CN107036113A - 一种烟气热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气热回收系统，属于热回收技术领域。其包括：热交换轮(2)，包括：壳体和吸湿填料；壳体上包括再生部(21)，连通到烟气入口(1)，用于通过进入的烟气带走吸湿填料的水份和吸湿部(22)，连通到烟气出口(4)，用于通过吸湿填料吸走烟气中的水份，并通过烟气出口(4)将烟气排出；吸湿填料，可转动的设置在壳体内，交替转动到吸湿部(22)和再生部(21)；还包括冷凝器(3)，其一端连通到再生部(21)接收烟气，另一端连通到吸湿部(22)输送烟气，并通过低于进入冷凝器(3)烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝排出。本发明能在回收烟气热量的同时，除去烟气中的酸性物质，提高排烟的扩散速度。

Description

一种烟气热回收系统

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，特别涉及一种烟气热回收系统。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，得到了越来越广泛的应用。天然气中主要的成分是甲烷(CH4)，其燃烧产物(烟气)中，水蒸汽(H₂O)的含量大约在12-15％，其冷凝放出的热量占天然气燃烧热值的10％左右，节能潜力巨大。

在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：由于烟气的冷凝点一般在55℃及以下，采用常规换热的余热回收方式受到冷却水温度的限制，不能将烟气温度降低到露点温度以下，无法回收冷凝热，造成严重的热量浪费，并在烟囱处形成明显的冒“白烟”的现象(水蒸气冷凝)，形成了景观污染；采用热泵产生低温冷水来回收烟气热量的余热回收方式，可以将烟气温度降低到20℃，充分回收了水蒸气的冷凝热，但是排烟为饱和状态，后部烟道会产生酸性冷凝水，对烟道形成腐蚀，同时，较低的排烟温度也不利于烟气的扩散排放。

因此，一种可以实现在没有大幅度降低烟气温度的情况下，能回收烟气的冷凝热，并在排烟之前除去烟气中的酸性物质，且能消除烟囱口冒“白烟”的景观污染的烟气处理系统亟待研发。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气热回收系统，能够在回收烟气的热量的同时，除去烟气中的酸性物质，同时使得排烟为温度相对较高的不饱和烟气，消除或有效减少排烟时造成的白烟污染，同时提高排烟的扩散速度。

根据本发明实施例的一个方面，本发明的实施例提供了一种烟气热回收系统，包括：

热交换轮，包括：至少部分中空的壳体和吸湿填料；

其壳体上包括：

再生部，连通到烟气入口，用于通过进入的烟气带走吸湿填料中的水份；

吸湿部，连通到烟气出口，用于通过吸湿填料吸走烟气中的水份，并通过烟气出口将烟气排出；

吸湿填料，可转动的设置在所述壳体内，交替的转动到所述吸湿部和所述再生部；

所述系统还包括：冷凝器，其一端连通到所述再生部以接收烟气，另一端连通到所述吸湿部以输送烟气，并通过低于进入冷凝器烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出。

优选地，所述热交换轮还包括：带有转轴的电机，所述电机带动所述转轴转动；

所述吸湿填料呈轮状结构，所述吸湿填料的中心处设有与所述转轴相适配的开口，所述吸湿填料通过所述开口套设于所述转轴，所述转轴带动所述吸湿填料以预定转动频率转动。

优选地，所述壳体上还包括：

冷却部，设置于所述再生部和所述吸湿部之间，所述冷却部与外界空气连通，用于通过低于转动至冷却部的吸湿填料的温度的外界空气，对吸湿填料进行降温降湿；

所述吸湿填料依次交替地转动至所述吸湿部、所述再生部和所述冷却部。

优选地，所述系统还包括：

加热装置，其连通到所述热交换轮的再生部前，用于对进入再生部的烟气加热升温至预定温度。

优选地，所述冷凝器包括：

烟气进口端，连通到所述热交换轮的再生部以接收烟气；

冷凝管，设置于所述冷凝器内，以通过低于进入冷凝器的烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出；

