CN102410550A - 一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统 - Google Patents

一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统。它可以有效回收锅炉烟气的物理热能，不仅回收大量的显热，还包含水蒸气凝结释放出的气化潜热。其结构为：它包括一个普通的热管换热器本体和一个溶液喷洒装置。热管换热器本体将热量由烟气侧通过热管的震荡传输将热量传递至另一侧，用以加热空气或水，喷头喷出的溶液均匀的散布在烟气侧的换热管和换热器内壁上，消除锅炉烟气中水蒸气凝结形成的弱酸性溶液的腐蚀。

Description

一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统
技术领域
本发明涉及一种余热回收系统，尤其是能回收燃气/燃油锅炉烟气的显热和水蒸气气化潜热且换热器本体不会被弱酸性气体腐蚀的余热回收系统。
背景技术
天然气或燃料油中含有相当多的氢元素，燃烧产生的水蒸气量很大，其中燃气锅炉烟气中水蒸气容积成分一般为15％-19％，燃油锅炉产生的烟气中水蒸气容积成分为10％-12％。燃气锅炉的排烟温度一般在120-250℃，烟气中有7％-15％的显热和11％的潜热未被利用便直接排放到大气中，这不仅造成大量的能源浪费也加剧了环境的热污染。为了充分利用能源，回收烟气的物理热能，往往通过降低排烟温度的方法来进行烟气的余热回收，而当换热器壁面温度低于烟气的露点温度时，烟气中的水蒸汽将被冷凝，该过程可回收大量的水蒸气潜热，与此同时，烟气中含有的酸性气体形成弱酸溶液，容易对换热器壁面造成酸性腐蚀，因此为防止换热器的腐蚀，锅炉烟气余热一般在露点温度之上便被排至大气，即仅仅回收了一部分显热，潜热基本未被有效回收利用，这是燃气/燃油锅炉烟气余热回收率低的根本原因。有些中国专利申请文件(如200420049576、200910048782、200910238452、2009102617842、201010225079X)提及了锅炉烟气潜热的回收，但未考虑弱酸性的冷凝水对换热器本体的腐蚀，将严重影响换热器的使用寿命，总体经济效益不明显。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，该系统能够在对换热器本体不造成腐蚀的情况下回收锅炉烟气的显热和大部分水蒸气气化潜热。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，它包括一个换热器本体和一个部分设置于换热器本体内的溶液喷洒装置，所述换热器本体烟气一侧的一端与燃气/燃油锅炉的排烟口相连，另一端设有低温烟气排空口，换热器本体另一侧一端设有空气或水进口，另一端为与热用户相连的加热后的空气或水出口。
所述换热器本体为重力热管换热器或振荡流热管换热器；所述换热器本体包括壳体和设置于壳体内的振荡流热管或重力热管。
所述溶液喷洒装置设置在换热器本体的烟气一侧，所述溶液喷洒装置包括设置于换热器本体外部的溶液泵和设置于换热器本体内部的若干酸碱度传感器，溶液泵通过溶液输送管道与设置于换热器本体内部的若干喷头相连，所述酸碱度传感器通过微电路与溶液泵相连。
所述若干酸碱度传感器设置于振荡流或重力热管外壁、换热器本体烟气侧内壁和凝结水集水口处。
所述若干喷头设置于换热器本体内部内壁上，且喷头的朝向与振荡流或重力热管相对应。
所述换热器本体烟气一侧的底部设有一疏水器，可及时排除换热器内的冷凝水积水。
所述换热器本体上的烟气的进口、低温烟气排空口以及换热器本体上空气或水的进出口均设有压力和温度传感器，可适度调整流量。
所述换热器本体上的低温烟气排空口处设有烟气采集口，可定时采样分析烟气气体成分。
