CN104791823A - 烟气净化及余热回收供热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气净化及余热回收供热装置，包括直接接触式余热回收器和循环水系统，其特征在于：直接接触式余热回收器包括鼓泡器、进烟管、溢流管、圆筒体、鼓泡段、喷淋段、喷淋器、进水管、除雾器和排烟管；高温烟气经鼓泡器以气泡形式进入冷却水，在鼓泡段进行直接接触式热质交换；从冷却水中冒出的烟气进入喷淋段，与喷淋器喷出的冷却水再次直接接触传热传质；吸热后的冷却水进入循环水系统，通过循环水系统中的换热器加热热媒，从而向外供热；净化和降温后的烟气从圆筒体上部的排烟管排出。本发明采用烟气和冷却水两段式直接接触传热传质，使烟气得到充分冷却和完全净化，适用于所有燃气热工设备的烟气净化和余热回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气余热回收装置，特别涉及一种用于燃气热工设备的烟气净化及余热回收供热装置。
技术背景
随着我国经济的快速发展，能源消耗量日益增加，同时空气质量也日益恶化。在节能减排环保要求不断提升的今天，天然气作为清洁且热值较高的能源，在我国城市能源消费结构中比例持续上升。目前，我国大中型城市大部分燃煤锅炉已改为燃气锅炉。对于多数燃气锅炉，其排烟温度仍在150℃以上，甚至高达250℃。燃气锅炉烟气中含水蒸气约18%（体积百分比），存在大量的烟气显热和水蒸气潜热，烟气将大量的热量带入环境大气，不仅浪费了大量能源，使锅炉热效率降低，而且污染了环境。目前通常在锅炉尾部安装间壁式余热回收换热器（如翅片管式节能器），只能回收烟气中的部分显热，且余热回收效率较低，而烟气的流动阻力较大，给锅炉造成较大背压。烟气中水蒸气的露点约为57℃左右，若能将锅炉排烟温度降至水蒸气露点以下，实现烟气余热的充分回收利用，将大幅度提高锅炉效率，同时可降低锅炉燃料消耗，减少酸性气体排放，并可回收部分水资源。
现有的直接接触式烟气余热回收装置没有鼓泡式，只采用简单喷淋，或采用简单的人字形挡水板，使得烟气与喷淋水不能充分接触换热，也有的采用填料来增大烟气与冷却水的接触面积，但烟气的流动阻力较大，而且添加填料容易产生壁流现象。另外，冷却水喷淋装置及烟气进口结构简单，难以实现冷却水和烟气在筒体中均匀分布，从而降低了冷却水和烟气之间的传热传质效率。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种高效的烟气净化及余热回收供热装置，解决现有余热回收器存在的余热回收效率低、烟气净化效果差、流动阻力大等技术问题。
本发明采用如下技术方案：提供一种烟气净化及余热回收供热装置，包括直接接触式余热回收器和循环水系统，直接接触式余热回收器包括鼓泡器、进烟管、溢流管、圆筒体、鼓泡段、喷淋段、喷淋器、进水管、除雾器和排烟管；高温烟气经鼓泡器以气泡形式进入冷却水，在鼓泡段进行直接接触式热质交换；从冷却水中冒出的烟气进入喷淋段，与喷淋器喷出的冷却水再次直接接触传热传质；吸热后的冷却水进入循环水系统，通过循环水系统中的换热器加热热媒，从而向外供热；净化和降温后的烟气从圆筒体上部的排烟管排出。
所述烟气排气管与喷淋器之间设置除雾器，除雾器采用多层波纹板折叠成格栅状。
所述喷淋器采用进水主管上焊接两个管径较小的同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔60o安装一个喷嘴，根据实际喷淋段的空间大小，喷淋器可设置一层或两层。
所述鼓泡段和喷淋段是烟气与冷却水的传热传质空间，鼓泡段盛有冷却水，鼓泡器沉浸在冷却水中，喷淋段为空腔。
所述鼓泡器采用烟气进气主管上焊接二至三个同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔约20mm钻出直径为4-8mm的排烟孔。
所述循环水系统包括截止阀、过滤器、PH值检测仪、电动截止阀、碱液箱、循环泵、换热器、补水截止阀、补水管及连接管道，PH值检测仪自动检测冷却水的PH值，并通过电动截止阀加注碱液来自动调节冷却水的PH值。
所述换热器采用单股流缠绕管式换热器，热水走管程，热媒走壳程。
烟气净化及余热回收供热装置的工作原理如下：冷却水经进水管进入喷淋器，通过喷淋器的喷头均匀向下喷出，并自上而下流动；高温烟气经进烟管进入鼓泡器，通过鼓泡器以气泡形式进入鼓泡段冷却水中，并自下而上流动；两种介质在圆筒体中形成逆流，高温烟气首先以气泡形式与冷却水接触，进行直接接触式传热传质，在该阶段烟气的部分潜热和显热及烟气中包含的粉尘和酸性气体被水吸收；从鼓泡段冒出的烟气进入喷淋段，烟气与喷淋器喷出的水进行二次接触传热传质，在该阶段烟气剩余部分潜热和显热及其他杂质被充分吸收；经过两次热质交换的烟气进入除雾器，经除雾器脱水后由排烟管排除，除雾器对烟气的脱水过程也是一次防止水分和热量散失的过程；冷却水在喷淋段和鼓泡段两次吸收烟气中的热量后，进入循环水系统，通过循环水系统中的换热器加热热媒，从而向外供热，冷却水再次进入喷淋器循环使用。烟气中被吸收的杂质通过圆筒体底部的排污管定期排出。
本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比具有以下有益效果：采用盘管式喷淋器可使冷却水在圆筒体内分布均匀，有利于与烟气充分接触；采用喷淋段和鼓泡段两段式传热传质，在喷淋段水的比表面积较大，与烟气接触充分且对烟气的阻力较小，在鼓泡段高温烟气以气泡形式进入冷却水中，成为气液接触的传热传质表面，大大增加了烟气和冷却水的接触面积，更有利于烟气与冷却水的传热传质，且两段式传热传质优势互补；鼓泡器采用盘管式分布器，使烟气进入圆筒体后分布更加均匀；烟气与冷却水在圆筒体中完全逆流，有利于增大传热传质的推动力，冷却水能高效吸收烟气中的显热和潜热，大大提高传热效率，同时也能高效吸收烟气中的酸性气体和粉尘，使烟气得到完全净化。