烟气出口端，连通到所述热交换轮的吸湿部，以输送经所述冷凝管降温后的烟气。

优选地，所述冷凝管至少包括：

冷却水进口，用于输入冷却水以吸收烟气的热量以对烟气进行降温，使烟气中的水份冷凝并排出；

冷却水出口，用于输出吸收了烟气热量的冷却水。

优选地，所述系统还包括：

冷凝水处理装置，与所述冷凝器连通，以接收冷凝器排出的水份，并对所述水份进行中和处理。

优选地，所述系统还包括：风机，设置于烟气出口处，以将经过吸湿部后的烟气通过所述烟气出口输出。

本发明实施例提供的烟气热回收系统，保证进入到系统的烟气温度保持在预定温度，在烟气排出之前，通过热交换轮吸湿部的吸湿填料对烟气进行进一步吸湿，降低排出的烟气的含湿量，且由于进入系统的烟气温度较高，可使得最终排出的烟气温度也相对较高，提高了烟气扩散速度，能有效解决在排烟时的白烟污染；且通过设置在热交换轮中实时转动的吸湿填料，将在热交换轮的吸湿部吸收的水分带到与烟气进口连通的热交换轮的再生部，通过进入的高温的烟气将吸湿填料中吸收的水分蒸发带走，在进入再生部的烟气吸收了再生部中吸湿填料的水分之后，进入到冷凝器降温冷凝，由于冷凝器采用低于烟气露点温度的冷凝水对烟气进行冷凝降温，因此可以通过冷凝水回收烟气中的热量，并且降温之后，烟气会析出饱含酸性物质的冷凝水，实现对烟气的热回收和除酸，且由于吸湿部会再烟气最终排出之前进一步对烟气吸湿，并通过吸湿填料将吸收的水分带到再生部，因此也实现了对同一段烟气进行两次除酸处理的效果。因此本发明的整个烟气热回收系统，节能环保，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图3是本发明第三实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图4是本发明第四实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图5是本发明第五实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图6是本发明第六实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图7是本发明第七实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

图8是本发明第八实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图。

附图标记说明：1-烟气进口；2-热交换轮；21-再生部；2-2吸湿部；3-冷凝器；31-冷凝管；311-冷却水进口；312-冷却水出口；4-烟气出口；5-冷凝水处理装置；6-加热装置；7-风机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1，图1是本发明第一实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种烟气热回收系统，适用于燃气设备的排出的烟气温度较高，背压较高的场合；包括：热交换轮2，所述热交换轮包括：至少部分中空的壳体和吸湿填料；其中，需要说明的是，壳体的大小与吸湿填料的大小相适配，具体可使得吸湿填料能在壳体之中转动。吸湿填料采用吸湿能力较强的材料，比如海绵等，吸湿填料优选为轮状结构，设置于壳体内，实时转动。

其壳体上包括：

再生部21，连通到烟气入口，用于通过进入的烟气带走吸湿填料中的水份；其中，烟气入口与再生部21通过管道连通，烟气经过管道进入再生部21。

吸湿部22，连通到烟气出口4，用于通过吸湿填料吸走烟气中的水份，并通过烟气出口4将烟气排出；其中，需要说明的是，在壳体内，再生部21和吸湿部22之间相互隔断密封，再生部21通过管道并经冷凝器3后连通至吸湿部22。

吸湿填料，可转动的设置在所述壳体内，交替的转动到所述吸湿部22和所述再生部21；其中需要说明的是，烟气进烟气入口进入再生部21，此时，转动到再生部21的吸湿填料吸收了前一次烟气中的水分，由于进入到再生部21的烟气温度较高，能够带走转动到吸湿部22的吸湿填料中的水分，从而使得转到到吸湿部22的吸湿填料的水分降低并干燥，由于吸湿填料实时转动，降低水分并干燥后的吸湿填料转动到吸湿部22，进一步吸收吸湿部22所接收到的烟气中的水分，进而完成了吸湿填料的吸湿能力的再生。

所述系统还包括：冷凝器3，其一端通过管道连通到所述再生部21以接收烟气，此时的烟气吸收了吸湿填料中的水分含湿量较高；

另一端连通到所述吸湿部22以输送烟气，并通过低于进入冷凝器3的烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出，此时输送到吸湿部22的烟气已经经过冷凝器3的处理，烟气的温度湿度降低。需要进一步说明的是，在此冷凝器3至少有如下作用：首先，降低烟气温度，回收其热量；由于是通过低于进入冷凝器3的烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，因此，冷却水能够有效吸收烟气中的热量，实现热回收；再次，由于对进入的烟气进行了降温，因此可以使得烟气中的水分冷凝成液态水并排出，由于烟气中含有大量的酸性物质，因此将烟气中的水分冷凝成液态水并排出能有效降低烟气中的含酸量，减少烟气对管道设备的腐蚀和排出的烟气对空气的污染；再次，由于经由烟气进口1进入到再生部21的烟气，会将转动到再生部21的吸湿填料的水分蒸发带走，并进入冷凝器3冷凝，因此也实现了烟气的二次除酸；即在烟气经过吸湿部22时，转动到吸湿部22的吸湿填料会进一步吸收烟气中的水分，烟气中的水分在进一步降低后进烟气出口4排出。而此时吸湿部22的吸湿填料吸收的水分中还含有酸性物质，在该部分吸湿填料由吸湿部22转动到再生部21的时候，进入的烟气会将吸湿填料中的水分带走并进入到冷凝器3冷凝除酸，因此实现了二次除酸。其中，需要说明的是，由于燃气设备的背压较高，足够克服系统阻力，因此烟气在经过吸湿部22的降湿之后，可直接通过烟气出口4排出。

