CN105222146B - 一种烟气余热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气回收技术领域，公开了烟气余热回收装置，包括依次相连的锅炉、间接式换热单元、直接式换热单元及吸收式热泵，所述吸收式热泵分别通过供热水管支管及供热水管与所述锅炉连接，所述间接式换热单元上设置有补水管及驱动热源管，所述驱动热源管与所述供热水管支管连接；所述直接式换热单元上设置有注水管及喷淋出水管，所述直接式换热单元通过管网与所述吸收式热泵连接，所述锅炉与所述吸收式热泵之间设置有锅炉回水管，所述供热水管支管通过驱动热源回水管与所述锅炉回水管连接，所述锅炉回水管与水源连通。本发明提供的烟气余热回收装置通过间接式换热单元进行烟气的显然回收，再通过直接式换热单元对烟气的潜热进行回收。

Description

一种烟气余热回收装置
技术领域
本发明涉及烟气回收技术领域，特别是涉及一种烟气余热回收装置，具体的是一种能够深度回收余热且同时净化烟气的烟气余热回收装置。
背景技术
天然气的主要成份是甲烷，燃烧后的产物含有大量水蒸气，高温水蒸气中同时具有显热和潜热，未经余热回收直接排放到大气中会造成能源浪费和环境污染。为减少能源的浪费，烟气排出前多会进入余热回收装置进行能源的回收利用。
现有的余热回收装置多为间接接触式余热回收，这种余热回收形式虽无介质的交叉污染，但低温烟气传热温差小，传热系数较低，烟道阻力大，从而导致系统过大，造价高，余热回收后的烟气仍具有较高的温度，这种方法无法保证烟气的显热和潜热都被完全吸收；直接接触式烟气余热回收换热系数大，烟道阻力小，但是烟气和水直接接触后水会呈酸性而不能直接使用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有的余热回收装置多为间接接触式余热回收，这种余热回收形式虽无介质的交叉污染，但低温烟气传热温差小，传热系数较低，烟道阻力大，从而导致系统过大，造价高，余热回收后的烟气仍具有较高的温度，这种方法无法保证烟气的显热和潜热都被完全吸收；直接接触式烟气余热回收换热系数大，烟道阻力小，但是烟气和水直接接触后水会呈酸性而不能直接使用的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种烟气余热回收装置，其包括依次相连的锅炉、间接式换热单元、直接式换热单元及吸收式热泵，所述吸收式热泵分别通过供热水管支管及供热水管与所述锅炉连接，所述间接式换热单元上设置有补水管及驱动热源管，所述驱动热源管与所述供热水管支管连接；所述直接式换热单元上设置有注水管及喷淋出水管，所述直接式换热单元通过管网与所述吸收式热泵连接，所述锅炉与所述吸收式热泵之间设置有锅炉回水管，所述供热水管支管通过驱动热源回水管与所述锅炉回水管连接，所述锅炉回水管与水源连通。
优选地，所述间接式换热单元包括通过烟道与所述锅炉连通的密封体，所述密封体内设置有与所述烟道连通的烟道管束。
优选地，所述补水管设置于所述密封体的底部，所述驱动热源管设置于所述密封体的顶部。
优选地，还包括设置于所述补水管与所述驱动热源管之间的生活热水管。
优选地，所述密封体包括一级热交换段、二级热交换段及交换给水管，所述补水管设置于二级热交换段的底部，所述生活热水管设置于所述二级热交换段的顶部，所述交换给水管设置于所述一级热交换段的底部，所述驱动热源管设置于所述一级热交换段的顶部，所述交换给水管与所述生活热水管连通。
优选地，所述烟道管束内设置有导流装置。
优选地，所述直接式换热单元包括与所述烟道管束连通的主塔体，所述主塔体内设置有喷淋器及蓄水池，所述注水管及喷淋出水管均与所述蓄水池连接。
优选地，所述喷淋出水管与所述喷淋器连通，所述喷淋出水管上设置有净化箱。
优选地，所述管网包括均与所述蓄水池连接的低温供水管及低温回水管。
