CN104406186A - 烟气水回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟气水回收系统，通过对燃烧装置排出的烟气冷却后进行水回收，包括:冷却塔；烟气冷却器；凝结水回收装置；以及水循环装置，包含：用于输送冷水进入烟气冷却器中的第一管道、及连接烟气冷却器的进口和冷却塔的出口用于向冷却塔输送循环水的第二管道，其中，循环水进入冷却塔后被冷空气冷却为冷水，冷水经过第一管道进入烟气冷却器对烟气进行冷却后成为热水，热水经过第二管道后形成温水，温水进入冷却塔从而进行循环，冷水对烟气冷却器中的烟气进行冷却后，烟气中的水分凝结为凝结水，凝结水被凝结水回收装置回收。本发明的烟气水回收系统实现对燃烧装置排出的烟气中的水分进行高效低成本回收。

Description

烟气水回收系统

技术领域

本发明属于烟气余热及水回收领域，具体涉及一种对燃烧装置排出的烟气冷却后进行水回收的烟气水回收系统。

背景技术

目前，在各类锅炉及炉窑的排烟中蕴含有大量的水资源，尤其是以天然气及高水分煤种为燃料产生烟气的含湿量较高，水蒸汽容积份额可达15％以上。而我国是一个干旱及缺水严重的国家，水资源人均占有量仅为世界平均水平的1/4，世界排名第121位；而且我国水资源分布极不均衡，北方地区(长江以北)国土面积占63.5％，水资源量仅占全国的19％，但我国85％以上的煤炭、石油及天然气资源分布在北方地区。可见，从烟气中回收水资源对缓减我国水资源紧张、保护地区生态环境及实现经济可持续发展具有特殊意义。

现有技术中烟气水回收系统中大多采用水作为冷却介质，以水为冷却介质的优点：比热容大、水侧的换热系数高，因而在相同换热温差及换热量下以水为冷却介质冷却烟气可使烟气冷却器体积及成本大幅减小。然而，在火力发电厂等常见的工业用能系统中水的温度一般不低于38℃，因此不足以与水露点温度以下烟气保持经济可行的换热温差。

另外，还可以采用环境空气作为冷却介质，这种以环境空气作为冷却介质的空冷技术具有很好的经济效益。尤其在我国北方地区，由于冬季较长，冬季气温可低至-30～-20℃，这就充分保证了以环境空气为冷却介质来实现烟气水回收的可行性与经济性。与水作为冷却介质相比，以环境空气作为冷却介质的优点是：环境空气方便易得不受地域限制、空冷技术成熟、换热器空气侧无腐蚀及污垢问题；以环境空气作为冷却介质的缺点是：使用环境空气作为冷却介质的烟气冷却器的体积及成本较大，而且，因烟气中往往含有酸性腐蚀性气体，低温烟气冷却器中受热面须采用价格昂贵的耐腐蚀钢材，这使得直接通过空气冷却烟气的技术方案的缺点更加突出。

另外，由于各种技术及经济性原因，各类锅炉及炉窑的排烟温度均在100℃以上，排烟中蕴含有大量的余热资源。目前，对烟气余热回收已有大量研究及应用，但在烟气水回收方面仍未有成熟技术路线。这是因为约100℃以上烟气与冷却介质之间的换热温差较大，因而通过某种工艺冷却烟气实现一部分烟气余热的回收相对容易；然而，若要同时实现烟气水回收，需将烟气冷却至烟气水露点以下(常见的烟气水露点在45～55℃之间)，这需要大量温度很低的冷却介质，而绝大多数工业用能系统并不具备对如此低温烟气进行冷却的条件。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够对燃烧装置排出的烟气冷却后对烟气中的水分进行高效低成本回收的烟气水回收系统。