其中，作为一种优选的实施例，所述热交换轮2还包括：带有转轴的电机，所述电机带动所述转轴转动；

所述吸湿填料呈轮状结构，所述吸湿填料的中心处设有与所述转轴相适配的开口，所述吸湿填料通过所述开口套设于所述转轴，所述转轴带动所述吸湿填料以预定转动频率转动，其中，转动的频率为可控，根据不同的需要，调整吸湿填料的转动频率。即对于吸湿填料上的同一部分而言，其每间隔预定时长从吸湿部22转动到再生部21，再每间隔预定时长从再生部21转动到吸湿部22。

请参照图2，图2是本发明的第二实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

请参照图2所示，在第一实施例的基础上，所述壳体上还包括：

冷却部23，设置于所述再生部21和所述吸湿部22之间，所述冷却部23与外界空气连通(也即冷却部23裸露于空气之中)，用于通过低于转动至冷却部23的吸湿填料的温度的外界空气，对吸湿填料进行降温降湿，进而使得经过冷却部23的吸湿填料的吸湿能力得到进一步提升。

所述吸湿填料依次交替地转动至所述吸湿部22、所述再生部21和所述冷却部23，其中，需要说明的是，吸湿填料在吸湿部22在吸收了烟气中的水分之后，会转动到再生部21，从烟气进口1进入到再生部21之后，烟气会将转动到再生部21的吸湿填料中的水分蒸发带走，并进入到冷凝器3，经过冷凝换热之后，烟气进入到吸湿部22除湿之后排出；其中，需要说明的是，吸湿填料再转动到再生部21被带走吸收的水分之后，转动到冷却部23，冷却部23对转动至此的吸湿填料进行降温降湿，进一步提升吸湿填料的吸湿能力，然后再转动至吸湿部22对吸湿部22的烟气进行吸湿，进而完成整个循环，也实现了吸湿填料的再生。其中，在同一壳体上的再生部21、吸湿部22、冷却部23相互之间相对独立，相对密封，壳体内部三者之间互不连通，以防止进入再生部21的烟气不经过冷凝器3而直接进入到吸湿部22和/或冷却部23。

根据图3所示，图3是本发明第三实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

请参照图3，在本发明的第一实施例的基础上的第三实施例提供的系统还包括：

加热装置6，其连通到所述热交换轮2的再生部21前，用于对进入再生部21的烟气加热升温至预定温度。第三实施例提供的烟气热回收系统适用于排烟温度较低的场景，由于排烟温度较低，导致进入到再生部21的烟气的温度较低，从而使得烟气无法带走再生部21的吸湿填料中的水分，而进而影响烟气在冷凝部的除酸和热回收。因此，进入到再生部21的烟气需要达到预定温度，这就需要加热装置6对进入到再生部21的烟气进行加热升温至预定温度，一般将烟气加热到不低于150度。

其中，需要说明的是，作为一种优选地实施例，加热装置6为可控装置，具体，设置温度检测装置并与加热装置6电连接，温度检测装置实时检测进入的烟气是否达到预定温度，若未达到，则向加热装置6发送加热电信号以控制加热装置6对进入的烟气进行加热，若达到，不对烟气进行加热。

根据图4所示，图4是本发明第四实施例提供的烟气热回收系统的结构示意图；

请参照图4，在本发明的第二实施例的基础上的第四实施例提供的系统还包括：加热装置6，其连通到所述热交换轮2的再生部21前，用于对进入再生部21的烟气加热升温至预定温度。

作为一种优选的实施例，本发明中的冷凝器3包括：

烟气进口1端，连通到所述热交换轮2的再生部21以接收烟气；烟气在经过再生部21，将吸湿填料中的水分带走之后，经过烟气进口1端进入到冷凝器3；

冷凝管31，设置于所述冷凝器3内，以通过低于进入冷凝器3的烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出；其中，冷凝水的温度范围大致为50度到55度，进入到冷凝器3的烟气的温度不低于60度。

烟气出口4端，连通到所述热交换轮2的吸湿部22，以输送经所述冷凝管31降温后的烟气。

作为一种优选的实施例，所述冷凝管31至少包括：

冷却水进口311，用于输入冷却水以吸收烟气的热量以对烟气进行降温，使烟气中的水份冷凝并排出；

冷却水出口312，用于输出吸收了烟气热量的冷却水；

还包括中空的冷凝管本体，设置于冷却水进口311和冷却水出口312之间，且一端与冷却水进口311连通，以接收冷却水，另一端与冷却水出口312连通，向冷却水出口312输送吸收了烟气热量的冷却水。