优选地，所述主塔体上设置有排烟管，所述排烟管上设置有除雾器。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的烟气余热回收装置中的吸收式热泵分别通过供热水管支管及供热水管与锅炉连接，间接式换热单元上设置有补水管及驱动热源管，驱动热源管与供热水管支管连接；直接式换热单元上设置有注水管及喷淋出水管，直接式换热单元通过管网与吸收式热泵连接，锅炉与吸收式热泵之间设置有锅炉回水管，供热水管支管通过驱动热源回水管与锅炉回水管连接，锅炉回水管与水源连通。本发明提供的烟气余热回收装置通过间接式换热单元进行烟气的显然回收，再通过直接式换热单元对烟气的潜热进行回收，回收到的热量用于采暖热水和加热锅炉的给水，提高了烟气的利用率，可达到回收烟气冷凝余热和净化烟气的双重目的；具有结构简单、操作方便等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的烟气余热回收装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的烟气余热回收装置中A-A的剖视图。
图中：1：锅炉；2：烟道；3：一级热交换段；4：二级热交换段；5：密封体；6：烟道管束；7：导流装置；8：喷淋器；9：填料层；10：蓄水池；11：除雾器；12：风机；13：净化箱；14：吸收式热泵；21：补水管；22：生活热水管；23：交换给水管；24：驱动热源管；25：溢水管；26：注水管；27：喷淋出水管；28：低温供水管；29：低温回水管；30：供热水管支管：31：热水回水管；32：锅炉回水管；33：第一阀门；34：第二阀门；35：供热水管；36：驱动热源回水管。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的烟气余热回收装置，其包括依次相连的锅炉1、间接式换热单元、直接式换热单元及吸收式热泵14，所述吸收式热泵14分别通过供热水管支管30及供热水管35与所述锅炉1连接，所述间接式换热单元上设置有补水管21及驱动热源管24，所述驱动热源管24与所述供热水管支管30连接，共同作为吸收式热泵14的驱动热源，驱动热源高温热水做完功后得到降温，降温后经过驱动热源回水管36进入到锅炉回水管中继续被加热；所述直接式换热单元上设置有注水管26及喷淋出水管27，所述直接式换热单元通过管网与所述吸收式热泵14连接，所述锅炉1与所述吸收式热泵14之间设置有锅炉回水管32，所述供热水管支管30通过驱动热源回水管36与所述锅炉回水管32连接，所述锅炉回水管32与水源连通。水源即经过热水回水管31供给热用户的水，水源通的水经吸收式热泵14与直接式换热单元的热水在吸收式热泵14内做功换热后，该热量用于预热热水回水管31中的热水，经过预热的热水经过锅炉回水管32进入到锅炉1内再被加热，达到供热温度后，经过供热水管35供给热用户。
驱动热源管24与锅炉1的供热水管支管30连接，共同作为吸收式热泵14的驱动热源。
供给热用户的热水经过热水回水管31后，先经过所述吸收式热泵14进行预热，再与驱动热源回水管36中的热水混合后，经过锅炉回水管32进入所述锅炉1，经过锅炉1加热后，经过供热水管35将热水供给用户使用，其中一部分热水经过供热水管支管30用于驱动吸收式热泵14做功，从低温供水管28中提取热量，用于预热热水回水管31中的热水。
本发明提供的烟气余热回收装置中锅炉1燃烧后的烟气通过烟道2进入间接式换热单元，补水管21通入水与烟气在间接式换热单元换热后可作为吸收式热泵14的驱动热源，经过驱动热源管24用于驱动吸收式热泵14。经间接式换热单元换热后烟气的显热被回收，带有潜热的烟气进入直接式换热单元内，注水管26内通有水，经过直接式换热单元换热后从喷淋出水管27排出，对烟气的潜热进行回收。直接式换热单元通过管网与吸收式热泵连接，水源通入水经吸收式热泵14与直接式换热单元的热水在吸收式热泵14内做功换热后，该热量用于预热热水回水管31中的热水，经过预热的热水经过锅炉回水管32进入到锅炉1内再被加热，达到供热温度后，经过供热水管35供给热用户。被加热的水从锅炉回水管32进入锅炉1内。
本发明经过与通过间接式换热单元进行烟气的显然回收，再通过直接式换热单元对烟气的潜热进行回收，防止烟气冷凝对设备的腐蚀及排放烟气的环境污染等问题。回收到的热量用于加热锅炉1的给水，即加热与水源连通的热水回水管31。提高了烟气的利用率，兼顾节能与环保目的；回收到的热量经过吸收热泵14提升温度后用于预热锅炉1的回水，节省了烟气锅炉消耗的天然气，同时，通过直接式换热单元的喷淋出水管27作用还能净化烟气中的氮氧化物，该装置可达到回收烟气冷凝余热和净化烟气的双重目的；具有结构简单、操作方便等优点。
