CN111121077A - 一种具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，所述系统包括：送风机、燃气锅炉、喷淋塔、加湿塔、模式转换组件和换热器；送风机连接燃气锅炉进气口，燃气锅炉的出气口通过管道连接喷淋塔的进气口；加湿塔的出水口通过喷淋水管连接喷淋塔的进水口，喷淋塔的出水口通过高温水管连接模式转换组件，模式转换组件的出水口分别连接换热器的预热热网进水口和加湿塔的加湿进水口；系统根据需要在单冷源模式和双冷源模式间进行切换，单冷源模式下喷淋塔和加湿塔组成循环回路，双冷源模式下喷淋塔、换热器和加湿塔组成循环回路。本发明在氮氧化物排放较低时尽可能回收了烟气中余热，并在易造成氮氧化物排放较高工况时保证了氮氧化物排放达标。

Description

一种具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统
技术领域
本发明涉及燃气锅炉烟气余热回收与氮氧化物减排技术领域，特别是涉及具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统。
背景技术
目前北京市供热的主要热源形式天然气锅炉，环境问题的日益突出迫使锅炉需要提高运行热效率与降低污染物排放。一方面燃气锅炉排放的烟气冷凝余热需要得到充分利用，另一方面烟气中氮氧化物需要达到排放标准。
燃气锅炉改造时，可以考虑利用烟气余热回收带来的经济效益弥补降低氮氧化物排放的投资和运行成本。但锅炉实际运行时受外部环境与所需供热负荷影响，运行状态经常发生变化。为满足在最不利情况下烟气中氮氧化物排放达到标准，在设计时需要降低烟气余热回收效果的期望。
因此希望有一种烟气处理系统能够在保证各工况下满足氮氧化物排放达标同时尽量回收烟气余热。
发明内容
本发明公开了具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统,所述系统包括：送风机、燃气锅炉、喷淋塔、加湿塔、模式转换组件和换热器；
送风机连接燃气锅炉进气口，燃气锅炉的出气口通过管道连接喷淋塔的进气口；
加湿塔的出水口通过喷淋水管连接喷淋塔的进水口，喷淋塔的出水口通过高温水管连接模式转换组件，模式转换组件的出水口分别连接换热器的预热热网进水口和加湿塔的加湿进水口；
所述系统根据需要在单冷源模式和双冷源模式间进行切换，单冷源模式下喷淋塔和加湿塔组成循环回路，双冷源模式下喷淋塔、换热器和加湿塔组成循环回路。
优选地，所述送风机是送风装置，根据所述燃气锅炉运行效率调节所述送风机的送风量。
优选地,所述燃气锅炉是以燃气为燃料的小型锅炉。
优选地,所述喷淋塔是利用喷淋水与烟气直接接触进行烟气全热回收与净化的塔式装置，喷淋塔包括：第一除雾网、第一喷嘴组件、喷淋区和第一储水槽；第一除雾网利用惯性碰撞、直接拦截和布朗运动原理对喷淋后烟气中的水份进行捕集；第一喷嘴组件连接所述喷淋塔进水口，将喷淋水均匀喷淋在喷淋区，并与烟气直接接触进行全热回收与净化；第一储水槽连接所述喷淋塔的出水口，第一储水槽将收集的喷淋水及第一除雾网捕集的水份通过所述高温水管排出。
优选地,所述加湿塔是利用加湿水与空气直接接触进行空气预热加湿的塔式装置，加湿塔包括：第二除雾网、第二喷嘴组件、加湿区和第二储水槽。第二除雾网对加湿后空气中携带的多余水份进行捕集，防止水进入所述送风机影响设备正常运行；第二喷嘴组件连接所述加湿塔的加湿进水口，将加湿水均匀喷淋在加湿区，并与空气直接接触进行预热加湿；第二储水槽连接所述加湿塔的出水口，第二储水槽将收集的加湿水及第二除雾网捕集的水份通过所述喷淋水管排出。
优选地，在所述预热热网回水管和所述喷淋水管上分别安装有流量计、节流阀和循环泵；循环泵为管路中水循环及喷淋提供动力，流量计和节流阀调节管路中水流量。
优选地,所述换热器是从烟气中回收热量的预热热网回水装置，所述预热热网进水管中的高温水经过所述换热器降温后进入预热热网回水管，预热热网出水管连接所述加湿塔的加湿进水口；热网回水经过所述换热器预热后进入所述燃气锅炉升温形成热网供水，用于供热。
优选地，所述模式转换组件为三通阀。
优选地，当氮氧化物排放较低时，所述烟气处理系统采用所述双冷源运行模式，所述喷淋塔的出水口通过所述三通阀连接所述换热器的预热热网进水口，所述预热热网出水管连接所述加湿塔的加湿进水口；
当造成氮氧化物排放较高的工况时，所述烟气处理系统采用所述单冷源运行模式，所述喷淋塔的出水口通过所述三通阀连接所述加湿塔的加湿进水口。
本发明提出了一种具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，本发明的有益效果包括：
