CN103105078A - 一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其包括多个串联的喷淋装置1，在喷淋装置内部两侧的垂直侧壁上布置喷头2, 多个喷头2竖直排列成为喷排3，喷头喷淋的中心线所在平面与烟气流动方向垂直。该系统既能减小烟气侧阻力，又能提高水在空间的停留时间，还通过合理的布置使得水雾布满整个空间，从而提高烟气-水之间传热传质的能力。

Description

一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统

技术领域

本发明属于能源领域，尤其是烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统。

背景技术

目前国家大力推广天然气使用。而天然气在直接燃烧利用中会有大量的高温烟气产生。这些烟气不仅温度高，主要还含有大量的水蒸气，如果能够对烟气中的水蒸气进行冷凝回收，则能节省10%以上的能源。目前燃气锅炉的烟气余热回收装置大致分为两类，一类是利用排烟对进口空气进行加热，一类是利用水对烟气余热进行回收。其中用来回收烟气余热的水可以是热网的回水，也可以是利用燃气驱动的吸收机制备出的低温冷水。而水-烟气余热回收的设备也分为两类，一类是烟气和水间接接触的换热器，一类是烟气和水直接接触的喷淋装置。其中烟气-水间接接触的换热器体积小，但烟气流动阻力高，同时由于烟气侧凝水呈弱酸性，从而对换热器的材料要求也高。而烟气-水直接接触热回收装置，装置体积大，但直接接触可以方便实现对水处理，对换热器材料要求不高，烟气流动阻力小，较易实现，近年来也得到了广泛的应用。

已有的水直接喷淋回收烟气冷凝余热的专利：中国专利201110110470.X，“利用吸收式热泵回收烟气余热的集中供热系统”。这种系统利用吸收式热泵制备低温的冷水，冷水通过逆流的烟气-水喷淋塔回收烟气余热，由于水和烟气为逆流流动关系，烟气侧阻力较大。中国专利201010238743.4，“基于溶液吸收循环的烟气余热回收系统”。利用稀溶液吸收烟气中的水蒸气，该过程烟气与溶液也为逆流流动关系。中国专利200710034905.0，“一种水洗式烟气余热回收装置”。水的喷淋方向垂直向上，烟气和水之间可以是顺流、逆流、叉流多种形式。这种向上喷淋方式虽然增加了水在空间的停留时间，但是由于受重力的影响，水喷淋的高度受限。中国专利03124787.3，“一种烟道烟气多级余热回收装置”。这是一种多级的烟气热回收装置，通过多级叉流来实现接近逆流的换热效果，每级的喷雾器安装在烟道上端，为向下喷淋方式，向下喷淋方式由于重力作用，水在换热空间的停留时间较短。可见，目前已有的烟气-水直接接触式喷淋塔，或者是烟气-水逆流喷淋方式，或者是向上或向下的喷淋方式，烟气-水逆流方式使得烟侧阻力较大；向上喷淋方式的喷淋高度受限，向下喷淋方式的水停留时间较短。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种多级侧喷式喷淋系统，在每一级喷淋装置中喷淋方向为水平方向，且与烟气流动方向交叉布置，从而既能减小烟气侧阻力，又能提高水在空间的停留时间，还通过合理的布置使得水雾布满整个空间，从而提高烟气-水之间传热传质的能力。

本发明用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统包括多个串联的喷淋装置1，如图1所示，在喷淋装置内部两侧的垂直侧壁上布置喷头2, 多个喷头2竖直排列成为喷排3，烟气流动方向与喷头喷淋的中心线所在平面垂直，冷水与烟气形成叉流换热。可通过调节喷头与竖直侧壁的夹角，在保证喷嘴射向对面侧壁的射程的基础上，调节喷淋的冷水在装置内部空间的停留时间，提高冷水和烟气之间的换热效果。在烟气流动方向上，喷排在两个垂直侧壁上交错布置。对于每一级喷淋冷却装置，冷水通过两侧壁喷排进行方向相对、位置交错的喷淋，如图2、图3和图4所示，冷水尽可能地布满整个空间，从而保证烟气的流动方向上任何位置总能接触到冷水，保证烟气不旁通。

