CN104913323B - 烟气净化及余热回收锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业锅炉领域，具体地说是一种烟气净化及余热回收锅炉，包括锅炉本体、排污水存储分配装置、烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置，所述锅炉本体、烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置依次通过烟道相连，锅炉本体内的排污水通过排水管进入排污水存储分配装置中，并通过所述排污水存储分配装置控制分别进入烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置中，进入烟气初期净化装置内的排污水呈雾状并通过与烟气热交换转变为水蒸气，进入烟气余热深度回收装置内的排污水呈雾状并通过闪蒸方式转变为水蒸气。本发明在净化烟气同时也大大了提高余热回收效率。

Description

烟气净化及余热回收锅炉

技术领域

本发明涉及工业锅炉领域，具体地说是一种烟气净化及余热回收锅炉。

背景技术

现有技术中，锅炉烟气净化处理技术主要包括除尘技术和脱硫脱硝技术，其中除尘技术采用旋风分离法除去较大尘粒后，再根据排放要求和具体情况用布袋法和(或)电除尘法来进一步除去微尘，能耗较大，烟气净化效率较低，而脱硫脱硝技术由于其设备费用高、占地面积大、存在二次污染问题以及运行费用昂贵等因素致使目前仅在有条件(如经济条件较好环保要求较高)的大型发电锅炉上得以应用，工业燃煤锅炉则很少使用。

现有技术中，锅炉产生的具有一定压力的碱性废水多作为废物排掉，其中管理比较到位的企业排放废热水先排到排污水池，而后注酸液中和冷却到城市管网所要求的温度以下再排放，但多数企业这方面意识普遍不高，许多锅炉使用单位都是直接排放废热水，这不但腐蚀城市管网，同时其温度较高也会导致热污染，再者就是排污水中的盐分也会造成城市地下水的盐分偏高，影响相关人群的健康，节能意识较高的企业多通过热交换器把排污水的余热进行回收后再排放，但废热回收效率不高，且排污水的碱性问题无法解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气净化及余热回收锅炉，通过排污水雾化及闪蒸实现烟气净化，并通过烟气对流换热以及水蒸气的相变化换热实现余热深度回收，净化烟气同时也提高了余热回收效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种烟气净化及余热回收锅炉，包括锅炉本体、排污水存储分配装置、烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置，所述锅炉本体、烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置依次通过烟道相连，锅炉本体内的排污水通过排水管进入排污水存储分配装置中，并通过所述排污水存储分配装置控制分别进入烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置中，进入烟气初期净化装置内的排污水呈雾状并通过与烟气热交换转变为水蒸气，进入烟气余热深度回收装置内的排污水呈雾状并通过闪蒸方式转变为水蒸气。

所述烟气余热深度回收装置包括上箱体和设置于所述上箱体下方的凝结换热箱，所述上箱体内从上到下依次设有闪蒸区域和对流换热区域，烟气初期净化装置通过烟道与所述闪蒸区域相通，排污水由上箱体顶端的喷头喷入所述闪蒸区域中，对流换热区域内设有换热水管，所述换热水管的输入端与所述凝结换热箱相通，所述换热水管的输出端伸出至上箱体外与外部管路相连，所述凝结换热箱的底部设有进水口，所述凝结换热箱中均布有多个烟管，烟气中的水蒸气在所述烟管内重新凝结。

烟气同水蒸气的混合气温度降到水蒸气凝结温度以上15～30度时流入烟管。

所述烟管为由上到下的立式结构。

所述上箱体的闪蒸区域远离烟道的一侧设有超声波发生装置。

所述换热水管呈多次往复折弯状。

所述锅炉本体的下端通过第一烟道与烟气初期净化装置相连，所述烟气初期净化装置的上端通过第二烟道与烟气余热深度回收装置相连。

所述烟气初期净化装置内设有喷头。

所述排污水存储分配装置包括存水箱和引水管，在所述存水箱中设有活塞，所述活塞将存水箱内部分成两个密闭的、容积可变的存水空间，排水管通过两个分路分别与存水箱内的两个存水空间相通，存水箱内的两个存水空间分别通过管路与设置于存水箱外的引水管相连，所述引水管的输出端通过两个分路分别与烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置相连通。

