CN104215091A - 烟气余热及水的回收装置 - Google Patents

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鞠付栋
聂会建
林碧华
赵丽琼
沈涵孜
孙永斌
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Abstract

本发明涉及一种烟气余热及水的回收装置，包含塔体外壳，塔体外壳内部从底部到顶部依序设置集水池、喷淋装置、除雾器，塔体外壳位于集水池和喷淋装置之间设置有烟气入口；塔体外壳位于除雾器上方设置有烟气出口。本发明所解决的技术问题在于通过设置烟气余热回收装置降低烟气温度，回收烟气余热以及水。

Description

烟气余热及水的回收装置
技术领域
本发明属于烟气余热回收领域，是用水作为媒介降低烟气温度，实现烟气中余热和水的回收的方法和装置。
背景技术
能量梯级利用原理认为，热量品位与温度高低有关，高温热能的品位高于低温热能。合理的能量利用应根据能量的品位做到按质用能和逐级多次用能。但从能量利用的角度考虑，由于传热温差的存在以及目前工业生产中所应用的工质特性和工艺特点决定了燃料热能不能得到完全利用，存在大量的能量损失。其中，烟气直接排放热损失是我国能源利用中最大的热损失。据估计，烟气直接排放热损失约占我国能源利用中热损失的50%以上。以燃气蒸汽联合循环发电机组为例，实际运行的联合循环电站余热锅炉排烟温度一般为90oC左右。当余热锅炉排烟温度从90oC降低到30oC时，一台E级燃机为基础的燃气蒸汽联合循环电站余热锅炉排烟中可回收热量约为60MW，一台F级燃机为基础的燃气蒸汽联合循环电站余热锅炉排烟中可回收热量约为100MW。
化石燃料燃烧产生的烟气中也存在较多的水，以天然气为燃料的联合循环机组为例，机组排烟中含有大量的水，当排烟温度降低到30oC时，烟气中的水将达到过饱和状态，并凝结为液滴，采用气液分离的方法即可回收烟气中的凝结水。据估算，当排烟温度从90oC降低到30oC时，一台E级天然气联合循环机组可回收约40t/h的水，一台F级天然气联合循环机组可回收约80t/h的水。
此外，工业排烟中一般也含有大量的粉尘、SOx和NOx等污染物。如果在回收利用烟气中的余热和水的同时降低污染物的排放，将有效的提高我国能源利用效率，并有效的改善我国目前的环境状况，促进我国经济与环境协调发展。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于通过设置烟气余热回收装置降低烟气温度，回收烟气余热和水。
本发明的技术方案为: 一种烟气余热回收装置，包含塔体外壳，塔体外壳内部从底部到顶部依序设置集水池、喷淋装置、除雾器，塔体外壳位于集水池和喷淋装置之间设置有烟气入口；塔体外壳位于除雾器上方设置有烟气出口。
一种烟气余热回收装置，包含塔体外壳，塔体外壳内分设一段余热回收区和二段余热回收区，该一段余热回收区与二段余热回收区之间通过中央隔板隔开；该一段余热回收区与二段余热回收去上部相互贯通；其中，该一段余热回收区部从底部到顶部依序设置集水池、喷淋装置、除雾器，塔体外壳位于集水池和喷淋装置之间设置有烟气入口；该二段余热回收区从底部到顶部依序设置二段集水池、二段喷淋装置，塔体外壳位于二段集水池和二段喷淋装置之间设置有烟气出口，该烟气出口内设置有出口除雾器。
本发明的有益效果为：本发明针对工业生产直接排放烟气中含有大量可回收的余热、水以及其中含有NOx、SOx和粉尘颗粒物的技术特点，根据烟气在不同温度下的相关热力学特性，充分利用烟气喷淋冷却本身具有的传热系数高、换热效果好的优势，降低排烟温度，回收排烟余热水以及其中含有NOx、SOx和粉尘颗粒物排放，是一种具有双重效果的综合型换热系统。本发明的应用，可进一步提高我国工业生产过程中的能量资源利用率，同时减少环境污染，具有提高能源利用经济性和减少污染的双重意义。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的透视结构示意图。
图2为本发明的第二实施例的透视结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明第一实施例。公开一种烟气余热回收装置，包含塔体外壳3，塔体外壳3内部从底部到顶部依序设置集水池1、喷淋装置4、除雾器5，喷淋装置可以是若干喷淋管，带有喷嘴。塔体外壳3位于集水池1和喷淋装置4之间设置有烟气入口2；塔体外壳3位于除雾器5上方设置有烟气出口6。