本发明在锅炉排烟系统的尾部设置一热管或振荡流热管换热器，换热器内工质将热量由烟气侧传输至空气/水侧，用以加热空气等功用。热管启动温度低，烟气在60-70℃时热管仍能正常工作，因此可将烟气温度降至60℃以下，烟气可释放出大量的显热和水蒸气气化潜热，水蒸气凝结在热管外壁或换热器本体的内壁集结成弱酸性雾滴，弱酸性雾滴与来溶液喷洒装置的碱性溶液混溶呈中性，流至烟气侧的集水系统通过疏水口排出。该过程最大限度的回收燃油/燃气锅炉的显热和水蒸气气化潜热，并能减少高温烟气对大气环境的污染，真正实现节能减排。
本发明的工作过程为：来自锅炉的高温烟气进入换热器烟气侧，高温烟气加热热管，热管启动将热量传输至另一侧加热新空气或水，烟气侧温度降低至露点以下，此时水蒸气凝结释放出大量的气化潜热，可同时回收显热和大量的气化潜热；水蒸气形成雾滴集结于热管外壁，此时溶液泵工作由喷头向热管外壁面喷洒碱性溶液，控制溶液浓度与溶液量恰好与锅炉烟气凝结而成的弱酸溶液中和，形成中性液滴沿热管流下，汇集后经疏水器排出作中水用或排至城市污水管网。热管外壁、换热器烟气侧内壁和凝结水集水口处均设有酸碱度传感器，通过微电路传输反馈至溶液泵通过变频方式调整溶液流量和扬程，当溶液呈弱酸性时，传感器反馈溶液泵加大流量，反之调小流量，最终控制烟气侧的液膜内均呈中性或略碱性，对换热器本体无腐蚀性，延长了换热器使用寿命。
本发明涉及的防腐冷凝式烟气余热回收系统，不需要烟气的预脱硫处理、换热器本体不需要特殊耐防腐材料，本系统简单可靠，热回收效率高，换热器材质普通造价低，维护费用少，装配简单，操作方便。可有效地降低排烟温度，降幅可达100℃以上。实现烟气余热冷凝回收之后，锅炉的节气率可达10％。
本发明在防止换热器本体被腐蚀的前提下，大量回收烟气的潜热，提高热回收效率，本发明不仅可为新型换热器设计提供技术支持，还有助于既有换热器的改造工作。
本发明的有益效果是：
1.该换热器系统采用重力热管或振荡流热管，启动温度低，可将锅炉烟气温度降至60℃-70℃，可回收大量的显热和水蒸气气化潜热，热回收效率大大提高；
2.该换热器对材质无特殊要求，可使用普通碳钢或不锈钢制作，换热器内表面也无需防腐处理，不惧腐蚀；
3.系统造价低，不需要大型火力发电厂那种脱硫脱销等大型装置，造价极低；
4.冷凝液呈中性，可排至城市污水系统，无污染；
5.经余热回收后的锅炉烟气中大部分弱酸性气体已被吸收，而且温度较低，排至大气对环境无污染。
6.该换热器可加工制成模块化，根据锅炉装机功率或烟气量大小调整换热器大小，灵活易操作，装配拆分简单，维护成本小。
本发明的实施可以高效回收低温烟气中的热量；有效解决了低温腐蚀问题，使用寿命大大增加；很好的实现了节能减排降耗，
附图说明
图1是本发明结构示意图；
其中1.换热器本体，2.热管管束，3.酸碱度传感器，4.喷头，5.疏水器，6.溶液泵，7.低温烟气排空口，8.空气或水进口，9.空气或水出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1中，一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，它包括一个换热器本体和一个部分设置于换热器本体内的溶液喷洒装置，所述换热器本体烟气一侧的一端与燃气/燃油锅炉的排烟口相连，接收来自燃油/燃气锅炉的高温烟气；另一端设有低温烟气排空口7，换热器本体另一侧一端设有空气或水进口8，另一端为与热用户相连的加热后的空气或水出口9。
热管换热器本体1和溶液喷洒装置二者配合工作。其中换热器本体1由壳体和热管管束2(振荡流热管或重力热管)装配而成，换热器本体1为重力热管换热器或振荡流热管换热器；换热器本体1包括壳体和设置于壳体内的振荡流热管或重力热管。
溶液喷洒装置在烟气冷凝换热时配合工作，中和水蒸气凝结时产生的弱酸性溶液。
所述溶液喷洒装置设置在换热器本体1的烟气一侧，所述溶液喷洒装置包括设置于换热器本体外部的溶液泵6和设置于换热器本体1内部的若干酸碱度传感器3，溶液泵6通过溶液输送管道与设置于换热器本体1内部的若干喷头4相连，所述酸碱度传感器3通过微电路与溶液泵6相连。
