CN108106450B - 全年运行的双工况烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全年运行的双工况烟气处理系统,其包括有吸收塔,吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口,全年运行的双工况烟气处理系统还包括有第一空预器、蒸发器、分离器;吸收塔内包括有喷液区、储液区,吸收塔的外壁面还设有第一进液口、第二进液口、第一出液口、第二出液口,第一空预器与吸收塔之间相连通并形成有第一溶液回路;蒸发器的外壁面设有溶液进口、溶液出口、高温介质进口、高温介质出口,分离器的外壁面设有稀液进口、浓液出口、二次蒸汽出口,吸收塔、蒸发器和分离器之间相连通并形成有第二溶液回路。本发明实现对烟气余热的深度回收及高效利用。同时,满足在供暖季与非供暖季的不同用热情况。

Description

全年运行的双工况烟气处理系统
技术领域
本发明涉及一种全年运行的双工况烟气处理系统。
背景技术
烟气是一般耗能设备浪费能量的主要途径,为了充分利用烟气热量,提高能源利用效率,常对耗能设备后配有烟气余热回收装置。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,无法保证烟气的显热和潜热都被充分回收。同时,利用烟气余热加热空气、加热给水、加热供暖水是较常见的余热回收方式,在供暖季节时,利用烟气余热回收装置可以满足供暖需求,但是在非供暖季节则造成装置不能使用,无法保证烟气余热回收装置对烟气全年的余热回收利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中烟气余热回收装置无法保证烟气的显热和潜热都被充分回收,无法保证余热全年的合理回收利用等缺陷,提供一种全年运行的双工况烟气处理系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
一种全年运行的双工况烟气处理系统,其包括有吸收塔,所述吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口,其特点在于,所述全年运行的双工况烟气处理系统还包括有第一空预器、蒸发器、分离器;
所述吸收塔内包括有喷液区、储液区,所述烟气进口与所述喷液区相连通,所述烟气出口位于所述喷液区的上方,所述喷液区位于所述储液区的上方,所述吸收塔的外壁面还设有第一进液口、第二进液口、第一出液口、第二出液口,所述第一出液口和所述第二出液口位于所述储液区并与所述储液区相连通,所述第一进液口和所述第二进液口位于所述喷液区的顶部并与所述喷液区的顶部相连通;
所述第一空预器连接于所述第一出液口和所述第一进液口,且所述第一空预器与所述吸收塔之间相连通并形成有第一溶液回路;
所述蒸发器的外壁面设有溶液进口、溶液出口、高温介质进口、高温介质出口,所述溶液进口连接于所述第二出液口,所述分离器的外壁面设有稀液进口、浓液出口、二次蒸汽出口,所述稀液进口连接于所述溶液出口,所述浓液出口连接于所述第二进液口,且所述吸收塔、所述蒸发器和所述分离器之间相连通并形成有第二溶液回路。
在本方案中,在吸收塔内与溶液之间直接接触,有效地吸收出烟气中的水分和能量,实现对烟气余热的深度回收。
另外,针对供暖季与非供暖季不同用热情况,采用不同浓度吸湿溶液,不同运行流程,供暖季利用高浓度吸湿溶液,回收烟气全热,非供暖季利用低浓度吸湿溶液主要实现烟气显热回收。
即在非供暖季,主要通过第一溶液回路对烟气的高效回收利用通过第一空预器对锅炉助燃风进行加热,提高锅炉效率,减少燃料耗量。在非供暖季,主要通过第二溶液回路对烟气的高效回收利用,通过第二溶液回路有效提高溶液的浓度,增加溶液吸湿能力,深度回收及循环利用,加热供暖回水,满足供暖需求,且回收二次蒸汽冷凝水,产生节水效益。
较佳地,所述吸收塔的外壁面设有补水进口、补液进口,所述补水进口位于所述喷液区的上方,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括至少一个罐体,所述罐体的外壁面设有补水出口、补液出口,所述补水出口连接于所述补水进口并与所述补水进口相连通,所述补液出口连接于所述补液进口并与所述补液进口相连通。
在本方案中,通过补液进口提高溶液的浓度,增强溶液的吸湿能力。同时,通过补水进口可以补水稀释,且对吸收塔进行冲洗。保证供暖季与非供暖季两种情况的切换。
较佳地,所述吸收塔的外壁面设有换热进口、换热出口,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第一换热器,所述第一换热器位于所述储液区内,且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述换热进口和所述换热出口并分别与所述换热进口和所述换热出口相连通。
在本方案中,溶液的热量将通过第一换热器传至外部介质,达到节约能源的效果。
较佳地,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第二空预器,所述第二空预器的外壁面设有热源进口、热源出口、进气口、出气口,所述热源进口连接于所述换热出口并与所述换热出口相连通。
在本方案中,吸收溶液热量的外部介质将通过第二空预器对锅炉助燃风进行加热,提高助燃中空气的利用率,达到节约能源的效果。
较佳地,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第二换热器,所述第二换热器的外壁面设有第一热源介质进口、第一热源介质出口、第一加热进口、第一加热出口,所述第一热源介质进口连接于所述热源出口并与所述热源出口相连通,所述第一加热进口连接于所述高温介质出口并与所述高温介质出口相连通。
在本方案中,蒸发器内热源介质的热量将通过第二换热器传至外部介质,达到节约能源的效果。
较佳地,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第三换热器,所述第三换热器的外壁面设有第二热源介质进口、第二热源介质出口、第二加热进口、第二加热出口,所述第二加热进口连接于所述浓液出口并与所述浓液出口相连通,所述第二加热出口连接于所述第二进液口并与所述第二进液口相连通。
在本方案中,第二溶液回路中溶液的热量将通过第三换热器传递至外部介质,达到节约能源的效果。
较佳地,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第四换热器,所述第四换热器的外壁面设有第三热源介质进口、第三热源介质出口、第三加热进口、第三加热出口,所述第三加热进口连接于所述二次蒸汽出口并与所述二次蒸汽出口相连通,所述第二热源介质出口连接于所述第三热源介质进口并与所述第三热源介质进口相连通。
在本方案中,采用上述结构形式,分离器排出的水蒸气的热量将通过第四换热器传递给到外部冷源介质,达到节约能源的效果。
较佳地,所述第一溶液回路中设有至少一个第一液泵,所述第二溶液回路中设有至少一个第二液泵。
在本方案中,采用上述结构形式,通过液泵使得溶液压力增加,加快溶液回路的循环运行,提高溶液对烟气的吸湿能力。
较佳地,所述第二溶液回路中设有阀门,所述阀门用于控制所述第二溶液回路的开断。
在本方案中,采用上述结构形式,通过阀门便于控制第二溶液回路。
较佳地,所述吸收塔内设有第一喷淋装置、第二喷淋装置,所述第一喷淋装置和所述第二喷淋装置均位于所述喷液区的顶部,且所述第一喷淋装置连通于所述第一进液口,所述第二喷淋装置连通于所述第二进液口。
在本方案中,采用上述结构形式,使得烟气直接且充分与溶液接触,确保溶液对烟气的充分吸湿。
较佳地,所述吸收塔的外壁面设有排污出口,所述排污出口位于所述储液区并与所述储液区相连通,所述全年运行的双工况烟气处理系统还包括有分离装置,所述分离装置连接于所述排污出口并与所述排污出口相连通。
在本方案中,采用上述结构形式,通过分离装置可以实现固液分离,对吸收塔排出的液体和固体进行回收再利用。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:
本发明的全年运行的双工况烟气处理系统,在吸收塔内溶液与烟气直接接触,溶液吸收烟气中的水分与汽化潜热,实现对烟气余热的深度回收及高效利用。同时,满足在供暖季与非供暖季的不同用热情况,符合环保、节能要求;通过设备与回路的优化配置,降低成本,增加系统可靠性;具有显著的经济、社会效益。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的全年运行的双工况烟气处理系统的结构示意图。
附图标记说明:
吸收塔1,烟气进口11,烟气出口12,储液区13,补液进口131
第一换热器132,换热进口133,换热出口134,喷液区14
补水进口141,第一出液口15,第一进液口16,第一喷淋装置161
第二出液口17,第二进液口18,第二喷淋装置181,排污出口19
第一空预器2,第一液泵21
蒸发器3,溶液进口31,溶液出口32
高温介质进口33,高温介质出口34,第二液泵35,阀门36
分离器4,稀液进口41,浓液出口42,二次蒸汽出口43
罐体5,补液出口51,补水出口52
第二空预器6,热源进口61,热源出口62,进气口63,出气口64
第二换热器7,第一热源介质进口71,第一热源介质出口72
第一加热进口73,第一加热出口74
第三换热器8,第二加热进口81,第二加热出口82
第二热源介质进口83,第二热源介质出口84
第四换热器9,第三加热进口91,第三加热出口92
第三热源介质进口93,第三热源介质出口94
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示,本发明的全年运行的双工况烟气处理系统,其包括有吸收塔1、第一空预器2、蒸发器3、分离器4,吸收塔1的外壁面设有烟气进口11、烟气出口12、第一出液口15、第一进液口16、第二出液口17、第二进液口18,吸收塔1内包括有储液区13、喷液区14,烟气进口11与喷液区14相连通,烟气出口12位于喷液区14的上方。喷液区14中具有吸湿的溶液,烟气通过烟气进口11进入到喷液区14并与溶液接触,之后烟气从烟气出口12排出。烟气与溶液之间直接接触,有效地吸收出烟气中的水分、汽化潜热以及粉尘杂质等,实现对烟气余热的深度回收,降低了烟气的绝对湿度,使得排出的烟气达到消除白雾效果。
喷液区14位于储液区13的上方,与烟气接触并吸收热量的溶液将流入至储液区13中。第一出液口15和第二出液口17位于储液区13并与储液区13相连通,第一进液口16和第二进液口18位于喷液区14的顶部并与喷液区14的顶部相连通。第一空预器2连接于第一出液口15和第一进液口16,且第一空预器2与吸收塔1之间相连通并形成有第一溶液回路。溶液中的热量对经过第一空预器2的空气进行加热,使得锅炉中焚烧的空气的温度升高,提高助燃中空气的利用率,提高锅炉的效率,实现对烟气余热的高效利用。
蒸发器3的外壁面设有溶液进口31、溶液出口32、高温介质进口33、高温介质出口34,溶液进口31连接于第二出液口17,分离器4的外壁面设有稀液进口41、浓液出口42、二次蒸汽出口43,稀液进口41连接于溶液出口32,浓液出口42连接于第二进液口18,且吸收塔1、蒸发器3和分离器4之间相连通并形成有第二溶液回路。
第二溶液回路为吸收塔1内的溶液通过第二出液口17进入到蒸发器3内,在蒸发器3中的溶液被来自外界的热源介质加热后进入到分离器4内,溶液中的水分加热后产生的蒸汽将通过分离器4中的二次蒸汽出口43排出,从而达到提升溶液的浓度,浓的溶液将通过第二进液口18再次进入到吸收塔1被循环利用。通过第二溶液回路有效提高溶液的浓度,增加溶液吸湿能力,且循环利用。同时,通过二次蒸汽出口43排出的水蒸气被回利用,达到节水目的,符合环保、节能要求,具有显著的经济、社会效益。
本发明的全年运行的双工况烟气处理系统可以满足在供暖季与非供暖季两种不同情况的用热需求,分别可以采用的不同流程。对于非供暖季,主要通过第一溶液回路对吸收塔1内的烟气进行直接接触换热,吸收烟气显热,将回收的烟气余热用于加热锅炉助燃风,提高锅炉效率。对于供暖季,主要通过第二溶液回路及配套设备,提升溶液浓度,回收烟气显热与汽化潜热,用于加热供暖水,满足热用户供暖需求。优选地,第二溶液回路中可以设有阀门36,阀门36用于控制第二溶液回路的开断,便于针对不同季节的情况采用不同流程。
针对供暖季与非供暖季不同用热情况,采用不同浓度吸湿溶液,不同运行流程,供暖季利用高浓度吸湿溶液,回收烟气全热,非供暖季利用低浓度吸湿溶液主要实现烟气显热回收。为了达到便于调节吸收塔1内溶液浓度的效果,全年运行的双工况烟气处理系统可以包括至少一个罐体5,罐体5的外壁面设有补液出口51、补水出口52,吸收塔1的外壁面可以设有补液进口131、补水进口141,补水出口52连接于补水进口141并与补水进口141相连通,通过补水进口141可以进行补水,稀释溶液。补液出口51连接于补液进口131并与补液进口131相连通,通过补液进口131可以提高溶液的浓度,增强溶液的吸湿能力。保证供暖季与非供暖季两种情况的切换。补水进口141可以位于喷液区14的上方,在日常补水进口141可以对吸收塔1内部进行定期冲洗。罐体5中补水部分和补液部分可为同一罐体的分部或两个独立罐体,兼做事故储液装置。
为了达到对吸收塔1内溶液进行回收利用的效果,全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有分离装置(图中未示出),吸收塔1的外壁面可以设有排污出口19,排污出口19位于储液区13并与储液区13相连通,分离装置连接于排污出口19并与排污出口19相连通。通过分离装置可以实现固液分离,从分离装置排出的液体可以作为溶液的补充,从分离装置排出的固体中经处理能被回收,符合环保、节能要求,具有显著的经济、社会效益。
为了达到对吸收塔1内溶液中的热量进行回收利用的效果,全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有第一换热器132,第一换热器132位于储液区13内,吸收塔1的外壁面可以设有换热进口133、换热出口134,第一换热器132的进口和出口分别连接于换热进口133和换热出口134并分别与换热进口133和换热出口134相连通。烟气与溶液之间直接接触,能够深度吸收烟气中的热量,外部的冷源介质经过第一换热器132,并通过第一换热器132吸收溶液的热量,实现对溶液中热量的回收利用,达到节约能源的效果。其中,外部的冷源介质可以为供暖回水、锅炉给水、生活用水或工业用水等。
全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有第二空预器6,第二空预器6的外壁面设有热源进口61、热源出口62、进气口63、出气口64,热源进口61连接于换热出口134并与换热出口134相连通。外部的冷源介质吸收溶液的热量后将通过第二空预器6对锅炉的空气进行加热,提高助燃风温度,提升锅炉效率,达到节约能源的效果。在供暖季外部的冷源用作供暖水,第一溶液回路在供暖季亦可正常运行;非供暖季外部的冷源作为中间介质,作为非供暖季第二空预器6的热源。
为了达到回收热量、节约能源的效果,全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有第二换热器7,第二换热器7的外壁面设有第一热源介质进口71、第一热源介质出口72、第一加热进口73、第一加热出口74,第一热源介质进口71连接于热源出口62并与热源出口62相连通,第一加热进口73连接于高温介质出口34并与高温介质出口34相连通。经过蒸发器3内的热源介质将通过第二换热器7,使得热源介质的热量传至外部的冷源介质,达到节约能源的效果。
全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有第三换热器8,第三换热器8的外壁面设有第二加热进口81、第二加热出口82、第二热源介质进口83、第二热源介质出口84,第二加热进口81连接于浓液出口42并与浓液出口42相连通,第二加热出口82连接于第二进液口18并与第二进液口18相连通。外部冷源介质将通过第二热源介质进口83进入至第三换热器8内,之后通过第二热源介质出口84被排出,第二溶液回路中溶液的热量将通过第三换热器8传递至外部的冷源介质,达到节约能源的效果。
全年运行的双工况烟气处理系统可以包括有第四换热器9,第四换热器9的外壁面设有第三加热进口91、第三加热出口92、第三热源介质进口93、第三热源介质出口94,第三加热进口91连接于二次蒸汽出口43并与二次蒸汽出口43相连通,第二热源介质出口84连接于第三热源介质进口93并与第三热源介质进口93相连通。外部冷源介质经过第三换热器8后将通过第三热源介质进口93进入至第四换热器9内,之后通过第三热源介质出口94被排出。分离器4中通过二次蒸汽出口43排出的水蒸气的热量将通过第四换热器9传递给到外部的冷源介质,达到节约能源的效果。
加热供暖水的形式可以为设两路并联环路,其中一路:供暖回水管道通过内置的第一换热器132与吸收塔1相连通,并以盘管形式浸没在储液区13内吸热后,经内置换热器出口管道引至第二换热器7,继续被高温的热源介质加热后作为供暖给水供至热用户处。另一路:供暖回水管道通过管口与第二溶液回路中的第三换热器8相连,经溶液加热升温,后至第四换热器9被二次蒸汽继续加热后作为供暖给水供至热用户处。两路供暖水可单独供出或混合后再分流供出,实现对热量的深度回收利用,大大节约资源,符合环保、节能要求,具有显著的经济、社会效益。
第一溶液回路中可以设有至少一个第一液泵21,第二溶液回路中可以设有至少一个第二液泵35。通过第一液泵21和第二液泵35使得溶液压力增加,加快溶液回路的循环运行,加快溶液吸收烟气中水蒸气、粉尘,提高溶液对烟气的吸湿能力。
吸收塔1内可以设有第一喷淋装置161、第二喷淋装置181,第一喷淋装置161和第二喷淋装置181均位于喷液区14的顶部,且第一喷淋装置161连通于所述第一进液口16,第二喷淋装置181连通于第二进液口18。通过喷淋装置使得烟气直接且充分与溶液接触,确保溶液对烟气的净化处理。同时,实现深度回收烟气中的热量。在吸收塔1内补水进口141也可以连接有喷淋装置,加强对吸收塔1内的冲洗。吸收塔1的外壁面上可以设有液位计,液位计连通于储液区13。通过液位计可以观察储液区13中溶液的液位高度,保证全年运行的双工况烟气处理系统的运行安全可靠。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全年运行的双工况烟气处理系统,其包括有吸收塔,所述吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口,其特征在于,所述全年运行的双工况烟气处理系统还包括有第一空预器、蒸发器、分离器;
所述吸收塔内包括有喷液区、储液区,所述烟气进口与所述喷液区相连通,所述烟气出口位于所述喷液区的上方,所述喷液区位于所述储液区的上方,所述吸收塔的外壁面还设有第一进液口、第二进液口、第一出液口、第二出液口,所述第一出液口和所述第二出液口位于所述储液区并与所述储液区相连通,所述第一进液口和所述第二进液口位于所述喷液区的顶部并与所述喷液区的顶部相连通;
所述第一空预器连接于所述第一出液口和所述第一进液口,且所述第一空预器与所述吸收塔之间相连通并形成有第一溶液回路;
所述蒸发器的外壁面设有溶液进口、溶液出口、高温介质进口、高温介质出口,所述溶液进口连接于所述第二出液口,所述分离器的外壁面设有稀液进口、浓液出口、二次蒸汽出口,所述稀液进口连接于所述溶液出口,所述浓液出口连接于所述第二进液口,且所述吸收塔、所述蒸发器和所述分离器之间相连通并形成有第二溶液回路;
所述吸收塔的外壁面设有换热进口、换热出口,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第一换热器,所述第一换热器位于所述储液区内,且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述换热进口和所述换热出口并分别与所述换热进口和所述换热出口相连通;
所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第二空预器,所述第二空预器的外壁面设有热源进口、热源出口、进气口、出气口,所述热源进口连接于所述换热出口并与所述换热出口相连通;
所述第二溶液回路中设有阀门,所述阀门用于控制所述第二溶液回路的开断;
对于非供暖季,主要通过第一溶液回路对吸收塔内的烟气进行直接接触换热,吸收烟气显热,将回收的烟气余热用于加热锅炉助燃风,提高锅炉效率,对于供暖季,主要通过第二溶液回路及配套设备,提升溶液浓度,回收烟气显热与汽化潜热,用于加热供暖水,满足热用户供暖需求。
2.如权利要求1所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述吸收塔的外壁面设有补水进口、补液进口,所述补水进口位于所述喷液区的上方,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括至少一个罐体,所述罐体的外壁面设有补水出口、补液出口,所述补水出口连接于所述补水进口并与所述补水进口相连通,所述补液出口连接于所述补液进口并与所述补液进口相连通。
3.如权利要求1所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第二换热器,所述第二换热器的外壁面设有第一热源介质进口、第一热源介质出口、第一加热进口、第一加热出口,所述第一热源介质进口连接于所述热源出口并与所述热源出口相连通,所述第一加热进口连接于所述高温介质出口并与所述高温介质出口相连通。
4.如权利要求1所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第三换热器,所述第三换热器的外壁面设有第二热源介质进口、第二热源介质出口、第二加热进口、第二加热出口,所述第二加热进口连接于所述浓液出口并与所述浓液出口相连通,所述第二加热出口连接于所述第二进液口并与所述第二进液口相连通。
5.如权利要求4所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述全年运行的双工况烟气处理系统包括有第四换热器,所述第四换热器的外壁面设有第三热源介质进口、第三热源介质出口、第三加热进口、第三加热出口,所述第三加热进口连接于所述二次蒸汽出口并与所述二次蒸汽出口相连通,所述第二热源介质出口连接于所述第三热源介质进口并与所述第三热源介质进口相连通。
6.如权利要求1所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述第一溶液回路中设有至少一个第一液泵,所述第二溶液回路中设有至少一个第二液泵。
7.如权利要求1所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述吸收塔内设有第一喷淋装置、第二喷淋装置,所述第一喷淋装置和所述第二喷淋装置均位于所述喷液区的顶部,且所述第一喷淋装置连通于所述第一进液口,所述第二喷淋装置连通于所述第二进液口。
8.如权利要求1-7中任一项所述的全年运行的双工况烟气处理系统,其特征在于,所述吸收塔的外壁面设有排污出口,所述排污出口位于所述储液区并与所述储液区相连通,所述全年运行的双工况烟气处理系统还包括有分离装置,所述分离装置连接于所述排污出口并与所述排污出口相连通。
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