其中，该烟气入口2向上倾斜插入塔体外壳3，与水平面形成倾斜角A，该倾斜角A为0°-30°。该喷淋装置4为单层或多层结构，如果为多层结构，每层喷淋装置4间距为0-3m。该喷淋装置4喷淋液滴平均直径为0.05mm-3mm，喷淋装置的的喷淋覆盖率为100%-600%。该塔体外壳内烟气的流速为1m/s-15m/s。喷淋液滴直径的控制通常可以通过压力和喷嘴直径大小来控制。
本实施例中烟气自烟气入口2进入，烟气入口2倾斜角A为0o-30。烟气入口2采用倾斜插入布置有利于烟气在塔内的流速分布。进入装置后烟气上升与喷淋装置4喷淋的液滴逆向直接接触进行换热。喷淋装置4为一层或多层布置，当采用多层布置时各层在高度方向上间隔布置，层间距为0m-3m。喷淋装置将冷却水分散为液滴，液滴平均直径为0.05mm-3mm。当装置中液气比高时可选择较大的液滴平均直径；液气比较低时，应选择较小的液滴平均直径。通过喷淋装置将冷却水分散，增加了烟气和冷却水的换热面积，增强了换热过程。此外，为保证良好的冷却效果应保证合理的喷淋覆盖率。喷淋装置单层喷淋覆盖率与喷淋装置布置层数有关，合理的单层喷淋覆盖率在100%-400%之间。经过喷淋冷却的烟气中带有一定的液滴，为避免水的带出，在喷淋层和烟气出口之间设有除雾器捕捉烟气中携带的液滴。出除雾器的烟气经烟气出口离开装置。喷淋水经过换热后收集在塔底的集水池1中，集水池可以设有出水口，通过水泵送出进行利用。
如图2所示，为本发明第二实施例。公开一种烟气余热回收装置，包含塔体外壳3，塔体外壳3内分设一段余热回收区31和二段余热回收区32，该一段余热回收区31与二段余热回收区32之间通过中央隔板9隔开；该一段余热回收区31与二段余热回收区32上部相互贯通；其中，该一段余热回收区31部从底部到顶部依序设置集水池1、喷淋装置4、除雾器5，塔体外壳3位于集水池1和喷淋装置3之间设置有烟气入口2；该二段余热回收区32从底部到顶部依序设置二段集水池10、二段喷淋装置7，塔体外壳位于二段集水池10和二段喷淋装置7之间设置有烟气出口6，该烟气出口6内设置有出口除雾器8。
该烟气入口2向上倾斜插入塔体外壳，与水平面形成倾斜角A，该倾斜角A为0°-30°；该烟气出口6向上倾斜插入塔体外壳3，与水平面形成二段倾斜角B，该二段倾斜角B为0°-30°
该喷淋装置4为单层或多层结构，如果为多层结构，每层喷淋装置4间距为0-3m；该二段喷淋装置7为单层或多层结构，如果为多层结构，每层二段喷淋装置7间距为0-3m。该喷淋装置4及二段喷淋装置7喷淋液滴平均直径为0.05mm-3mm，喷淋装置的的喷淋覆盖率为100%-600%。
该二段集水池10设有出水口（图中未标出），出水口与喷淋装置4相连接。该塔体外壳内烟气的流速为1m/s-15m/s。
本实施例所述的中央隔板9将装置分为一段余热回收区和二段余热回收区两部分。一段余热回收区内设置喷淋装置4和除雾器5，底部设置集水池1。二段余热回收区内设置二段喷淋装置7，二段余热回收区底部设置二段集水池10。一段余热回收区和二段余热回收区在顶部连通。出口除雾器8设置在烟气出口6内。通过中央隔板9将装置分为烟气上升段和下降段，在两段内分别进行喷淋冷却可以有效的保证冷却效果。烟气自烟气入口2进入。烟气入口2为倾斜插入式，倾斜角度在0o-30o之间，有利于烟气在装置内的均匀分布。烟气进入塔内在一段余热回收区上升，上升烟气与喷淋装置4的喷淋水进行接触式换热，上升烟气经过一段喷淋装置4后通过一段除雾器5除去烟气中携带的水，然后通过上方连通段进入二段余热回收区，二段余热回收区中烟气向下流动被二段喷淋装置7的喷淋液冷却。喷淋装置4和二段喷淋装置7为一层或多层布置，当采用多层布置时各层在高度方向上间隔布置，层间距为0m-3m。喷淋装置4和二段喷淋装置7将冷却水分散为液滴，液滴平均直径为0.05mm-3mm。当装置中液气比高时可选择较大的液滴平均直径；液气比较低时，应选择较小的液滴平均直径。喷淋装置4和二段喷淋装置7单层喷淋覆盖率与喷淋装置布置层数有关，合理的单层喷淋覆盖率在100%-600%之间。最终烟气通过出口除雾器8除去携带的液滴后自烟气出口6离开装置。一段余热回收区和二段余热回收区的水下落分别收集到集水池1和二段集水池10。其中二段集水池10中的水可以经过水泵升压后送入喷淋装置4作为一段喷淋冷却水，集水池1中的水经过水泵送出进行利用。
上述各个装置的设置，以可以实现其相应功能为准，具体位置及结构可以依据需求进行设置。例如，喷淋装置可以是带喷嘴的喷淋管或其他可以实现喷淋的装置。

