CN111256160A - 一种烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气余热回收系统，涉及烟气余热回收的技术领域，主要解决了现有技术中烟气余热回收系统余热回收效率提高后排放物成白色烟雾的技术问题。该发明烟气余热回收系统包括锅炉、初级换热器和消白换热器，初级换热器和消白换热器均设置在锅炉的排烟管道上，且初级换热器靠近排烟管道靠近锅炉的一端，消白换热器位于排烟管道远离锅炉的一端。利用初级换热器制取高温热水。并将初级换热器制取的一部分高温热水通入消白换热器，实现烟气消白，另一部分初级换热器制取的高温热水和消白换热器的出水用作锅炉的补水，提高补水温度，实现节能。进一步优选的，二级换热器和余热回收热泵机组实现烟气潜热利用，并进一步除去烟气中的有害物质。

Description

一种烟气余热回收系统

技术领域

本发明涉及烟气余热回收的技术领域，尤其涉及一种烟气余热回收系统。

背景技术

随着节能工作进一步开展，各种新型，节能先进炉型日趋完善，采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了不完全燃烧量，空燃比也趋于合理。然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快。在锅炉的热损失中，烟气热损失所占的比重最大，大约在15％，因此烟气余热也是余热资源的重要组成，充分回收利用烟气中的余热资源，不仅具有巨大的经济和社会效益，更有助于提高能源的高效利用，符合社会节能减排的发展要求。

锅炉的排烟温度一般超过100℃，直接排放无疑是能量的浪费，而且烟气中含有污染物颗粒，造成大气污染，烟气的余热回收通常是通过预热，回收部分热量，一般利用供暖回水，可以吸收烟气的部分热量，分离出烟气中含有的部分水蒸汽和氮氧化物，但由于供暖回水温度较高，排烟不可能降到供暖回水温度以下，所以烟气余热回收仍然不够彻底，并且排出的烟气仍存在一定的污染和浪费。现有市场上的余热回收系统为了提高余热回收效率，通过强制降低温度，使得烟气中的碳化物、硫化物冷凝排出。但是强制降低温度后，烟气中的湿度增大，达到饱和水蒸气，排放为白色烟雾，给民众造成污染恐慌，同时冷凝废水直接排放造成了二次污染。

发明内容

本发明其中一个目的是为了提出一种烟气余热回收系统，解决了现有技术中烟气余热回收系统余热回收效率提高后排放物成白色烟雾的技术问题。本发明优选实施方案中能够达到诸多有益效果，具体见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的烟气余热回收系统至少具有如下有益技术效果：

本发明的烟气余热回收系统包括锅炉、初级换热器和消白换热器，初级换热器和消白换热器均设置在锅炉的排烟管道上，且初级换热器靠近排烟管道靠近锅炉的一端，消白换热器位于排烟管道远离锅炉的一端。初级换热器的出水口分别与消白换热器的进水口和锅炉的进水口连通，消白换热器的出水口与锅炉的进水口连通。

根据本发明进一步优选的技术方案，初级换热器的进水口位于初级换热器烟气进入的一端，初级换热器的出水口位于初级换热器烟气排出的一端。

根据本发明进一步优选的技术方案，消白换热器的进水口位于消白换热器烟气进入的一端，消白换热器的出水口位于消白换热器烟气排出的一端。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括二级换热器，二级换热器设置与排烟管道上，且二级换热器位于初级换热器和消白换热器之间。

根据本发明进一步优选的技术方案，二级换热器的进水口位于二级换热器烟气进入的一端，二级换热器的出水口位于二级换热器烟气排出的一端。

根据本发明进一步优选的技术方案，排烟管道包括水平管道段和竖直管道段，其中，初级换热器位于水平管道段上，二级换热器位于竖直管道段上，并且水平管道段和竖直管道段连接处设置有冷凝水排水口，水平管道段和/或竖直管道段中的冷凝水从冷凝水排水口排出。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括除酸装置，除酸装置通过管道与冷凝水排水口连接，水平管道段和/或竖直管道段中的冷凝水通过管道进入除酸装置。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括余热回收热泵机组，余热回收热泵机组与二级换热器连接。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括第一水泵，第一水泵位于余热回收热泵机组和二级换热器之间，且第一水泵为余热回收热泵机组和二级换热器之间液体的循环提供动力。

根据本发明进一步优选的技术方案，余热回收热泵机组与供水系统连接。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括第二水泵，第二水泵位于余热回收热泵机组和供水系统之间，且第二水泵为供水系统和余热回收热泵机组之间液体的循环提供动力。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括补水箱，初级换热器的出水口和消白换热器的出水口均与补水箱连通。

