布更均匀。喷淋换热段12内的水经喷嘴喷出呈雾状与来流烟气进行直接接触式换热，填料层122内填放花环形填料增大换热面积，进一步使烟气温度降低，低于露点温度的烟气中的水分凝结并释放潜热，提高余热回收效率，与此同时也会对烟气中的NOx和SOx有一定的吸收效果，达到环保的作用。凝水在喷淋式换热塔1下部的凝水收集段13内收集起来，收集起来的热水由于含有酸性物质，需进行处理后再利用，故热水经出水口131进入加药装置134进行加药处理。在供热期同时开启第一截止阀31和第二截止阀41，经处理后的热水通过第一板式换热器3和第二板式换热器4加热热网回水和生活热水，为生活热水热用户6提供生活用水，经初级加热后的热网回水接入壳管式换热器2再加热后供给采暖热用户5。在非供热期仅开启阀门第二截止阀41，经处理后的热水通过第一板式换热器3，用于加热生活热水供给生活热水热用户6。随着***的运行，凝水量不断增加；在第一板式换热器3和第二板式换热器4后端分别设有泄水阀，根据***内水量增加情况适当进行泄水保持***内水量恒定。

***运行时：烟气侧，烟气由烟气入口(23)进入***，在壳管式换热器(2)内进行显热交换后进入喷淋式换热塔(1)，由下至上流动，顺次经过喷淋换热段(12)、除雾段(11)，从顶部烟气出口(14)排出，完成潜热换热。喷淋循环水侧，喷淋循环水由凝水收集段(13)上侧的注水口(132)注入，由喷淋水循环泵(133)提供动力，喷淋循环水自凝水收集段下侧的出水口(131)流至加药箱(134)。经加药后，根据运行模式，可分流经过第一板式换热器(3)与生活热水热网换热和第二板式换热器(4)与供暖热网换热；也可仅流经两换热器之一。换热后的循环水合流至喷淋装置(121)在喷淋式换热塔(1)内喷淋，最终沉降至凝水收集段，完成一次循环；通过控制壳管式换热器以及喷淋式换热塔的启闭状态，使整个烟气余热回收利用***具有单显热回收、显热和潜热同时回收和显热和潜热分开单独回收多种运行模式。具体的各运行模式切换可根据实际采暖和热水需求，利用第一截止阀(31)和第二截止阀(41)实现。

综上所述，本实用新型提供了一种烟气余热回收利用***，包括用于吸收潜热的换热塔和用于吸收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口，另一端与换热塔相连；烟气首先进入显热回收机构进行显热吸收交换，经过显热交换的烟气进入换热塔进行潜热交换，与传统的余热回收***相比，将显热和潜热分开单独进行回收，既回收了烟气中的显热又回收了烟气中的潜热；实现了对烟气余热的梯级回收，烟气余热回收的更彻底，回收效率更高；并且，由于在显热回收机构中仅用于回收烟气中的显热，对防腐能力要求较低，因此可减少烟气余热回收的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种烟气余热回收利用***，其特征在于：包括用于回收潜热的喷淋式换热塔(1)和用于回收显热的显热回收机构，所述显热回收机构的一端设有烟气入口(23)，另一端与喷淋式换热塔(1)连通；且所述喷淋式换热塔(1)和显热回收机构均通过热网与热用户连接。

2.根据权利要求1所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述显热回收机构为壳管式换热器(2)，所述壳管式换热器(2)倾斜设置，且远离喷淋式换热塔(1)的一端向上倾斜10～15°。

3.根据权利要求2所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述壳管式换热器(2)包括壳体(21)、换热管(22)和设于换热管(22)内的挡板(221)，所述壳体(21)围成两端密封的空腔，所述换热管(22)设于所述空腔内。

4.根据权利要求3所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述挡板(221)为波纹板，且所述波纹板的波形沿所述换热管(22)的轴线方向传递。

5.根据权利要求3所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述壳管式换热器(2)的一端与烟气入口(23)相连，另一端与喷淋式换热塔(1)相连。

6.根据权利要求2所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述喷淋式换热塔(1)包括由上至下依次相连的除雾段(11)、喷淋换热段(12)和凝水收集段(13)，且所述喷淋式换热塔(1)的顶端设有烟气出口(14)。

7.根据权利要求6所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述壳管式换热器(2)与喷淋式换热塔(1)连通于所述喷淋换热段(12)和凝水收集段(13)之间；所述喷淋换热段(12)包括喷淋装置(121)和设于喷淋装置(121)下侧的填料层(122)。

8.根据权利要求7所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述热用户包括供暖热用户(5)和生活热水热用户(6)，所述凝水收集段(13)上设有出水口(131)和位于出水口(131)上侧的注水口(132)；所述热网包括供暖热网和生活用水热网，所述出水口(131)分别与供暖热网的入口和生活用水热网的入口相连，所述供暖热网的出口和生活用水热网的出口分别与所述喷淋装置(121)相连；所述生活用水热网包括第一板式换热器(3)，所述第一板式换热器(3)与所述生活热水热用户(6)相连构成供热回路；所述供暖热网包括第二板式换热器(4)，所述壳管式换热器(2)、第二板式换热器(4)和供暖热用户(5)依次连接构成供暖回路。

9.根据权利要求8所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述出水口(131)处设有循环泵(133)和加药装置(134)，所述加药装置(134)内盛有用于中和凝水内酸性成分的碱液。

10.根据权利要求9所述的烟气余热回收利用***，其特征在于：所述除雾段(11)、喷淋换热段(12)和凝水收集段(13)之间通过法兰顺次连接。