排水管与存水箱内的两个存水空间相通的两个分路上、存水箱内的两个存水空间分别与引水管相连的管路上以及所述引水管的输出端分别与烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置相连通的两个分路上均设有控制阀，所述存水箱的两侧分别设有一个位置开关，各个控制阀以及位置开关均与锅炉本体上的控制装置相连。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明在烟气初期净化装置中利用喷雾水的动能除去大颗粒灰尘等有害物质，在烟气余热深度回收装置中利用排污雾水闪蒸强化微尘去除效果，有效净化烟气，降低污染。

2、本发明在烟气初期净化装置中通过排污水同高温烟气的直接接触而使其中部分排污水因受热而蒸发同烟气混为一体，提高了烟气中部分水蒸气分压，在烟气余热深度回收装置中利用排污水闪蒸进一步提高烟气中部分水蒸气分压，然后先利用烟气同水蒸气的混合气以对流换热方式回收部分余热，再利用水蒸气凝结成水的相变化换热回收部分潜热，从而实现锅炉余热的深度回收，余热回收效率高。

3、本发明通过排污水存储分配装置实现排污水交替存储和分配，有效调节烟气初期净化装置和烟气余热深度回收装置内的排污水供给。

4、本发明在烟气余热深度回收装置外部设有超声波发生装置，利用超声波可控制结晶核形成的原理加速凝结核的形成。

附图说明

图1为发明的结构示意图，

图2为图1中的排污水存储分配装置的结构示意图，

图3为图1中的烟气余热深度回收装置的结构示意图。

其中，1为锅炉给水装置，2为锅炉本体，3为控制装置，4为排污水存储分配装置，5为烟气初期净化装置，6为烟气余热深度回收装置，7为超声波发生装置，8为排水管，9为第一控制阀，10为第二控制阀，11为第一位置开关，12为第三控制阀，13为活塞，14为第四控制阀，15为第二位置开关，16为第五控制阀，17为第六控制阀，18为闪蒸区域，19为换热水管，20为对流换热区域，21为凝结换热箱，22为进水口，23为烟管，24为第二烟道，25为第一烟道，26为引水管，27为活塞导杆，28为第一存水空间，29为第二存水空间。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括锅炉给水装置1、锅炉本体2、控制装置3、排污水存储分配装置4、烟气初期净化装置5和烟气余热深度回收装置6，其中锅炉本体2的下端通过第一烟道25与烟气初期净化装置5相连，所述烟气初期净化装置5的上端通过第二烟道24与烟气余热深度回收装置6相连，锅炉给水装置1通过控制装置3控制给锅炉本体2供水，所述锅炉给水装置1和控制装置3均为本领域公知技术，锅炉本体2内的排污水通过排水管8进入排污水存储分配装置4中，并通过所述排污水存储分配装置4控制分别排至烟气初期净化装置5和烟气余热深度回收装置6中。

所述烟气初期净化装置5内设有喷头，排污水通过喷头呈雾状喷入烟气初期净化装置5中，在烟气初期净化装置5中主要是利用喷雾水的动能除去大颗粒灰尘等有害物质，同时其本身动能可以强化同高温烟气的混合以促进直接热交换效果，通过雾化的排污水同高温烟气的直接接触而使其中部分排污水因受热而蒸发，同烟气混为一体，提高了烟气中部分水蒸气分压。

如图3所示，所述烟气余热深度回收装置6包括上箱体和设置于所述上箱体下方的凝结换热箱21，所述上箱体内从上到下依次设有闪蒸区域18和对流换热区域20，第二烟道24与上箱体内的闪蒸区域18相通，烟气经第二烟道24进入上箱体后即首先经过所述闪蒸区域18，在上箱体顶端设有喷头，排污水经所述喷头呈雾状喷入闪蒸区域18中，且所述烟气余热深度回收装置6所用的喷头与烟气初期净化装置5的喷头不同，烟气余热深度回收装置6的喷头喷雾水量少于烟气初期净化装置5，且喷雾水的雾化程度要远高于烟气初期净化装置5，由于锅炉排污水是具有一定压力的高温水，其物理性质决定了如果将其以减压释放，势必会使释放前原状态水所含能量相对释放减压后所到达状态水所含能量高出一部分，这部分能量势必通过水自身蒸发形式即所谓闪蒸形式释放掉，因此在闪蒸区域18中喷出的排污水通过自身闪蒸形成水蒸气同烟气混为一体，进一步提高了烟气中的部分水蒸气分压，同时实现微尘除去效果，如图3所示，在闪蒸区域18远离第二烟道24的一侧设有超声波发生装置7，利用超声波可控制结晶核形成的原理促进闪蒸区域18内凝结核的形成，所述超声波发生装置7为本领域公知技术。