1.加湿助燃空气通过改变空气组分、降低燃烧温度，有效降低热力型NOX的产生，降低氮氧化物的排放；采用喷淋方式回收烟气中的热量，提高锅炉效率；
2.在氮氧化物排放较低时采用双冷源运行模式，保证氮氧化物排放达标同时尽可能回收烟气中余热，提高锅炉运行经济性；
3.在易造成氮氧化物排放较高的工况时，如热网回水温度过高、锅炉运行负荷过低，采用单冷源运行模式，牺牲部分余热回收效果情况下可显著降低氮氧化物排放；
4.通过在氮氧化物排放不利情况下设置单冷源运行模式，避免了考虑最不利排放情况而牺牲全周期余热回收效果，具有很好的环保性与经济性。
附图说明
图1为具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统包括：送风机A、燃气锅炉B、喷淋塔C、第一除雾网C1、第一喷嘴组件C2、喷淋区C3、第一储水槽C4、加湿塔D、第二除雾网D1、第二喷嘴组件D2、加湿区D3、第二储水槽D4、模式转换组件E、换热器F、空气G1、预热加湿空气G2、烟气G3、排烟G4、喷淋水管段1、高温水管段2、预热热网进水管3、预热热网回水管段4、加湿水管段5、转换管段6、热网回水7、热网供水8、流量计X、节流阀Y和循环泵Z。
所述燃气锅炉B是以燃气为燃料的小型锅炉。预热加湿空气G2经送风机A进入锅炉参与燃烧，产生的烟气G3进入喷淋塔C。热网回水7预热后进入燃气锅炉B升温，形成热网供水8用于供热。所述送风机A是与燃气锅炉B配套的送风装置，其送风压力可调，可根据锅炉运行效率调节空气送风量，保证适宜的过量空气系数。
所述喷淋塔C是利用喷淋水与烟气直接接触进行烟气全热回收与净化的塔式装置。喷淋塔C包括第一除雾网C1、第一喷嘴组件C2、喷淋区C3、第一储水槽C4。其中所述第一除雾网C1利用惯性碰撞、直接拦截、布朗运动原理将喷淋后烟气中水份捕集，达到排烟G4的“消白”目的。所述第一喷嘴组件C2将喷淋水管段1中的喷淋水均匀喷淋在喷淋区C3，与烟气G3直接接触进行全热回收与净化。所述第一储水槽C4收集喷淋水及第一除雾网C1捕集的烟气中水份，并通过高温水管段2排除喷淋塔C。
所述加湿塔D是利用加湿水与空气直接接触进行空气预热加湿的塔式装置。加湿塔D包括第二除雾网D1、第二喷嘴组件D2、加湿区D3、第二储水槽D4。其中所述第二除雾网D1将加湿后空气中携带多余水份捕集，防止水进入送风机A影响设备正常运行。所述第二喷嘴组件D2将加湿水管段5中的加湿水均匀喷淋在加湿区D3，与空气G1直接接触进行预热加湿。所述第二储水槽D4收集加湿水及第二除雾网D1捕集的空气中水份，并通过喷淋水管段1排除加湿塔D。
所述换热器F是从烟气中回收的热量预热热网回水的场所。预热热网进水管3中的高温水经过换热器F降温后进入预热热网出水管段4；热网回水7经过换热器F预热后进入燃气锅炉B升温。
所述模式转换组件E是进行单双冷源两种运行模式转换的控制装置。在双冷源运行模式时，通过模式转换组件E开关三通阀门，使喷淋水管段1、喷淋塔C、高温水管段2、预热热网进水管3、换热器F、预热热网回水4、加湿水管段5、加湿塔D形成循环回路。在单冷源运行模式时，通过开关三通阀门，使喷淋水管段1、喷淋塔C、高温水管段2、转换管段6、加湿水管段5、加湿塔D形成循环回路。
所述预热热网回水管段4、喷淋水管段1分别安装有流量计X、节流阀Y、循环泵Z。所述循环泵Z为管路中水循环及喷淋嘴喷淋提供动力，所述流量计X、节流阀Y调节管路中水流量。
在双冷源工作时，具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统的工作流程如下：
(1)助燃空气流程
空气G1自加湿塔D底部助燃空气入口通入，在加湿区D3与被热网回水冷却的喷淋水进行热湿交换，在上升过程中升温加湿达到饱和状态。为了防止过多的液滴随助燃空气带入天然气锅炉燃烧器中，高温高湿的饱和助燃空气需通过第二除雾网D1除湿后方可通入天然气送风机A。
(2)烟气流程
天然气锅炉B产生高温的烟气G3自喷淋塔C烟气进口通入，在喷淋区C3与自该第一喷嘴组件C2喷入的较低温度的喷淋水直接逆流接触，高温烟气在上升过程降温加湿，达到饱和状态，低温饱和烟气经第一除雾网C1后成为排烟G4排入大气。
(3)双冷源喷淋水流程
高温喷淋水在换热器F与热网回水换热降温后经水泵加压自加湿塔D顶部第二喷嘴组件D2喷入，与自下而上的助燃空气逆流直接接触换热，被进一步冷却的低温喷淋水落入底部第二储水槽D4；低温喷淋水自排水口排出，经水泵加压后自喷淋塔C顶部第一喷嘴组件C2喷入，与自下而上的高温烟气直接接触换热，被加热的喷淋水从第一储水槽C4排水口排出后通入换热器F加热热网回水。
(4)双冷源热网水流程
热网回水7经换热器F与高温喷淋水换热后进入天然气锅炉内加热。加热后成为热网供水8运输到供热末端给热用户供热。
双冷源模式时天然气锅炉烟气中的余热以喷淋水为中介转移到热网回水与助燃空气中从而实现回收烟气余热。