Claims (10)

1.一种烟气余热及水的回收装置，其特征在于，包含塔体外壳，塔体外壳内部从底部到顶部依序设置集水池、喷淋装置、除雾器，塔体外壳位于集水池和喷淋装置之间设置有烟气入口；塔体外壳位于除雾器上方设置有烟气出口。
2.如权利要求1所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该烟气入口向上倾斜插入塔体外壳，与水平面形成倾斜角，该倾斜角为0°-30°。
3.如权利要求1所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该喷淋装置为多层结构，每层喷淋装置间距为0-3m。
4.如权利要求1所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该喷淋装置喷出的液滴平均直径为0.05mm-3mm，喷淋装置的的喷淋覆盖率为100%-400%。
5.一种烟气余热及水的回收装置，其特征在于，包含塔体外壳，塔体外壳内分设一段余热回收区和二段余热回收区，该一段余热回收区与二段余热回收区之间通过中央隔板隔开；该一段余热回收区与二段余热回收区上部相互贯通；
其中，该一段余热回收区部从底部到顶部依序设置集水池、喷淋装置、除雾器，塔体外壳位于集水池和喷淋装置之间设置有烟气入口；
该二段余热回收区从底部到顶部依序设置二段集水池、二段喷淋装置，塔体外壳位于二段集水池和二段喷淋装置之间设置有烟气出口，该烟气出口内设置有出口除雾器。
6.如权利要求5所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该烟气入口向上倾斜插入塔体外壳，与水平面形成倾斜角，该倾斜角为0°-30°；该烟气出口向上倾斜插入塔体外壳，与水平面形成二段倾斜角，该二段倾斜角为0°-30°。
7.如权利要求5所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该喷淋装置为多层结构，每层喷淋装置间距为0-3m；该二段喷淋装置为多层结构，每层二段喷淋装置间距为0-3m。
8.如权利要求5所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该喷淋装置及二段喷淋装置喷出的液滴平均直径为0.05mm-3mm，喷淋装置的的喷淋覆盖率为100%-600%。
9.如权利要求5所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该二段集水池设有出水口，出水口与喷淋装置相连接。
10.如权利要求1或5所述的烟气余热及水的回收装置，其特征在于，该塔体外壳内烟气的流速为1m/s-15m/s。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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