本发明提供一种烟气水回收系统，通过对燃烧装置排出的烟气冷却后进行水回收，其特征在于,包括:冷却塔，通过引入冷空气对循环水进行冷却从而形成冷水；烟气冷却器，与燃烧装置相连通并且利用冷水作为冷却介质对烟气进行冷却并得到凝结水；凝结水回收装置，与烟气冷却器相连通用于储存凝结水；以及水循环装置，包含：用于输送冷水进入烟气冷却器中的第一管道、及连接烟气冷却器的进口和冷却塔的出口用于向冷却塔输送循环水的第二管道，其中，循环水进入冷却塔后被冷空气冷却为冷水，冷水经过第一管道进入烟气冷却器对烟气进行冷却后成为热水，热水经过第二管道后形成温水，温水进入冷却塔从而进行循环，冷水对烟气冷却器中的烟气进行冷却后，烟气中的水分凝结为凝结水，凝结水被凝结水回收装置回收。

在本发明提供的烟气水回收系统中，可以具有这样的特征，还包括：预热装置，用于对进入燃烧装置中的环境冷风进行预热，包含：用于输送环境冷风的送风机、连通烟气冷却器的出口和冷却塔的进口之间并且利用部分热水预热环境冷风的暖风器。

在本发明提供的烟气水回收系统中，还可以具有这样的特征：其中，第二管道包含：其中，第二管道包含：与暖风器并联的并联部分管道、连接烟气冷却器的出口和并联部分管道一端的热水部分管道、及连接并联部分管道另一端和冷却塔进口的温水部分管道。

在本发明提供的烟气水回收系统中，还可以具有这样的特征：其中，并联部分管道上设有控制进入暖风器中热水的流量的调节阀。

在本发明提供的烟气水回收系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷却塔是湿式冷却塔或干式冷却塔中的任意一种。

本发明还提供一种锅炉系统，其特征在于，包括：制粉系统、送风送粉系统、锅炉主机系统和烟气净化系统，还包括：上述的烟气水回收系统。

发明的作用与效果

在本发明的烟气水回收系统中，因为冷却塔利用冷空气对循环水冷却形成冷水，冷水作为冷却介质对烟气冷却器中的烟气进行冷却形成热水并且得到凝结水，通过凝结水回收装置对凝结水进行回收，并且，热水通过水循环装置的第二管道后形成温水后进入冷却塔进行循环，所以，本发明的烟气水回收系统实现对燃烧装置排出的烟气中的水分进行高效低成本回收。

本发明提出以冷空气为冷却介质，间接地将含湿烟气冷却至其水露点以下，从而实现烟气水回收。并且，本发明提出以循环水为中间冷却介质使烟气与空气间接换热从而实现烟气水回收，烟气冷却器实现了水冷，因而水冷式烟气冷却器可大幅降低受热面成本。经测算，与烟气直接空冷相比，相同条件下采用本发明烟气间接空冷系统可使该换热系统的成本降低一半以上(因大幅减少了价格高的耐腐蚀受热面的投资)，因此，本发明实现成本更低的水回收。

附图说明

图1为本发明实施例中锅炉系统的结构框图；

图2为本发明实施例中烟气水回收系统的结构框图；以及

图3为本发明实施例中烟气水回收系统的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图和实施例对本发明涉及的烟气水回收系统进行详细的说明。

图1为本发明实施例中锅炉系统的结构框图。

如图1所示，锅炉系统200用于对煤进行燃烧后产生大量的烟气，烟气中含有水分，尤其是燃烧高水分煤种为燃料产生的烟气的含湿量较高。

锅炉系统200包括：烟气水回收系统100、制粉系统101、送风送粉系统102、锅炉主机系统103和烟气净化系统104。制粉系统101用于提供煤粉，送风送粉系统102用于将煤粉和空气送入锅炉主机系统103中进行燃烧，烟气水回收系统100对煤粉燃烧后产生的烟气中的水分进行水回收，烟气净化系统104对烟气进行净化后排向大气。

图2为本发明实施例中烟气水回收系统的结构框图。

如图2所示，烟气水回收系统100对烟气进行冷却后对烟气中的水分进行回收，烟气水回收系统100包含：冷却塔10、烟气冷却器20、凝结水回收装置30、水循环装置40和预热装置50。