根据本发明进一步优选的技术方案，烟气余热回收系统还包括第三水泵，第三水泵的出水端与初级换热器的进水口连接。

本发明的烟气余热回收系统通过设置的初级换热器能够回收利用烟气中的显热制取的高温热水，其热水温度可达90℃，并将高温热水回收利用。具体的，初级换热器的出水口与锅炉连通，使得其中一部分经过初级换热器加热后高温热水能够作为直接作为锅炉补水，提高锅炉补水温度；初级换热器与消白换热器连接，使得另一部分经过初级换热器加热后高温热水能够对饱和水蒸气烟气进行加热，使得饱和水蒸气烟气迅速升温，达到烟气消白的目的。

本发明进一步优选的技术方案利用二级换热器对经过初级换热器后的烟气进一步潜热利用，实现对烟气进行两次余热回收，不仅能够提高烟气余热回收利用率，还能使烟气内碳化物、硫化物等随之冷凝。具体的，经过二级换热器的烟气变为温度低于20℃的低温饱和水蒸气，能够有效消除烟气中的氮氧化物，硫化物，各种烟尘颗粒物，气溶胶，各种结晶盐颗粒物质。

本发明进一步优选技术方案中，水平管道段与竖直管道段连接处设置冷凝水排水口，且冷凝水排水口与除酸装置连接，进而对烟气中冷凝的液体进行除酸处理，使之达标后排除。

本发明进一步优选的技术方案中，二级换热器与供水系统之间通过设置余热回收热泵机组，利用余热回收热泵机组中热交换液体较高的蒸发温度，进而能够制取温度值高达85℃热水，并将制取的热水送入供水系统中，可用作供暖、生活热水或者其他工业用途。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一种优选实施方式烟气余热回收系统的示意图；

图2是本发明第二种优选实施方式烟气余热回收系统的示意图；

图3是本发明第三种优选实施方式烟气余热回收系统的示意图。

图中1-锅炉；2-初级换热器；3-消白换热器；4-排烟管道；41-水平管道段；42-竖直管道段；43-冷凝水排水口；5-二级换热器；6-除酸装置；7-余热回收热泵机组；8-第一水泵；9-供水系统；10-第二水泵；11-补水箱；12-第三水泵；13-三通阀门。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1至图3，本发明一种优选实施方式的烟气余热回收系统包括锅炉1、初级换热器2和消白换热器3，初级换热器2和消白换热器3均设置在锅炉1的排烟管道4上，且初级换热器2靠近排烟管道4靠近锅炉1的一端，消白换热器3位于排烟管道4远离锅炉1的一端。初级换热器2的出水口分别与消白换热器3的进水口和锅炉1的进水口连通，消白换热器3的出水口与锅炉1的进水口连通。优选的，初级换热器2与消白换热器3之间通过管道连通。

上述优选实施例中，将初级换热器2设置在排烟管道4靠近锅炉1的一端，使得初级换热器2能有效利用锅炉1排出烟气的显热制取温度值较高液体，具体的可以达到90℃。进一步，通过将初级换热器2与消白换热器3连接，使得初级换热器2制取的高温液体沿着进入作消白换热器3，并对经过消白换热器3的饱和水蒸气烟气进行加热，达到消白的目的。初级换热器2的出水口直接和/或间接与锅炉1连通，使得经过初级换热器2加热的热水能够作为锅炉1的补水，进而能够有效提高锅炉1补水温度，进一步达到节能的目的。

根据本发明进一步优选的技术方案，初级换热器2的进水口位于初级换热器2中烟气进入的一端，初级换热器2的出水口位于初级换热器2中烟气排出的一端。

上述优选实施例中，将初级换热器2的进水口与初级换热器2的出烟口设置在同一端，将初级换热器2的出水口与初级换热器2的进烟口设置在同一端，有利于初级换热器2能够有效提高初级换热器2制取热水的温度，提高初级换热器2对烟气余热的利用率。

根据本发明进一步优选的技术方案，消白换热器3的进水口位于消白换热器3烟气进入的一端，消白换热器3的出水口位于消白换热器3烟气排出的一端。

上述优选实施例中，消白换热器3的进水口与烟气进入端位于同一端，消白换热器3的排水口与烟气排出端位于同一端，能够有效提高消白换热器3中热水对经过消白换热器3烟气的加热效果，提高经过消白换热器3烟气的温度，有利于提高消白换热器3的热交换率，增强消白换热器3对烟气消白的效果。

