CN102058994A - 一种烟气冷凝干化加热装置及方法 - Google Patents

一种烟气冷凝干化加热装置及方法 Download PDF

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Abstract

烟气冷凝干化加热装置及方法是一种能够回收烟气中凝结水资源化利用,同时满足烟气中污染物向高空大气扩散的温度要求的装置及方法,该装置的高温热管换热器热流体出口和低温热管换热器热流体进口相联接,低温热管换热器热流体出口和高温热管换热器冷流体进口相联接,其方法在于将湿烟气进入高温热管换热器蒸发段内,对高温热管进行加热,降温后的湿烟气进入低温热管换热器蒸发段,冷媒介质进入低温热管换热器冷凝段,通过低温热管的换热作用,将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下,湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口排出,吸收热量后的冷媒介质从低温热管换热器冷流体出口排出,冷凝后的干化烟气被高温热管加热后通过烟囱排放。

Description

一种烟气冷凝干化加热装置及方法
技术领域
[0001] 本发明为对锅炉烟气凝结水回收的一种装置及方法,尤其是一种烟气冷凝干化加 热装置及方法。
背景技术
[0002] 随着社会经济的发展以及人民生活水平的提高,水资源日益珍贵。燃料(包括煤、 石油、天然气、生物质和城市生活垃圾)燃烧后产生的烟气中含有大量的水蒸汽,通过烟囱 排放到大气中,不仅造成极大的水资源浪费,而且水蒸汽在烟®中遇冷凝结成水沿壁面流 下,引起烟囱的腐蚀和结垢。如果能对烟气中水蒸汽进行回收处理利用,提高再生水利用率 对水资源匮乏的地区意义重大。
[0003] 常规的回收烟气凝结水的方法是将采用冷却换热的方法将烟气温度降低到水蒸 汽露点以下,烟气中的水蒸汽凝结成水排出,但这会造成烟气温度显著降低。锅炉烟气中通 常含有大量的有机或无机污染物,以及细微粉尘颗粒,严重危害着人类的健康,这就要求锅 炉烟气必须通过烟囱向高空大气排放。较高的排烟温度有助于烟气在烟囱中向上流动,更 有利于烟气中的污染物在高空大气中扩散。因此,将锅炉烟气中凝结水水蒸汽回收下来,加 以处理利用,提高再生水的利用率,同时不降低排烟温度,满足烟气中污染物在高空大气中 扩散的温度要求,具有显著的经济和环境效益。
发明内容
[0004] 技术问题:本发明的目的是提供一种烟气冷凝干化加热的装置及方法,采用该方 法能够安全有效地对烟气进行处理,便于烟气中凝结水后续资源化开发利用,同时满足烟 气中污染物通过烟囱向高空大气中扩散的温度要求。
[0005] 技术方案:本发明的烟气冷凝干化加热装置包括高温热管换热器和低温热管换热 器;其中,高温热管换热器包括高温热管换热器冷流体出口、高温热管换热器冷凝段、高温 热管换热器热流体进口、高温热管换热器蒸发段、高温热管、高温热管换热器冷流体进口、 高温热管换热器热流体出口,位于高温热管换热器中的高温热管被第一隔离层分隔成上部 的高温热管换热器冷凝段和下部的高温热管换热器蒸发段两部分,高温热管换热器冷凝段 的两端分别设有高温热管换热器冷流体进口和高温热管换热器冷流体出口,高温热管换热 器蒸发段的两端分别设有高温热管换热器热流体进口和高温热管换热器热流体出口 ;低温 热管换热器包括低温热管换热器冷流体出口、低温热管换热器冷凝段、低温热管换热器热 流体进口、低温热管换热器蒸发段、低温热管、低温热管换热器冷流体进口、冷凝水出口、低 温热管换热器热流体出口,位于低温热管换热器中的低温热管被第二隔离层分隔成上部的 低温热管换热器冷凝段和下部的低温热管换热器蒸发段两部分,低温热管换热器冷凝段的 两端分别设有低温热管换热器冷流体出口和低温热管换热器冷流体进口,下部的低温热管 换热器蒸发段的两端分别设有低温热管换热器热流体进口和低温热管换热器热流体出口, 在低温热管换热器蒸发段的最下部设有冷凝水出口 ;高温热管换热器热流体出口和低温热管换热器热流体进口相联接,低温热管换热器热流体出口和高温热管换热器冷流体进口相 联接。
[0006] 本发明的烟气冷凝干化加热装置的烟气冷凝干化加热方法在于:将湿烟气的冷凝 干化和干化烟气的加热过程分隔开,在低温热管换热器内进行湿烟气的冷凝干化过程,在 高温热管换热器内利用湿烟气内在的高品位热能来加热冷凝后的干化烟气,提高干化烟气 的排放温度。
[0007] 具体是:将湿烟气从高温热管换热器热流体进口进入高温热管换热器蒸发段内, 对高温热管进行加热,降温后的湿烟气从高温热管换热器热流体出口流出,进入低温热管 换热器蒸发段,对低温热管进行加热,冷媒介质从低温热管换热器冷流体进口进入低温热 管换热器冷凝段,通过低温热管和进入低温热管换热器蒸发段内湿烟气进行热量交换,将 湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下,湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口排 出,吸收热量后的冷媒介质从低温热管换热器冷流体出口排出,冷凝后的干化烟气从低温 热管换热器热流体出口流出,经高温热管换热器冷流体进口进入高温热管换热器冷凝段, 被高温热管加热后从高温热管换热器冷流体出口流出,通过烟®排放到大气。
[0008] 所述的高温热管的工质温度高于低温热管的工质温度。
[0009] 所述的冷媒介质为空气、水、海水或其它流体介质。
[0010] 有益效果:锅炉烟气中通常含有大量的有机或无机污染物,以及细微粉尘颗粒,严 重危害着人类的健康,这就要求锅炉烟气必须通过烟囱向高空大气排放。较高的
排烟温度有助于烟气在烟囱中向上流动,更有利于烟气中的污染物在高空大气中扩 散。常规的回收烟气凝结水的方法是将采用冷却换热的方法将烟气温度降低到水蒸一
2—
汽露点以下,烟气中的水蒸汽凝结成水排出,但这会造成烟气温度显著降低,不利于烟 气中的污染物通过烟囱向高空大气中扩散。
[0011] 本发明采用热管换热器作为湿烟气冷凝干化和干化烟气加热的工作部件,热管换 热器的传热是通过热管内工质的相变进行的,换热效率高,使用隔板将热管换热器的蒸发 段和冷凝段分隔开,热流体和冷流体互不接触,由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位 进行换热,而热管元件相互又是独立的,即使某根热管失效、穿孔也不会对湿烟气的冷凝干 化和干化烟气的加热有较大的影响。
[0012] 本发明将湿烟气的冷凝干化和干化烟气的加热过程分隔开,在低温热管换热器内 进行湿烟气的冷凝干化过程,在高温热管换热器内利用湿烟气内在的高品位热能来加热冷 凝后的干化烟气,提高干化烟气的排放温度。该技术不仅能防止锅炉烟®的腐蚀和结垢,而 且能将锅炉烟气中水蒸汽回收下来,便于烟气中凝结水后续资源化开发利用,缓解水资源 紧张,同时又不降低排烟温度,满足烟气中污染物通过烟囱向高空大气中扩散的温度要求, 具有显著的经济和环境效益。
附图说明
[0013] 图1是本发明的装置结构示意图,其中有:高温热管换热器1,高温热管换热器冷 流体出口 11,高温热管换热器冷凝段12,高温热管换热器热流体进口 13,高温热管换热器 蒸发段14,高温热管15,高温热管换热器冷流体进口 16,高温热管换热器热流体出口 17,第一隔离层18 ;低温热管换热器2,低温热管换热器冷流体出口 21,低温热管换热器冷凝段 22,低温热管换热器热流体进口 23,低温热管换热器蒸发段M,低温热管25,低温热管换热 器冷流体进口 26,冷凝水出口 27,低温热管换热器热流体出口 28,第二隔离层四。
具体实施方式
[0014] 本发明的烟气冷凝干化加热装置中,高温热管换热器1包括高温热管换热器冷流 体出口 11、高温热管换热器冷凝段12、高温热管换热器热流体进口 13、高温热管换热器蒸 发段14、高温热管15、高温热管换热器冷流体进口 16、高温热管换热器热流体出口 17,位于 高温热管换热器1中的高温热管15被第一隔离层18分隔成上部的高温热管换热器冷凝段 12和下部的高温热管换热器蒸发段14两部分,高温热管换热器冷凝段12的两端分别设有 高温热管换热器冷流体进口 16和高温热管换热器冷流体出口 11,高温热管换热器蒸发段 14的两端分别设有高温热管换热器热流体进口 13和高温热管换热器热流体出口 17;低温 热管换热器2包括低温热管换热器冷流体出口 21、低温热管换热器冷凝段22、低温热管换 热器热流体进口 23、低温热管换热器蒸发段M、低温热管25、低温热管换热器冷流体进口 沈、冷凝水出口 27、低温热管换热器热流体出口观,位于低温热管换热器2中的低温热管25 被第二隔离层四分隔成上部的低温热管换热器冷凝段22和下部的低温热管换热器蒸发段 24两部分,低温热管换热器冷凝段22的两端分别设有低温热管换热器冷流体出口 21和低 温热管换热器冷流体进口 26,下部的低温热管换热器蒸发段M的两端分别设有低温热管 换热器热流体进口 23和低温热管换热器热流体出口 28,在低温热管换热器蒸发段M的最 下部设有冷凝水出口 27 ;高温热管换热器热流体出口 17和低温热管换热器热流体进口 23 相联接,低温热管换热器热流体出口观和高温热管换热器冷流体进口 16相联接。
[0015] 具体方法是:将湿烟气从高温热管换热器热流体进口 13进入高温热管换热器蒸 发段14内,对高温热管15进行加热,降温后的湿烟气从高温热管换热器热流体出口 17流 出,进入低温热管换热器蒸发段M,对低温热管25进行加热,冷媒介质从低温热管换热器 冷流体进口 26进入低温热管换热器冷凝段22,通过低温热管25和进入低温热管换热器蒸 发段M内湿烟气进行热量交换,将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下,湿烟气中的水蒸汽 凝结成水后从烟气凝结水出口 27排出,吸收热量后的冷媒介质从低温热管换热器冷流体 出口 21排出,冷凝后的干化烟气从低温热管换热器热流体出口观流出,经高温热管换热器 冷流体进口 16进入高温热管换热器冷凝段12,被高温热管15加热后从高温热管换热器冷 流体出口 11流出,通过烟囱排放到大气。在整个烟气冷凝干化加热过程中,高温热管15的 工质温度高于低温热管25的工质温度。