作为一种优选的实施例，所述系统还包括：

冷凝水处理装置5，与所述冷凝器3连通，以接收冷凝器3排出的水份，并对所述水份进行中和处理。烟气在冷凝器3降温冷凝，会将烟气中的水分冷凝出，而冷凝出的水分中含有烟气中的酸性物质，这些冷凝的水分不可直接排放，因此，需要对这些水分进行中和处理后再排出。

如图5至图8所示，图5、图6、图7、图8分别为对应本发明的第五实施例、第六实施例、第七实施例和第八实施例的烟气热回收系统的结构示意图；其中，第五实施例基于第一实施例，第六实施例基于第二实施例，第七实施例基于第三实施例，第八实施例基于第四实施例。

如图5至图8所示，所述系统还包括：风机7，设置于烟气出口4处，以将经过吸湿部22后的烟气通过所述烟气出口4输出。

本发明实施例提供的烟气热回收系统，保证进入到系统的烟气温度保持在预定温度，在烟气排出之前，通过热交换轮2吸湿部22的吸湿填料对烟气进行进一步吸湿，降低排出的烟气的含湿量，且由于进入系统的烟气温度较高，可使得最终排出的烟气温度也相对较高，提高了烟气扩散速度，能有效解决在排烟时的白烟污染；且通过设置在热交换轮2中实时转动的吸湿填料，将在热交换轮2的吸湿部22吸收的水分带到与烟气进口1连通的热交换轮2的再生部21，通过进入的高温的烟气将吸湿填料中吸收的水分蒸发带走，在进入再生部21的烟气吸收了再生部21中吸湿填料的水分之后，进入到冷凝器3降温冷凝，由于冷凝器3采用低于烟气露点温度的冷凝水对烟气进行冷凝降温，因此可以通过冷凝水回收烟气中的热量，并且降温之后，烟气会析出饱含酸性物质的冷凝水，实现对烟气的热回收和除酸，且由于吸湿部22会在烟气最终排出之前进一步对烟气吸湿，并通过吸湿填料将吸收的水分带到再生部21，因此也实现了对同一段烟气进行两次除酸处理的效果。因此本发明的整个烟气热回收系统，节能环保，具有很强的实用性和广泛的适用性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种烟气热回收系统，包括：

热交换轮(2)，其包括至少部分中空的壳体和吸湿填料，其中，所述壳体包括连通到烟气入口(1)的再生部(21)和连通到烟气出口(4)的吸湿部(22)，所述吸湿填料可转动的设置在所述壳体内，交替转动到所述吸湿部(22)和所述再生部(21)；

冷凝器(3)，其一端连通到所述再生部(21)以接收烟气，另一端连通到所述吸湿部(22)以输送烟气，并通过低于进入冷凝器(3)的烟气露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述再生部(21)通过烟气入口(1)进入的烟气带走进入再生部(21)的吸湿填料中的水份；

所述吸湿部(22)通过进入吸湿部(22)的吸湿填料吸走其中烟气中的水份并通过烟气出口(4)排出。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸湿填料形成为与所述热交换轮(2)的轮廓相匹配的形状，以预定转动频率可转动的设置在所述热交换轮(2)内。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述壳体上还包括：

冷却部(23)，设置于所述再生部(21)和所述吸湿部(22)之间，所述冷却部(23)与外界空气连通，用于通过低于转动至冷却部(23)的吸湿填料的温度的外界空气，对吸湿填料进行降温降湿；

所述吸湿填料交替地转动至所述吸湿部(22)、所述再生部(21)和所述冷却部(23)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

加热装置(6)，其连通到所述热交换轮(2)的再生部(21)前，用于将进入再生部(21)的烟气加热升温至预定温度。

6.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述冷凝器(3)包括：

烟气进口端，连通到所述热交换轮(2)的再生部(21)以接收烟气；

冷凝管(31)，设置于所述冷凝器内(3)，以通过低于进入冷凝器(3)的烟气的露点温度的冷却水对烟气降温，使烟气中的水份冷凝并排出；

烟气出口端，连通到所述热交换轮(2)的吸湿部(22)，以输送经所述冷凝管(31)降温后的烟气。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述冷凝管至少包括：

冷却水进口(311)，用于输入冷却水以吸收烟气的热量以对烟气进行降温，使烟气中的水份冷凝并排出；

冷却水出口(312)，用于输出吸收了烟气热量的冷却水。

8.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，还包括：

冷凝水处理装置(5)，与所述冷凝器(3)连通，以接收冷凝器(3)排出的水份，并对该水份进行中和处理。

9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：风机(7)，设置于烟气出口(4)处，以将经过吸湿部(22)后的烟气通过所述烟气出口(4)输出。