冷却塔10用于引入作为冷却介质的冷空气，循环水进入冷却塔10中后被冷空气冷却换热后形成冷水，并且热交换后冷空气形成热空气流出。本实施例中的冷却塔10是采用喷淋式直接接触换热的湿式冷却塔。

烟气冷却器20用于对锅炉系统200产生的烟气进行冷却，烟气冷却器20的烟气进口与锅炉主机系统103相连通。冷水进入烟气冷却器20中对烟气进行冷却后，得到凝结水和低湿烟气，并且冷水被烟气加热形成热水。

凝结水回收装置30与烟气冷却器20相连通，凝结水回收装置30用于储存烟气冷却后产生的凝结水。

水循环装置40中的循环水经过冷却塔10和烟气冷却器20，提供循环水作为中间冷却介质。水循环装置40包含第一管道41和第二管道42。第一管道41用于输送被冷却塔10冷却后得到的冷水进入烟气冷却器20中。烟气冷却器20输出的热水经过第二管道42后形成温水，并且该温水被送入冷却塔10中。第二管道42包含热水部分管道42a、并联部分管道42b和温水部分管道42c。并联部分管道42b上设有调节阀42A。

预热装置50与送风送粉系统102相连接，预热装置50用于预热进入锅炉主机系统103的环境冷风，预热装置50包含：送风机51和暖风器52。送风机51用于抽取环境冷风并将环境冷风送入暖风器52中。暖风器52设置在第二管道42上，并且与并联部分管道42b相并联。部分热水进入暖风器52中预热环境冷风。并联部分管道42b上的调节阀42A能够控制进入暖风器52中的热水的流量。

烟气水回收系统100的连接关系为：第一管道41的输出口与烟气冷却器20的冷却介质进口相连接，烟气冷却器20的冷却介质出口与热水部分管道42a的一端相连接。并联部分管道42b连通热水管32a的另一端和温水部分管道42c的一端，同时，暖风器52与并联部分管道42b相并联并且也连通热水管32a的另一端和温水部分管道42c的一端。温水部分管道42c的另一端与冷却塔10的入口相连接，冷却塔10的出口与第一管道41的输入口相连接。

图3为本发明实施例中烟气水回收系统的流程图。

如图3所示，本实施例的烟气水回收系统100对锅炉主机系统103排出的烟气中的水分进行回收，具体步骤如下：

步骤S1，冷却塔10通过引入的冷空气对循环水进行冷却，形成的冷水通过第一管道41进入烟气冷却器20中，然后进入步骤S2；

步骤S2，在烟气冷却器20中，冷水对烟气进行冷却后形成热水，热水通过热水部分管道42a进入暖风器52，然后同时进入步骤S3-1和步骤S3-2；

步骤S3-1，在暖风器52中，热水对环境冷风进行预热得到温风，温风经过送风送粉系统102进入锅炉主机系统103中进行燃烧，同时，热水被换热后形成温水，然后进入步骤S4；

步骤S3-2，烟气被冷水冷却后得到凝结水和低湿烟气，然后进入步骤S5。

步骤S4，温水通过温水部分管道42c进入冷却塔10，然后进入步骤S1，冷空气对温水进行冷却循环。

步骤S5，对凝结水进行回收,然后进入结束。

循环水作为中间冷却介质使烟气与空气间接换热从而实现烟气中水分的回收。在本实施例中，以循环水为中间冷却介质，使烟气冷却器为水冷，从而大幅度降低热面积，进一步地降低了成本。

实施例的作用与效果

在本实施例的烟气水回收系统中，因为冷却塔利用冷空气对循环水冷却形成冷水，冷水作为冷却介质对烟气冷却器中的烟气进行冷却形成热水并且得到凝结水，通过凝结水回收装置对凝结水进行回收，并且，热水通过水循环装置的第二管道后形成温水后进入冷却塔进行循环，所以，本实施例的烟气水回收系统实现对燃烧装置排出的烟气中的水分进行高效低成本回收。