参照图1至图3，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统还包括补水箱11，初级换热器2的出水口和消白换热器3的出水口均与补水箱11连通。参照图1，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统，还包括第三水泵12，第三水泵12的出水端与初级换热器2的进水口连接。

优选的，补水箱11的一端与外部供水管连通，另一端与锅炉1连通。

作为第一种优选的实施方式，参照图1，初级换热器2的进水口与补水箱11连通，以使补水箱11、初级换热器2以及消白换热器3之间形成回流。

上述优选实施例中，补水箱11、初级换热器2以及消白换热器3形成回流，不仅能够实现锅炉补水温度的提高，还能提高初级换热器2供水的水温，进而保证初级换热器2出水温度能够满足消白换热器3进水温度，进而达到烟气消白的目的。

作为第二种优选的实施方式，参照图2，初级换热器2的进水口与外部供水水管直接连通，以使外部供水水管能够为初级换热器2直接供水。

上述优选实施例中，利用外部供水水管直接为初级换热器2供水，能够有效提高初级换热器2对烟气余热的利用率。

作为第三种优选的实施方式，参照图3，初级换热器2的进水口与外部供水水管和补水箱11通过三通阀门13连接，使用时，用户可以根据需要调节三通阀门13，选择外部供水水管向初级换热器2供水，或者是选择补水箱11向初级换热器2供水。具体的，在冬季，外部环境低，用户可以通过调节三通阀门13，使得初级换热器2与补水箱11连通，进而利用烟气余热提高锅炉1和初级换热器2的供水温度。在夏季，外部环境温度较高，用户可以通过调节三通阀门13，使得初级换热器2与外部供水水管连通，进而提高初级换热器2对烟气余热的利用率。

参照图1，作为一种进一步优选的实施方式，烟气余热回收系统还包括二级换热器5，二级换热器5设置与排烟管道4上，且二级换热器5位于初级换热器2和消白换热器3之间。

上述优选实施例，二级换热器5能够进一步对经过初级换热器2的烟气进行余热回收，提高烟气余热回收的利用率，达到节能的目的。并且，通过二级换热器5进一步对烟气余热的回收，烟气中的烟气内氮化物、硫化物等随之冷凝成为温度低于20℃的低温饱和水蒸气，能够有效消除烟气中的氮氧化物，硫化物，各种烟尘颗粒物，气溶胶，各种结晶盐颗粒物质实现烟气净化。

根据本发明进一步优选的技术方案，二级换热器5的进水口位于二级换热器5烟气排除的一端，二级换热器5的出水口位于二级换热器5烟气进入的一端。

上述优选实施例，将二级换热器5的进水口设置在二级换热器5的烟气排出端，将二级换热器5的出水端设置在二级换热器5的烟气进入端能够有效提高二级换热器5对烟气中余热的利用率。

作为本发明再进一步优选的方案，初级换热器、二级换热器和烟气消白换热器均为烟道换热器。进一步优选的，初级换热器、二级换热器和烟气消白换热器均采用耐腐蚀性不锈钢材质制成。

参照图1，作为一种进一步优选的实施方式，排烟管道4包括水平管道段41和竖直管道段42，其中，初级换热器2位于水平管道段41上，二级换热器5位于竖直管道段42上，并且水平管道段41和竖直管道段42连接处设置有冷凝水排水口43，水平管道段41和/或竖直管道段42中的冷凝水从冷凝水排水口43排出。优选的，冷凝水排水口43位于水平管道段41的底部，以使冷凝液体能够从冷凝水排水口43排出。

上述优选实施例中，二级换热器5设置在竖直管道段42上，使得烟气经过二级换热器5生成的冷凝水能够沿着竖直管道段42向下流动，并从冷凝水排水口43排出，进而实现烟气中有害物质的分离。

参照图1，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统还包括除酸装置6，除酸装置6通过管道与冷凝水排水口43连接，水平管道段41和/或竖直管道段42中的冷凝水通过管道进入除酸装置6。冷凝水中含有不同类型的酸性物质，这些酸对许多材料具有腐蚀性，并含有浓度的硝酸，亚硝酸，硫酸，硫和盐酸。优选的，除酸装置6可以为现有技术中的废水除酸回收设备或者是酸性液体净化设备中。进一步优选的，除酸装置6为冷凝水中和器。