本实施例中所述间接式换热单元包括通过烟道2与所述锅炉1连通的密封体5，所述密封体内设置有与所述烟道2连通的烟道管束6。密封体5为设置有空腔的密封结构，烟道管束6沿竖向设置于空腔内，补水管21与驱动热源管24分别与密封体5的空腔连通。烟气在烟道管束6内流动，水在烟道管束6外流动。
为了使换热效果更好，本实施例中所述补水管21设置于所述密封体的底部，所述驱动热源管24设置于所述密封体的顶部。
为了方便用水，本发明中还包括设置于所述补水管21与所述驱动热源管24之间的生活热水管22。
为了更加充分的利用烟气的显热，本发明中所述密封体5包括一级热交换段3、二级热交换段4及交换给水管23，设置两个密封体用于多级换热。所述补水管21设置于二级热交换段4的底部，所述生活热水管22设置于所述二级热交换段4的顶部，所述交换给水管23设置于所述一级热交换段3的底部，所述驱动热源管24设置于所述一级热交换段3的顶部，所述交换给水管23与所述生活热水管22连通。补水管21由二级热交换段4底端进入，随着水量的增多，该水源从二级热交换段4顶端流出，其中一部分作为采暖热水从生活热水管22输出，另一部分水源作为交换给水从交换给水管23输入。从一级热交换段3出来的烟气进入二级热交换段4和更低温度的水进行换热，从而进一步冷却烟气的温度。
本实施例中为了使烟气和水充分换热，在所述烟道管束6内设置有导流装置7。
本发明中所述直接式换热单元包括与所述烟道管束6连通的主塔体，所述主塔体内设置有喷淋器8及蓄水池10，所述注水管26及喷淋出水管27均与所述蓄水池10连接。烟气与喷淋器8喷出的水直接接触进行热量交换，为了让烟气和水充分换热，在喷淋管8与蓄水池10之间加入鹅卵石层9或波纹板层，鹅卵石具有较高的传热系数和较大比表面积，且其周围附着的喷淋水可快速地与烟气进行热量交换。本实施例中所述主塔体上设置有排烟管，所述排烟管上设置有除雾器11，也可以根据需要设置风机12。充分换热后的低温烟气经过除雾器11洁净后由风机12排出至大气中，及兼顾节能与环保于一体。
为了节约水资源，本实施例中所述喷淋出水管27与所述喷淋器8连通，喷淋水进入蓄水池10后进入喷淋器8继续进行喷淋。为了降低水的腐蚀性，在直接式换热单元中设置有净化箱13，即所述喷淋出水管27上设置有净化箱13，净化箱13能够检测水质ph值，从而定期对水质进行处理，喷淋水经水泵加压进入净化箱13，可以减少水的酸度，同时可以提高对烟气氮氧化物的脱出率，具有环保的效果。本实施例中蓄水池10上设置有溢水管25，当水位较高时，水会自动由溢水管道25排至系统外部，注水管26则可作为备用水源。
本发明中所述管网包括均与所述蓄水池10连接的低温供水管28及低温回水管29。在直接式换热单元中热交换后的被加热的喷淋水通过换热器换热可作为吸收式热泵14的低温热源，通过低温供水管28与吸收式热泵14连接，低温供水管28内的喷淋水降温后通过循环水泵及低温回水管29返回蓄水池10继续进行热量交换。吸收式热泵的驱动热源为驱动热源管24，锅炉的回水可作为补充热源29。高温热源为通过供热水管支管30的水，供热水管支管30的水进入吸收式热泵14，吸收的热量等于直接接触式余热回收的热量加上驱动热源管24的驱动热量，热网水被加热后送入锅炉1通过热水回水管31给锅炉1给水。
本实施例中提供的烟气余热回收装置，使用时，锅炉1的烟气经过一级热交换段3及二级热交换段4换热后进入直接式换热单元内换热，在直接式换热单元中热交换后的被加热的喷淋水通过换热器换热可作为吸收式热泵14的低温热源，通过低温供水管28与吸收式热泵14连接，低温供水管28内的喷淋水降温后通过循环水泵及低温回水管29返回蓄水池10继续进行热量交换。锅炉的回水可作为补充热源29。高温热源为通过供热水管支管30的水，供热水管支管30的水进入吸收式热泵14，吸收的热量等于直接接触式余热回收的热量加上驱动热源管24的驱动热量，热网水被加热后送入锅炉1通过热水回水管31给锅炉1给水。