本实施例提出以冷空气为冷却介质，间接地将含湿烟气冷却至其水露点以下，从而实现烟气水回收。并且，本实施例提出以循环水为中间冷却介质使烟气与空气间接换热从而实现烟气水回收，烟气冷却器实现了水冷，因而水冷式烟气冷却器可大幅降低受热面成本。经测算，与烟气直接空冷相比，相同条件下采用本实施例烟气间接空冷系统可使该换热系统成本降低一半以上(因大幅减少了价格高的耐腐蚀受热面的投资)，因此，本实施例实现成本更低的水回收。

本实施例的烟气水回收系统具有以冷空气作为冷却介质的优点：冷空气方便易得不受地域限制、空冷技术成熟、换热器空气侧无腐蚀及污垢问题；也解决了直接空冷的耐腐蚀受热面的成本过高的问题。

在本实施例中，由于预热装置对环境冷风进行预热，承担了锅炉系统中一部分或者全部空气预热功能，因此，实现烟气的余热的回收利用，从而提高锅炉系统的热效率。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

冷却塔可以是湿式冷却塔，也可以是塔内布置翅片管束实现空冷的干式冷却塔。

烟气冷却器加热后的热水的热量可以用于预热环境冷风，也可以视具体的用能系统的工艺条件，以其它方式予以回收利用。并且，热水的余热被利用后不仅可以提高用能系统热效率，还可以降低冷却塔的散热负荷从而减小空气冷却塔投资及运行成本。

Claims (6)

1.一种烟气水回收系统，通过对燃烧装置排出的烟气冷却后进行水回收，其特征在于,包括:

冷却塔，通过引入冷空气对循环水进行冷却从而形成冷水；

烟气冷却器，与所述燃烧装置相连通并且利用所述冷水作为冷却介质对所述烟气进行冷却并得到凝结水；

凝结水回收装置，与所述烟气冷却器相连通用于储存所述凝结水；以及

水循环装置，包含：用于输送所述冷水进入所述烟气冷却器中的第一管道、及连接所述烟气冷却器的进口和所述冷却塔的出口用于向所述冷却塔输送所述循环水的第二管道，

其中，所述循环水进入所述冷却塔后被冷空气冷却为冷水，所述冷水经过所述第一管道进入所述烟气冷却器对所述烟气进行冷却后成为热水，所述热水经过所述第二管道后形成所述温水，所述温水进入所述冷却塔从而进行循环，

所述冷水对所述烟气冷却器中的所述烟气进行冷却后，所述烟气中的水分凝结为所述凝结水，

所述凝结水被所述凝结水回收装置回收。

2.根据权利要求1中所述的烟气水回收系统，其特征在于，还包括：

预热装置，用于对进入所述燃烧装置中的环境冷风进行预热，包含：用于输送所述环境冷风的送风机、连通所述烟气冷却器的出口和所述冷却塔的进口之间并且利用部分所述热水预热所述环境冷风的暖风器。

3.根据权利要求2中所述的烟气水回收系统，其特征在于：

其中，所述第二管道包含：与所述暖风器并联的并联部分管道、连接所述烟气冷却器出口和所述并联部分管道一端的热水部分管道、及连接所述并联部分管道另一端和所述冷却塔进口的温水部分管道。

4.根据权利要求3中所述的烟气水回收系统，其特征在于：

其中，所述并联部分管道上设有控制进入所述暖风器中所述热水的流量的调节阀。

5.根据权利要求1中所述的烟气水回收系统，其特征在于：

其中，所述冷却塔是湿式冷却塔或干式冷却塔中的任意一种。

6.一种锅炉系统，其特征在于，包括：制粉系统、送风送粉系统、锅炉主机系统和烟气净化系统，还包括：如权利要求1至5中所述的烟气水回收系统。