烟气经过闪蒸区域18后依次进入对流换热区域20和凝结换热箱21中，在对流换热区域20设有多次往复折弯的换热水管19，所述换热水管19的输入端与所述凝结换热箱21相通，所述换热水管19的输出端伸出至上箱体外与外部管路相连，所述凝结换热箱21为一封闭箱体，在凝结换热箱21中平行均布有多个供烟气流通的烟管23，每个烟管23均为由上到下的立式结构，在凝结换热箱21的底部设有进水口22，冷水由进水口22进入凝结换热箱21，然后沿往复折弯的换热水管19在对流换热区域20内流动。具有较高温度的烟气同水蒸气的混合气首先流入对流换热区域20，以对流换热方式通过换热水管19与冷水进行换热后，混合气温度降到水蒸气凝结温度以上15～30度时再流入烟管23，烟气中的部分水蒸气在烟管23内再次凝结成水放出潜热与凝结换热箱21中的水进行热交换，实现对烟气中的水蒸气潜热进行深度回收，在凝结换热箱21中，烟管23采用纳米技术对凝结换热面进行热处理来强化珠状凝结换热，并采用由上到下的立式结构布置以便凝结水珠能够依靠自身重力和烟气自上而下流动的推力尽快离开换热面，以保证换热面处于良好的传热和防腐状态。

烟气余热深度回收装置6虽然也和烟气初期净化装置5一样喷出的是雾水，但各自目的不同，且量的分配和选用不同的喷嘴使得喷雾水的雾化程度也有别，烟气初期净化装置5主要利用喷雾水的动能除去大颗粒灰尘等有害物质，同时其本身动能可以强化同高温烟气的混合以促进直接热交换效果，所以在烟气初期净化装置5中的排污水雾水主要是通过与高温烟气直接接触进行热交换而变为水蒸气，而烟气余热深度回收装置6的主要目的是强化微尘除去效果，并根据具体排放结果进一步增加烟气中水蒸气分压，所以，在烟气余热深度回收装置6中，喷雾水的量不但少，而且喷雾水的雾化程度也要求高，排污雾水主要是以闪蒸方式变为水蒸气。

所述排污水存储分配装置4用于实现排污水交替存储和分配，有效调节烟气初期净化装置5和烟气余热深度回收装置6内的排污水供给。

如图2所示，所述排污水存储分配装置4包括存水箱和引水管26，在所述存水箱中设有活塞13和活塞导杆27，所述活塞13可移动地安装在所述活塞导杆27上，所述活塞13将存水箱内部分成两个密闭的、容积可变的存水空间，由锅炉本体2延伸出来的排水管8通过两个分路分别与存水箱内的两个存水空间相通，其中在排水管8与第一存水空间28相连的管路上设有第一控制阀9，排水管8与第二存水空间29相连的管路上设有第二控制阀10，存水箱内的两个存水空间分别通过管路与设置于存水箱外的引水管26相连，其中在第一存水空间28与引水管26相连的管路上设有第三控制阀12，在第二存水空间29与引水管26相连的管路上设有第四控制阀14，所述引水管26的输出端通过两个分路分别与烟气初期净化装置5和烟气余热深度回收装置6相连通，其中在引水管26与烟气初期净化装置5相连的管路上设有第五控制阀16，引水管26与烟气余热深度回收装置6相连的管路上设有第六控制阀17，各个控制阀均与控制装置3相连并且分别控制各自管路的启闭。在存水箱的两侧分别设有一个位置开关用于感应活塞13的移动位置，其中第一位置开关11设置于第一存水空间28一侧，第二位置开关15设置于第二存水空间29一侧，两个位置开关均与控制装置3相连，所述位置开关为本领域公知技术。

所述排污水存储分配装置4工作时，当活塞13移动至第一位置开关11的感应区域时，第一位置开关11发出信号使控制装置3开启第一控制阀9和第四控制阀14，随后(滞后1秒)关闭第二控制阀10和第三控制阀12，排污水注入第一存水空间28，将活塞13向第二存水空间29方向推动，同时将第二存水空间29中的排污水排出，当活塞13进入第二位置开关15的感应区域时，第二位置开关15发出信号使控制装置3开启第二控制阀10和第三控制阀12，随后(滞后1秒)关闭第一控制阀9和第四控制阀14，此时排污水进入第二存水空间29中，并推动活塞13向第一存水空间28方向移动，同时将第一存水空间28中的排污水排出，第五控制阀16和第六控制阀17一直保持开启状态。