综上所述，本发明提供的烟气余热回收装置中的吸收式热泵分别通过供热水管支管及供热水管与锅炉连接，间接式换热单元上设置有补水管及驱动热源管，驱动热源管与供热水管支管连接；直接式换热单元上设置有注水管及喷淋出水管，直接式换热单元通过管网与吸收式热泵连接，锅炉与吸收式热泵之间设置有锅炉回水管，供热水管支管通过驱动热源回水管与锅炉回水管连接，锅炉回水管与水源连通。本发明提供的烟气余热回收装置通过间接式换热单元进行烟气的显然回收，再通过直接式换热单元对烟气的潜热进行回收，回收到的热量用于采暖热水和加热锅炉的给水，提高了烟气的利用率，可达到回收烟气冷凝余热和净化烟气的双重目的；具有结构简单、操作方便等优点。
进一步地，为了降低水的腐蚀性，在直接式换热单元中设置有净化箱，可以减少水的酸度，同时可以提高对烟气氮氧化物的脱出率，具有环保的效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种烟气余热回收装置，其特征在于，包括：依次相连的锅炉(1)、间接式换热单元、直接式换热单元及吸收式热泵(14)，所述吸收式热泵(14)分别通过供热水管支管(30)及供热水管(35)与所述锅炉(1)连接，所述间接式换热单元上设置有补水管(21)及驱动热源管(24)，所述驱动热源管(24)与所述供热水管支管(30)连接；所述直接式换热单元上设置有注水管(26)及喷淋出水管(27)，所述直接式换热单元通过管网与所述吸收式热泵(14)连接，所述锅炉(1)与所述吸收式热泵(14)之间设置有锅炉回水管(32)，所述供热水管支管(30)通过驱动热源回水管(36)与所述锅炉回水管(32)连接，所述锅炉回水管(32)与水源连通；
所述间接式换热单元包括通过烟道(2)与所述锅炉(1)连通的密封体(5)，所述密封体内设置有与所述烟道(2)连通的烟道管束(6)；所述密封体(5)为设有空腔的密封结构，所述烟道管束(6)沿竖向设置于所述空腔内，所述补水管(21)与所述驱动热源管(24)分别与所述空腔连通。
2.如权利要求1所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述补水管(21)设置于所述密封体的底部，所述驱动热源管(24)设置于所述密封体的顶部。
3.如权利要求2所述的烟气余热回收装置，其特征在于：还包括设置于所述补水管(21)与所述驱动热源管(24)之间的生活热水管(22)。
4.如权利要求3所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述密封体(5)包括一级热交换段(3)、二级热交换段(4)及交换给水管(23)，所述补水管(21)设置于二级热交换段(4)的底部，所述生活热水管(22)设置于所述二级热交换段(4)的顶部，所述交换给水管(23)设置于所述一级热交换段(3)的底部，所述驱动热源管(24)设置于所述一级热交换段(3)的顶部，所述交换给水管(23)与所述生活热水管(22)连通。
5.如权利要求1所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述烟道管束(6)内设置有导流装置(7)。
6.如权利要求1所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述直接式换热单元包括与所述烟道管束(6)连通的主塔体，所述主塔体内设置有喷淋器(8)及蓄水池(10)，所述注水管(26)及喷淋出水管(27)均与所述蓄水池(10)连接。
7.如权利要求6所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述喷淋出水管(27)与所述喷淋器(8)连通，所述喷淋出水管(27)上设置有净化箱(13)。
8.如权利要求6所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述管网包括均与所述蓄水池(10)连接的低温供水管(28)及低温回水管(29)。
9.如权利要求6所述的烟气余热回收装置，其特征在于：所述主塔体上设置有排烟管，所述排烟管上设置有除雾器(11)。
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