若干酸碱度传感器3设置于振荡流或重力热管外壁、换热器本体烟气侧内壁和凝结水集水口处。若干喷头4设置于换热器本体1内部内壁上，且喷头4的朝向与振荡流或重力热管相对应。换热器本体1烟气一侧的底部设有一疏水器5，可及时排除换热器内的冷凝水积水。换热器本体上的烟气的进口、低温烟气排空口以及换热器本体1上空气或水的进出口均设有压力和温度传感器，可适度调整流量。换热器本体上的低温烟气排空口处设有烟气采集口，可定时采样分析烟气气体成分。
本发明在锅炉排烟系统的尾部设置一热管或振荡流热管换热器，换热器内工质将热量由烟气侧传输至空气/水侧，用以加热空气等功用。热管启动温度低，烟气在60-70℃时热管仍能正常工作，因此可将烟气温度降至60℃以下，烟气可释放出大量的显热和水蒸气气化潜热，水蒸气凝结在热管外壁或换热器本体的内壁集结成弱酸性雾滴，弱酸性雾滴与来溶液喷洒装置的碱性溶液混溶呈中性，流至烟气侧的集水系统通过疏水口排出。该过程最大限度的回收燃油/燃气锅炉的显热和水蒸气气化潜热，并能减少高温烟气对大气环境的污染，真正实现节能减排。
本发明的工作过程为：来自锅炉的高温烟气进入换热器烟气侧，高温烟气加热热管，热管启动将热量传输至另一侧加热新空气或水，烟气侧温度降低至露点以下，此时水蒸气凝结释放出大量的气化潜热，可同时回收显热和大量的气化潜热；水蒸气形成雾滴集结于热管外壁，此时溶液泵6工作由喷头4向热管外壁面喷洒碱性溶液，控制溶液浓度与溶液量恰好与锅炉烟气凝结而成的弱酸溶液中和，形成中性液滴沿热管流下，汇集后经疏水器5排出作中水用或排至城市污水管网。热管外壁、换热器烟气侧内壁和凝结水集水口处均设有酸碱度传感器3，通过微电路传输反馈至溶液泵6通过变频方式调整溶液流量和扬程，当溶液呈弱酸性时，传感器反馈溶液泵加大流量，反之调小流量，最终控制烟气侧的液膜内均呈中性或略碱性，对换热器本体无腐蚀性，延长了换热器使用寿命。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，它包括一个换热器本体和一个部分设置于换热器本体内的溶液喷洒装置，所述换热器本体烟气一侧的一端与燃气/燃油锅炉的排烟口相连，另一端设有低温烟气排空口，换热器本体另一侧一端设有空气或水进口，另一端为与热用户相连的加热后的空气或水出口。
2.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述换热器本体为重力热管换热器或振荡流热管换热器；所述换热器本体包括壳体和设置于壳体内的振荡流热管或重力热管。
3.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述溶液喷洒装置设置在换热器本体的烟气一侧，所述溶液喷洒装置包括设置于换热器本体外部的溶液泵和设置于换热器本体内部的若干酸碱度传感器，溶液泵通过溶液输送管道与设置于换热器本体内部的若干喷头相连，所述酸碱度传感器通过微电路与溶液泵相连。
4.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述若干酸碱度传感器设置于振荡流或重力热管外壁、换热器本体烟气侧内壁和凝结水集水口处。
5.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述若干喷头设置于换热器本体内部内壁上，且喷头的朝向与振荡流或重力热管相对应。
6.如权利要求1所述的冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述换热器本体烟气一侧的底部设有一疏水器。
7.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述换热器本体上的烟气进口、低温烟气排空口以及换热器本体上的空气或水的进出口均设有压力和温度传感器。
8.如权利要求1所述的一种冷凝式防腐蚀燃气/燃油锅炉的余热回收系统，其特征是，所述换热器本体上的低温烟气排空口处设有烟气采集口。
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