本发明的工作原理为：

当高温烟气进入烟气初期净化装置5时，烟气中微尘浓度较高，烟气初期净化装置5利用喷雾水的动能除去大颗粒灰尘等有害物质，同时其本身动能可以强化同高温烟气的混合以促进直接热交换效果，使部分排污雾水通过与高温烟气直接接触进行热交换而变为水蒸气同烟气混为一体，提高了烟气中部分水蒸气分压。

当高温烟气进入烟气余热深度回收装置6内的闪蒸区域18时，由于烟气余热深度回收装置6中的喷雾水量少且喷雾水的雾化程度高，排污雾水以闪蒸方式变为水蒸气同烟气混为一体，进一步提高了烟气中部分水蒸气分压，同时强化微尘去除效果。

高温烟气同水蒸气的混合气进入烟气余热深度回收装置6内的对流换热区域20时，以对流换热方式通过换热水管19与冷水进行换热后，高温烟气同水蒸气的混合气温度降到水蒸气凝结温度以上15～30度时流入烟管23，烟气中的部分水蒸气在烟管23内再次凝结成水放出潜热与凝结换热箱21中的冷水进行热交换，从而实现锅炉余热深度回收。

Claims (9)

1.一种烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：包括锅炉本体(2)、排污水存储分配装置(4)、烟气初期净化装置(5)和烟气余热深度回收装置(6)，所述锅炉本体(2)、烟气初期净化装置(5)和烟气余热深度回收装置(6)依次通过烟道相连，锅炉本体(2)内的排污水通过排水管(8)进入排污水存储分配装置(4)中，并通过所述排污水存储分配装置(4)控制分别进入烟气初期净化装置(5)和烟气余热深度回收装置(6)中，进入烟气初期净化装置(5)内的排污水呈雾状并通过与烟气热交换转变为水蒸气，进入烟气余热深度回收装置(6)内的排污水呈雾状并通过闪蒸方式转变为水蒸气；

所述排污水存储分配装置(4)包括存水箱和引水管(26)，在所述存水箱中设有活塞(13)，所述活塞(13)将存水箱内部分成两个密闭的、容积可变的存水空间，排水管(8)通过两个分路分别与存水箱内的两个存水空间相通，存水箱内的两个存水空间分别通过管路与设置于存水箱外的引水管(26)相连，所述引水管(26)的输出端通过两个分路分别与烟气初期净化装置(5)和烟气余热深度回收装置(6)相连通。

2.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述烟气余热深度回收装置(6)包括上箱体和设置于所述上箱体下方的凝结换热箱(21)，所述上箱体内从上到下依次设有闪蒸区域(18)和对流换热区域(20)，烟气初期净化装置(5)通过烟道与所述闪蒸区域(18)相通，排污水由上箱体顶端的喷头喷入所述闪蒸区域(18)中，对流换热区域(20)内设有换热水管(19)，所述换热水管(19)的输入端与所述凝结换热箱(21)相通，所述换热水管(19)的输出端伸出至上箱体外与外部管路相连，所述凝结换热箱(21)的底部设有进水口(22)，所述凝结换热箱(21)中均布有多个烟管(23)，烟气中的水蒸气在所述烟管(23)内重新凝结。

3.根据权利要求2所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：烟气同水蒸气的混合气温度降到水蒸气凝结温度以上15～30度时流入烟管(23)。

4.根据权利要求2或3所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述烟管(23)为由上到下的立式结构。

5.根据权利要求2所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述上箱体的闪蒸区域(18)远离烟道的一侧设有超声波发生装置(7)。

6.根据权利要求2所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述换热水管(19)呈多次往复折弯状。

7.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述锅炉本体(2)的下端通过第一烟道(25)与烟气初期净化装置(5)相连，所述烟气初期净化装置(5)的上端通过第二烟道(24)与烟气余热深度回收装置(6)相连。

8.根据权利要求1或6所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：所述烟气初期净化装置(5)内设有喷头。

9.根据权利要求1所述的烟气净化及余热回收锅炉，其特征在于：排水管(8)与存水箱内的两个存水空间相通的两个分路上、存水箱内的两个存水空间分别与引水管(26)相连的管路上以及所述引水管(26)的输出端分别与烟气初期净化装置(5)和烟气余热深度回收装置(6)相连通的两个分路上均设有控制阀，所述存水箱的两侧分别设有一个位置开关，各个控制阀以及位置开关均与锅炉本体(2)上的控制装置(3)相连。