Claims (5)

1. 一种烟气冷凝干化加热装置,其特征在于该装置包括高温热管换热器(1)和低温热 管换热器O);其中,高温热管换热器(1)包括高温热管换热器冷流体出口(11)、高温热管 换热器冷凝段(12)、高温热管换热器热流体进口(13)、高温热管换热器蒸发段(14)、高温 热管(15)、高温热管换热器冷流体进口(16)、高温热管换热器热流体出口(17),位于高温 热管换热器(1)中的高温热管(1¾被第一隔离层(18)分隔成上部的高温热管换热器冷凝 段(1¾和下部的高温热管换热器蒸发段(14)两部分,高温热管换热器冷凝段(1¾的两 端分别设有高温热管换热器冷流体进口(16)和高温热管换热器冷流体出口(11),高温热 管换热器蒸发段(14)的两端分别设有高温热管换热器热流体进口(1¾和高温热管换热 器热流体出口(17);低温热管换热器(¾包括低温热管换热器冷流体出口(21)、低温热管 换热器冷凝段(22)、低温热管换热器热流体进口(23)、低温热管换热器蒸发段(M)、低温 热管(25)、低温热管换热器冷流体进口(¾)、冷凝水出口(27)、低温热管换热器热流体出 口(观),位于低温热管换热器O)中的低温热管05)被第二隔离层09)分隔成上部的低 温热管换热器冷凝段0¾和下部的低温热管换热器蒸发段04)两部分,低温热管换热器 冷凝段0¾的两端分别设有低温热管换热器冷流体出口 和低温热管换热器冷流体进 口(¾),下部的低温热管换热器蒸发段04)的两端分别设有低温热管换热器热流体进口 (23)和低温热管换热器热流体出口(¾),在低温热管换热器蒸发段04)的最下部设有冷 凝水出口 (XT);高温热管换热器热流体出口(17)和低温热管换热器热流体进口 相联 接,低温热管换热器热流体出口 08)和高温热管换热器冷流体进口(16)相联接。
2. 一种如权利要求1所述的烟气冷凝干化加热装置的烟气冷凝干化加热方法,其特征 在于将湿烟气的冷凝干化与干化烟气的加热过程分隔开,在低温热管换热器内进行湿 烟气的冷凝干化过程,在高温热管换热器(1)内利用湿烟气内在的高品位热能来加热冷凝 后的干化烟气,提高干化烟气的排放温度。
3.根据权利要求2所述的烟气冷凝干化加热装置的烟气冷凝干化加热方法,其特征在 于:将湿烟气从高温热管换热器热流体进口(1¾进入高温热管换热器蒸发段(14)内,对高 温热管(1¾进行加热,降温后的湿烟气从高温热管换热器热流体出口(17)流出,进入低温 热管换热器蒸发段(M),对低温热管0¾进行加热,冷媒介质从低温热管换热器冷流体进 口 06)进入低温热管换热器冷凝段(22),通过低温热管0¾和进入低温热管换热器蒸发 段04)内湿烟气进行热量交换,将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下,湿烟气中的水蒸汽 凝结成水后从烟气凝结水出口 (XT)排出,吸收热量后的冷媒介质从低温热管换热器冷流 体出口 排出,冷凝后的干化烟气从低温热管换热器热流体出口 08)流出,经高温热管 换热器冷流体进口(16)进入高温热管换热器冷凝段(12),被高温热管(1¾加热后从高温 热管换热器冷流体出口(11)排出。
4.根据权利要求3所述的烟气冷凝干化加热装置的烟气冷凝干化加热方法,其特征在 于所述的高温热管(1¾的工质温度高于低温热管0¾的工质温度。
5.根据权利要求3所述的烟气冷凝干化加热装置的烟气冷凝干化加热方法,其特征在 于所述的冷媒介质为空气、水、海水或其它流体介质。
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