所述一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统，进一步，在烟气流动方向上设置n个喷淋装置1(1＜n≤20)，循环水泵4将冷水输入系统。冷水对烟气进行冷凝热回收后落入水槽5，由级间水泵6从上一级喷淋装置的水槽5输入下一级喷淋装置的喷排3，以此类推，最后冷水出水从烟气流动方向上第一级的水槽中流出，如此烟气流动方向和冷水流动方向为整体逆流关系，从而保证冷水对烟气的冷凝回收效果。

所述一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却系统，冷水可对烟气进行冷凝热回收，回收的冷凝水通过设置在喷淋装置水槽上的排水阀7排出装置外。

这种多级侧喷式喷淋冷却装置，在装置内部冷水和烟气为叉流换热，和烟气-水逆流换热装置相比，能有效减小烟气流动方向的阻力。并且，喷头设置在侧壁上，冷水的喷淋方向和垂直方向的夹角在与烟气垂直的平面上可调，相比向上或向下喷淋的方式，可以调节冷水在喷淋空间停留的时间，保证烟气热回收的效果。当送入冷水的温度低于露点温度时，冷水可以使烟气中的水蒸气冷凝从而放出大量冷凝热，这部分冷凝热能占到燃气热值的10%，这部分热量可全部回收，从而有效提高燃气燃烧应用的效率。

附图说明

图1为用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却装置原理图。

图2为多级侧喷式喷淋装置单个喷淋装置立体示意图。

图3为多级侧喷式喷淋装置的单级喷淋装置立面剖面图。

图4为侧喷式喷淋装置的单级喷淋装置水平面剖面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋冷却装置，如图1所示，燃气燃烧后的烟气首先进入第一级喷淋装置1，和内部空间喷淋的冷水进行叉流的热湿交换，冷水的温度低于烟气的露点温度，从而烟气被冷却减湿后进入下一级，最终烟气经过n级的降温减湿，变为低温干燥的烟气排出装置外。由于烟气的湿度降低，其露点升高，当烟气排出装置外和室外低温的空气混合时，不会出现白烟现象。冷水通过循环水泵4进入系统。喷淋冷却装置的每一列喷排上布置多个喷嘴，每一列喷排在烟气的流动方向上于两侧壁交错分布，从而实现冷水通过两侧壁的喷排进行方向相对、位置交错的喷淋，使得冷水布满整个喷淋装置内部的空间，烟气在流动方向上总能接触到冷水，保证烟气的冷凝回收效果。冷水与烟气进行热湿交换后落入水槽5，之后通过级间水泵6被泵入下一级的喷淋装置，与烟气进行热湿交换，以此类推。冷水与烟气经过n级热湿交换后，最终从第1级的水槽中被排出整个系统。烟气与冷水的换热过程中，烟气和冷水为整体逆流换热方式。冷水对烟气进行冷凝热回收，回收的冷凝水通过每一级喷淋装置设置的排水阀7被排出装置外。由于烟气可能呈弱酸性，腐蚀管道和喷头，可通过向冷却水内加入适量碱溶液进行中和。

Claims (6)

1.一种用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，包括多个串联的喷淋装置(1)，在喷淋装置(1)内部两侧的垂直侧壁上布置喷头(2), 多个喷头(2)竖直排列成为喷排(3)，烟气流动方向与喷头喷淋的中心线所在平面垂直。

2.根据权利要求1所述用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其特征在于，多个喷排(3)在两个垂直侧壁上交错布置，冷水通过两侧壁喷排进行方向相对、位置交错的喷淋。

3.根据权利要求1所述用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其特征在于，在烟气流动方向上设置n个喷淋装置(1)，1＜n≤20，循环水泵（4）将冷水输入系统，级间水泵(6)将冷水输入喷淋装置(1)两侧壁的喷排进行喷淋, 冷水通过多级喷淋装置(1)整体的流动方向与烟气流动方向为逆流流动关系。

4.根据权利要求3所述用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其特征在于，设置水槽(5)收容每一喷淋装置喷淋回收余热之后的冷水，由级间水泵(6)将冷水从喷淋装置(1)的水槽(5)输入前一级喷淋装置(1)的喷排(3)。

5.根据权利要求4所述用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其特征在于，在水槽(5)上设置排水阀(7)用于将回收烟气余热得到的冷凝水排出装置外。

6.根据权利要求1所述用于烟气余热回收的多级侧喷式喷淋系统，其特征在于，所述喷头(2)与竖直侧壁的夹角可调节。

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