需要说明的是，冷凝中和器为现有技术中专为除去冷凝水中酸性物质而设计的设备，包含有冷凝水中和球。现有技术中，冷凝水中和器有多种型号，根据冷凝热水器系统的大小，可以容纳6.05升/小时至155升/小时的水流量。当冷凝水流经冷凝水中和器时，冷凝水会转化为水，二氧化碳和矿物盐。二氧化碳通常在水中稀释并从中和剂中排出。矿物盐通常沉淀在中和剂的底部。进一步的，现有的冷凝水中和球采用天然贝壳等矿物材料，应用最新“微孔缓释”技术和多温焙烧工艺，具有使用寿命长、碱性安全可控和成本低等特点。

上述优选实施例中，通过设置除酸装置6对烟气中冷凝形成的液体进行净化后排放，能够有效避免烟气中有害物质直接排放对环境造成污染。

参照图1，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统还包括余热回收热泵机组7，余热回收热泵机组7与二级换热器5连接。

参照图1，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统还包括第一水泵8，第一水泵8位于余热回收热泵机组7和二级换热器之间，且第一水泵8为余热回收热泵机组7和二级换热器之间液体的循环提供动力。

上述优选实施例中，通过余热回收热泵机组7位二级换热器5提供导热液体。具体的，余热回收热泵机组7制取低温水并通入二级换热器5中，利用二级换热器5将通过初级换热器2回收后的高湿度烟气进行潜热利用，使得烟气内碳化物、硫化物等随之冷凝，达到脱硫的目的。进一步的，因为余热回收热泵机组7中的液体具有较高的蒸发温度，故而在余热回收热泵机组7能够利用烟气中的余热将余热回收热泵机组7中的液体温度提升至85℃，增加烟气余热利用的范围。上述优选方案中，余热回收热泵机组将余热利用低品位热量转换为高品质热能供用户使用，能够进一步提高烟气余热利用率。

参照图1，作为一种进一步优选的实施方式，余热回收热泵机组7与供水系统9连接。优选的，供水系统9可以为用作供暖、生活热水的供水系统，或者是用作其他工业用途的供水系统。

参照图1，作为一种进一步优选实施方式的烟气余热回收系统还包括第二水泵10，第二水泵10位于余热回收热泵机组7和供水系统9之间，且第二水泵10为供水系统9和余热回收热泵机组7之间液体的循环提供动力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种烟气余热回收系统，其特征在于，包括锅炉(1)、初级换热器(2)和消白换热器(3)，

所述初级换热器(2)和所述消白换热器(3)均设置在所述锅炉(1)的排烟管道(4)上，且所述初级换热器(2)靠近所述排烟管道(4)靠近所述锅炉(1)的一端，所述消白换热器(3)位于所述排烟管道(4)远离所述锅炉(1)的一端；

所述初级换热器(2)的出水口分别与所述消白换热器(3)的进水口和所述锅炉(1)的进水口连通，所述消白换热器(3)的出水口与所述锅炉(1)的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括二级换热器(5)，所述二级换热器(5)设置与所述排烟管道(4)上，且所述二级换热器(5)位于所述初级换热器(2)和所述消白换热器(3)之间。

3.根据权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述排烟管道(4)包括水平管道段(41)和竖直管道段(42)，其中，

所述初级换热器(2)位于所述水平管道段(41)上，所述二级换热器(5)位于所述竖直管道段(42)上，并且所述水平管道段(41)和竖直管道段(42)连接处设置有冷凝水排水口(43)，

所述水平管道段(41)和/或竖直管道段(42)中的冷凝水从所述冷凝水排水口(43)排出。

4.根据权利要求3所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括除酸装置(6)，所述除酸装置(6)通过管道与所述冷凝水排水口(43)连接，所述水平管道段(41)和/或竖直管道段(42)中的冷凝水通过管道进入所述除酸装置(6)。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括余热回收热泵机组(7)，所述余热回收热泵机组(7)与所述二级换热器(5)连接。

6.根据权利要求5所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括第一水泵(8)，所述第一水泵(8)位于所述余热回收热泵机组(7)和所述二级换热器(5)之间，且所述第一水泵(8)为所述余热回收热泵机组(7)和所述二级换热器(5)之间液体的循环提供动力。

7.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述余热回收热泵机组(7)与供水系统(9)连接。

8.根据权利要求7所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括第二水泵(10)，所述第二水泵(10)位于所述余热回收热泵机组(7)和供水系统(9)之间，且所述第二水泵(10)为所述供水系统(9)和所述余热回收热泵机组(7)之间液体的循环提供动力。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括补水箱(11)，所述初级换热器(2)的出水口和所述消白换热器(3)的出水口均与所述补水箱(11)连通。

10.根据权利要求9所述的烟气余热回收系统，其特征在于，还包括第三水泵(12)，所述第三水泵(12)的出水端与所述初级换热器(2)的进水口连接。

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