烟气经过烟气净化及余热回收供热装置后，排烟温度可降低到35℃左右，锅炉的热效率可提高10%左右。烟气净化及余热回收供热装置的结构紧凑、传热传质效率较高，常压运行、安全可靠，适用于所有燃气热工设备的烟气净化和余热回收。
附图说明
图1为烟气净化及余热回收供热装置的结构示意图；
图2为喷淋器的结构示意图；
图3为鼓泡器的结构示意图。
附图标记，1-排烟管；2-除雾器；3-喷淋器；4-圆筒体；5-喷淋段；6-进烟管；7-鼓泡段；8-鼓泡器；9-溢流管；10-排污管；11-支腿；12-截止阀；13-过滤器；14-PH值检测仪；15-电动截止阀；16-碱液箱；17-循环泵；18-换热器；19-补水管；20-补水截止阀；21-进水管。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明烟气净化及余热回收供热装置的具体实施方式。
如图1所示，烟气净化及余热回收供热装置包括接触式余热回收器和循环水系统，首先把圆筒体与下端的锥形封头进行焊接，接着把鼓泡器、进烟管、溢流管、进水管、喷淋器、除雾器、排烟管从下至上依次安装在圆筒体内，然后圆筒体的上端采用法兰连接椭圆形封头。
鼓泡器采用烟气进气主管上焊接二至三个同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔约20mm钻出直径为4-8mm的排烟孔。鼓泡器与位于圆筒体下部的进烟管相连，鼓泡器沉侵在水中。排污管安装于圆筒体的底端锥形封头上。
圆筒体的下部冷却水面以下的部分为鼓泡段，鼓泡段内安装溢流管，防止圆筒体内水面过高倒流进烟管；冷却水面以上至喷淋器之间的空间为喷淋段，喷淋段为空腔，其高度根据实际的烟气流量和冷却水喷淋量而定。
喷淋器采用进水主管上焊接两个管径较小的同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔60o安装一个喷嘴，喷淋器进水主管与位于筒体上部的冷却水进水管相连，尽量靠近上部的除雾器，以便整体结构更紧凑。根据喷淋段的空间大小，喷淋器可设置一层或两层，以便提高喷淋效果。
排烟管安装于圆筒体上端的椭圆形封头上，排烟管与喷淋器之间设置除雾器，除雾器采用多层波纹板折叠成格栅状，并尽可能靠近排烟管。
把截止阀、过滤器、PH值检测仪、电动截止阀、碱液箱、循环泵、换热器通过管道连接而构成循环水系统，并与圆筒体的出水管、进水管及补水管连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种烟气净化及余热回收供热装置，包括直接接触式余热回收器和循环水系统，其特征在于：直接接触式余热回收器包括鼓泡器、进烟管、溢流管、圆筒体、鼓泡段、喷淋段、喷淋器、进水管、除雾器和排烟管；高温烟气经鼓泡器以气泡形式进入冷却水，在鼓泡段进行直接接触式热质交换；从冷却水中冒出的烟气进入喷淋段，与喷淋器喷出的冷却水再次直接接触传热传质；吸热后的冷却水进入循环水系统，通过循环水系统中的换热器加热热媒，从而向外供热；净化和降温后的烟气从圆筒体上部的排烟管排出。
2.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述鼓泡段和喷淋段是烟气与冷却水的传热传质空间，鼓泡段盛有冷却水，鼓泡器沉浸在冷却水中，喷淋段为空腔。
3.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述鼓泡器采用烟气进气主管上焊接二至三个同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔约20mm钻出直径为4-8mm的排烟孔。
4.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述喷淋器采用进水主管上焊接两个管径较小的同心盘管，盘管水平布置，其底部间隔60o安装一个喷嘴，根据实际喷淋段的空间大小，喷淋器可设置一层或两层。
5.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述排烟管与喷淋器之间设置除雾器，除雾器采用多层波纹板折叠成格栅状。
6.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述循环水系统包括截止阀、过滤器、PH值检测仪、电动截止阀、碱液箱、循环泵、换热器、补水截止阀、补水管及连接管道，所述PH值检测仪自动检测冷却水的PH值，并通过电动截止阀加注碱液来自动调节冷却水的PH值。
7.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收供热装置，其特征在于，所述换热器采用单股流缠绕管式换热器，热水走管程，热媒走壳程。
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| CN104791823B (zh) | 2017-09-22 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Lixia Inventor after: Yang Yukun Inventor after: Liu Shaolin Inventor after: Hou Zhanmin Inventor after: Wu Jinxing Inventor after: Wang Mingqiang Inventor before: Wu Jinxing Inventor before: Wang Mingqiang Inventor before: Liu Yanhui Inventor before: Wang Chao Inventor before: Peng Xu Inventor before: Li Junfen |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |