CN108786404A - 一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，包括：烟气吸收过滤塔，喷淋装置，出口为周向注气的烟气管道，pH调控装置，臭氧发生装置，风机,循环水泵，吸收式热泵及其他相关管道阀门。本发明通过烟气与水以鼓泡的形式直接接触以及烟气与喷淋水以逆流的形式直接接触共两次直接接触的热质交换，实现对烟气中显热和潜热的高效回收，及对烟气中氮氧化物及粉尘的吸收。而且，该设备以多个支管排气的方式，使烟气均匀的弥散在含有一定碱性的水中。臭氧将不溶于水的NO氧化成易溶于水的氮氧化物；pH调控装置通过向水中加入碱液使水的pH值处在一个合适的范围，这些都大大提高了烟气与水进行热质交换的效率。

Description

一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统
技术领域
本发明涉及一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，主要应用于燃气锅炉的烟气余热回收，及烟气中氮氧化物和粉尘的去除。
背景技术
随着经济的快速发展，我国的能源消耗也迅速增长，其中工业能源消耗占总能耗的70％，但据有关数据能源利用率仅占30％，大量燃气锅炉排放的烟气直接排放至大气中，烟气中的低温余热资源没有利用，水蒸气直接流失，氮氧化物污染了环境，造成极大的浪费和污染。
为了回收上述低温热源和减轻污染，现已有利用吸收式热泵和喷淋填料塔气水直接接触式换热回收烟气中的低温余热和水分，以及吸收氮氧化物的商用技术。其大致流程为：利用风机将烟气送入喷淋填料换热塔，与水在喷淋填料换热塔内进行直接接触式的逆流热质交换，烟气放出热量的同时，其中的氮氧化物和粉尘颗粒物被喷淋水吸收，进而除去了烟气中的污染环境的物质；喷淋水吸收了烟气的显热和潜热后进入吸收式热泵，利用热泵技术可以将循环水作为低温热源用以加热热网水，从而实现烟气余热的回收再利用；喷淋水通过热泵换热降温后回到换热塔循环使用，烟气经降温减湿、脱硝净化后输送至烟囱排入大气，而烟气冷却后产生的冷凝水与喷淋水一同坠落至下部循环水，经处理后排放至循环水，从而实现烟气中水分的回收。
但是，上述过程存在两个重要的问题，第一，在填料层进行气水的逆流热量交换的换热系数较低，这会导致对烟气的余热回收不够充分，降低该系统的经济性；第二，烟气与水在填料层的接触时间太短，导致该系统对于烟气中的氮氧化物吸收不完全，由此引起的环境污染仍比较严重。
为了解决上述问题，有必要设计相关的装置和设备替换上述过程中的喷淋填料换热塔，使对燃气锅炉所产生的烟气的回收更加充分，增加该系统的经济性，并减少烟气中的污染物对环境的污染。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，是一种可以将燃气锅炉所排放的烟气中的热量和水分高效回收以及其中的氮氧化物高效吸收的设备。
本发明的目的是这样实现的：包括过滤吸收塔、设置在过滤吸收塔上方的烟囱、设置在过滤吸收塔内部上方的喷淋装置、烟气管道、风机、臭氧发生装置、循环水泵、吸收式热泵，所述烟气管道包括伸入至过滤吸收塔内的水平的主管道、与主管道垂直设置的竖直管道和设置在竖直管道端部的至少三个支管，烟气依次经过风机、臭氧发生装置和烟气管道进入至过滤吸收塔中，吸收式水泵的出口端通过循环水泵与喷淋装置连接，过滤吸收塔的下部出口与吸收式热泵的入口连通，吸收式热泵与热网连通。本发明还包括这样一些结构特征：
1.沿着竖直管道周向上均匀设置有小孔，且小孔位于过滤吸收塔内的循环水的液面下。
2.在循环水泵和喷淋装置之间的管路上、在吸收式热泵与过滤吸收塔下部出口之间的管路上分别设置有调节阀。
3.所述过滤吸收塔内还设置有检测PH值的检测元件，检测元件与过滤吸收塔外部的P H调控系统连接。
4.所述喷淋装置等间距设置在过滤吸收塔内的喷头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.在烟气管道液面以下靠近液面处的管壁四周带有一圈小孔，其目的是为了防止倒吸；烟气管道的出口是由连接在主管道多个竖直向下的支管构成的，烟气从这些支管进入水中，这可以使烟气均匀的弥散在水中，确保烟气在水中更高效的进行热质交换，并高效地吸收烟气中的氮氧化物。2.烟气管道是从液面上向下插入一段距离，而不是直接从塔底通烟气，这样做的好处是，避免了塔底水的压头过高导致烟气无法被排入塔内，而且烟气管道从液面上插入的深度选取适当，即可保证烟气通道出口处水的压头小于风机给烟气提供的压头，即烟气可以顺利进入水中；又可以使烟气热量水分和氮氧化物在水中得到较为充分的过滤吸收。3.在塔顶的喷淋装置为系统提供了对烟气进行二次回收的喷淋水，与前人设计的喷淋填料换热塔不同的是，烟气在该吸收过滤塔中进行了两次直接接触式的热质传输和脱硝过程，因此，本发明对于烟气中热量和水分的回收及对烟气中氮氧化物的吸收的效率也要高于之前的设计。4.本发明中还有pH调控装置，该系统可以根据水的pH值自动向水中加入适量碱液，保证水pH值在一个适合吸收氮氧化物的范围内，另外该系统还会向烟气通道中通入一定量的臭氧，将烟气中的一氧化氮氧化成易溶于水的氮氧化物，提高烟气的脱硝效率。
附图说明
图1是本发明一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明提供了一种高效吸收烟气的设备，主要包括以下部分：包括烟气吸收过滤塔，喷淋装置，pH调控装置，臭氧发生装置，风机，循环水泵，吸收式热泵和烟气管道及其他相应的管道阀门。圆柱形烟气吸收过滤塔，塔顶含有一个烟囱，下面是喷淋装置，喷淋装置下面是从塔外引入并插入水面下一定深度的烟气管道，塔内为含有一定碱性的水溶液以及调控水pH值的pH调控装置，塔外烟气入口处有风机和臭氧发生装置。当烟气从管道进入水面以下之后，在烟气由液面以下上升至液面的过程中，烟气中的酸性氮氧化物与水中的碱性物质反应被吸收，并且烟气中的热量和水分第一次被吸收；在烟气从水液面升至烟囱直至被排放到大气的过程中，烟气与喷淋水逆流式的直接接触，完成第二次热量传递和水分吸收。这样，烟气中的热量，水分得到了充分回收，烟气中的氮氧化物也被充分吸收。在烟道的入口处的臭氧发生装置会向烟气中通入一定量的臭氧，将不溶于水的NO氧化成其他溶于水的氮氧化物，能有效提高烟气的脱硝效率。存在于过滤塔内的pH调控装置可以根据检测水中的pH值向水中加入适量的碱液以保证水的pH值为吸收氮氧化物的最佳状态。
在该过滤塔内烟气与水烟气与水进行了两次直接接触式热质交换，分别是烟气与水以鼓泡的形式直接接触以及烟气与喷淋水直接接触，这大大提高了对于烟气中热量和水分的吸收及对其中氮氧化物的吸收效率。
烟气管道插入液面下一定的高度，既保证了风机提供的压头可以将烟气送入水中，又保证了烟气与水有足够的接触时间即足够的热质交换的时间。
烟气管道液面以下靠近液面处的管壁四周带有一圈小孔，能有效的防止倒吸。小孔的位置也可以在液面以上，即使有少部分烟气从此处漏出，这部分烟气也会被喷淋水回收。烟气管道的出口是由连接在主管道多个竖直向下的支管构成的，烟气从支管进入水中，这样的结构能够保证烟气均匀的弥散在水中，利于烟气与水进行热质交换。
结合附图1，本发明提供了一种可以将燃气锅炉所排放的烟气中的热量和水分高效回收以及其中的氮氧化物高效吸收的设备。主要由过滤吸收塔13，喷淋装置6，烟气管道3，pH调控装置控制系统8，臭氧发生装置2，风机1及相关管道阀门组成。烟气管道3的制作与安装是本发明的关键，烟气管道液面下靠近液面的侧壁周向要开一圈小孔4，其目的是为了防止烟气中的水蒸气溶于水后而产生的倒吸现象；烟气管道的出口是由连接在主管道多个竖直向下的支管5构成的，这是确保烟气可被高效回收的关键一步；烟气管道插入液面下的深度要根据想要获得的换热量及烟气能否顺利进入显碱性的循环水7中共同决定，而通过调节喷淋水流量和循环水7进口温度，也可以提高对烟气中热量和水分回收的效率以及氮氧化物及粉尘的吸收效率。
本发明的工作原理如下，燃气锅炉产生的烟气通过省煤器后经风机1的作用下沿着烟气管道向吸收过滤塔13流动，在进入塔前，臭氧发生装置2向烟气通入一定量的臭氧，将烟气中不溶于水的NO氧化成其他易被碱液吸收的氮氧化物。烟气进入水中后，会形成气泡，并在上升的过程中，在气泡膜上与水进行热质交换，pH调控装置8将会根据其反馈系统根据水的pH值变化向循环水7中加入适当的碱液，以保证水的pH值在一个适合吸收氮氧化物的范围之内。而后，在烟气脱离水面上升至烟囱9的过程中，烟气将会与喷淋装置6的喷淋水以逆流的形式进行第二次热质交换，喷淋水携带着获得热量和水分坠落至下方循环水7中，后进入吸收式热泵10，将热量传递给热网11回水后经循环水泵12提供动力回到吸收过滤塔13循环使用。经过两次热质交换后，烟气中的大量余热和水分被回收，氮氧化物和粉尘等杂质被吸收，而后经过减温降湿，除尘脱硝的烟气经塔顶烟囱9排入大气，至此，整个烟气的回收过滤过程完毕。
综上，本发明提供了一种可以将燃气锅炉所排放的烟气中的热量和水分高效回收以及其中的氮氧化物高效吸收的设备。其主要包括：烟气吸收过滤塔，喷淋装置，出口为周向注气的烟气管道，pH调控装置，臭氧发生装置，风机,循环水泵，吸收式热泵及其他相关管道阀门。与传统的通过间壁式换热进行烟气余热回收的设备相比，该设备通过烟气与水以鼓泡的形式直接接触以及烟气与喷淋水以逆流的形式直接接触共两次直接接触的热质交换，实现对烟气中显热和潜热的高效回收，及对烟气中氮氧化物及粉尘的吸收。而且，该设备以多个支管排气的方式，使烟气均匀的弥散在含有一定碱性的水中。臭氧将不溶于水的NO氧化成易溶于水的氮氧化物；pH调控装置通过向水中加入碱液使水的pH值处在一个合适的范围，这些都大大提高了烟气与水进行热质交换的效率。

Claims (9)

1.一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：包括过滤吸收塔、设置在过滤吸收塔上方的烟囱、设置在过滤吸收塔内部上方的喷淋装置、烟气管道、风机、臭氧发生装置、循环水泵、吸收式热泵，所述烟气管道包括伸入至过滤吸收塔内的水平的主管道、与主管道垂直设置的竖直管道和设置在竖直管道端部的至少三个支管，烟气依次经过风机、臭氧发生装置和烟气管道进入至过滤吸收塔中，吸收式水泵的出口端通过循环水泵与喷淋装置连接，过滤吸收塔的下部出口与吸收式热泵的入口连通，吸收式热泵与热网连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：沿着竖直管道周向上均匀设置有小孔，且小孔位于过滤吸收塔内的循环水的液面下。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：在循环水泵和喷淋装置之间的管路上、在吸收式热泵与过滤吸收塔下部出口之间的管路上分别设置有调节阀。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述过滤吸收塔内还设置有检测PH值的检测元件，检测元件与过滤吸收塔外部的PH调控系统连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述过滤吸收塔内还设置有检测PH值的检测元件，检测元件与过滤吸收塔外部的PH调控系统连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述喷淋装置等间距设置在过滤吸收塔内的喷头。
7.根据权利要求3所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述喷淋装置等间距设置在过滤吸收塔内的喷头。
8.根据权利要求4所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述喷淋装置等间距设置在过滤吸收塔内的喷头。
9.根据权利要求5所述的一种基于鼓泡技术的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统，其特征在于：所述喷淋装置等间距设置在过滤吸收塔内的喷头。
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