在单冷源工作时，具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统助燃空气、烟气工作流程与双冷源工作时流程一致，其喷淋水、热网水流程如下：
(1)单冷源喷淋水流程
高温喷淋水经水泵加压自加湿塔D顶部第二喷嘴组件D2喷入，与自下而上的助燃空气逆流直接接触换热，被进一步冷却的低温喷淋水落入底部第二储水槽D4；低温喷淋水自排水口排出，经水泵加压后自喷淋塔C顶部第一喷嘴组件C2喷入，与自下而上的高温烟气直接接触换热，被加热的喷淋水从第一储水槽C4排水口排出后经水泵加压进入加湿塔D。
(2)单冷源热网水流程
热网回水7进入天然气锅炉内加热后成为热网供水8运输到供热末端给热用户供热。
单冷源模式时NOX减排效果显著，并且烟气中的余热转移到助燃空气中实现回收烟气余热。
最后需要指出的是：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)

1.一种具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于，所述系统包括：送风机、燃气锅炉、喷淋塔、加湿塔、模式转换组件和换热器；
送风机连接燃气锅炉进气口，燃气锅炉的出气口通过管道连接喷淋塔的进气口；
加湿塔的出水口通过喷淋水管连接喷淋塔的进水口，喷淋塔的出水口通过高温水管连接模式转换组件，模式转换组件的出水口分别连接换热器的预热热网进水口和加湿塔的加湿进水口；
所述系统根据需要在单冷源模式和双冷源模式间进行切换，单冷源模式下喷淋塔和加湿塔组成循环回路，双冷源模式下喷淋塔、换热器和加湿塔组成循环回路。
2.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述送风机是送风装置，根据所述燃气锅炉运行效率调节所述送风机的送风量。
3.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述燃气锅炉是以燃气为燃料的小型锅炉。
4.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述喷淋塔是利用喷淋水与烟气直接接触进行烟气全热回收与净化的塔式装置，喷淋塔包括：第一除雾网、第一喷嘴组件、喷淋区和第一储水槽；第一除雾网利用惯性碰撞、直接拦截和布朗运动原理对喷淋后烟气中的水份进行捕集；第一喷嘴组件连接所述喷淋塔进水口，将喷淋水均匀喷淋在喷淋区，并与烟气直接接触进行全热回收与净化；第一储水槽连接所述喷淋塔的出水口，第一储水槽将收集的喷淋水及第一除雾网捕集的水份通过所述高温水管排出。
5.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述加湿塔是利用加湿水与空气直接接触进行空气预热加湿的塔式装置，加湿塔包括：第二除雾网、第二喷嘴组件、加湿区和第二储水槽；第二除雾网对加湿后空气中携带的多余水份进行捕集，防止水进入所述送风机影响设备正常运行；第二喷嘴组件连接所述加湿塔的加湿进水口，将加湿水均匀喷淋在加湿区，并与空气直接接触进行预热加湿；第二储水槽连接所述加湿塔的出水口，第二储水槽将收集的加湿水及第二除雾网捕集的水份通过所述喷淋水管排出。
6.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述预热热网回水管和所述喷淋水管上分别安装有流量计、节流阀和循环泵；循环泵为管路中水循环及喷淋提供动力，流量计和节流阀调节管路中水流量。
7.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述换热器是从烟气中回收热量的预热热网回水装置，所述预热热网进水管中的高温水经过所述换热器降温后进入预热热网回水管，预热热网出水管连接所述加湿塔的加湿进水口；热网回水经过所述换热器预热后进入所述燃气锅炉升温形成热网供水，用于供热。
8.根据权利要求1所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：所述模式转换组件为三通阀。
9.根据权利要求8所述的具有单双冷源两种运行模式的烟气处理系统，其特征在于：当氮氧化物排放较低时，所述烟气处理系统采用所述双冷源运行模式，所述喷淋塔的出水口通过所述三通阀连接所述换热器的预热热网进水口，所述预热热网出水管连接所述加湿塔的加湿进水口；
当造成氮氧化物排放较高的工况时，所述烟气处理系统采用所述单冷源运行模式，所述喷淋塔的出水口通过所述三通阀连接所述加湿塔的加湿进水口。
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