CN112325254B - 低温尾气余热回收的蒸汽发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，属于热能工程蒸汽利用技术领域，包括用于加热软水的热泵循环加热系统、向其输送高压软水的高压输送雾化系统和回收低温尾气的余热向热泵循环系统送热的余热回收系统。本发明能有效解决目前炉窑低温尾气得不到充分利用的技术问题，充分回收炉窑低温尾气(60‑150℃)的余热快速产生用户所需的饱和蒸汽及过热蒸汽，也解决了直接蒸发式产气速率慢的问题。

Description

低温尾气余热回收的蒸汽发生装置
技术领域
本发明属于热能工程蒸汽利用技术领域，具体涉及一种低温尾气余热回收的蒸汽发生装置。
背景技术
进入21世纪，世界发展迅速，能源问题显得更加重要，也更为严峻。中国作为发展最迅速的国家，能源问题突出，节约能源也显得尤为重要。蒸汽作为一种常用的能源在工业、民生的各个方面都有广泛的应用。传统的蒸汽一般采用电加热或燃煤燃气的方式加热水产生蒸汽。在许多应用领域都会排放大量的含有60-150℃热量的尾气(如炉窑烟气、工艺废气等)，这部分尾气中含有大量的可利用的余热，这部分烟气含有杂质较多无法在循环利用，大多数只能经过净化后排出，造成大量浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，解决目前低温烟气直接排放，造成能源浪费的问题。
本发明涉及一种低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，包括用于加热软水的热泵循环加热系统、向其输送高压软水的高压输送雾化系统和回收低温尾气的余热向热泵循环系统送热的余热回收系统。
所述余热回收系统包括余热回收空塔，余热回收空塔内设有导向筒，导向筒的顶部连接有低温尾气进管，余热回收空塔上部一侧设有尾气出管，导向筒内从上向下设有一段喷嘴和二段喷嘴。喷嘴为五边形布置，每个喷嘴独立设置72℃配角，根据双膜理论所述，高低温水充分和尾气进行充分逆向换热，最终将尾气温度降低至30℃以下进行排放，换热温差调整可通过调整喷嘴前端的手动阀门进行控制水量。可以通过双级逆向喷淋换热提取尾气中的热量，使尾气热量转变为可利用的高温水，在经过热泵机组换热，转变为蒸汽供工艺使用。
余热回收空塔为碳钢内衬玻璃钢空塔。
所述热泵循环加热系统包括连接余热回收空塔下部的余热回收循环泵、蒸发器、压缩机和承压水罐，余热回收循环泵的出口连接蒸发器的高温进口和一段喷嘴，蒸发器的高温出口连接二段喷嘴，蒸发器的低温出口连接有膨胀阀一膨胀阀一的出口连接压缩机的进口，承压水罐内设有冷凝器，压缩机出口连接冷凝器进口，承压水罐的上部设有蒸汽出管。可以把回收后的热能更好的转换成热蒸汽再次利用。
高压输送雾化系统包括软水箱、经济器一和设置在承压水罐内的雾化喷头，软水箱的下部连接有软水循环泵，软水循环泵的出口连接经济器一的低温进口，经济器一的低温出口连接有高压泵，高压泵的出口连接雾化喷头，经济器一的高温进口连接冷凝器的出口，经济器二的高温出口连接蒸发器一的低温进口。高压泵抽口压力10MPa以上，这样让水充分雾化，为水直接蒸发提供必要条件。
热泵循环系统采用高温冷媒作为传热介质，蒸发温度最高设定为125℃；所述的经济器为相变式的。
软水箱上设有软水进管，承压水罐的下部通过管道连接软水箱。
承压水罐的下部外侧设有电磁加热装置。电磁能加热装置包括耐高温线圈，及与耐高温线圈连接的电磁加热组，此加热区域最高温度设定约为300-350℃。
分区域设置冷凝器温度及温度布置纵向长度，以及电磁能加热系统温度设置及纵向长度，再配以高温雾化系统，这样能有效的提高产气量，增加产气速率；且电磁能加热系统设置在底部区域，也能更好的解决为未蒸发的水靠电磁能产生的热传导进行二次蒸发。
导向筒的外侧壁与余热回收空塔的内侧壁上部之间设有除雾器，尾气出管设置在除雾器上部右侧的余热回收空塔上。
蒸汽出管上设有水蒸汽压缩装置，水蒸汽压缩装置包括设置在蒸汽出管上的单螺杆水蒸汽压缩机。压缩机压缩比高达9，温升为60-80℃，蒸汽压力最高达到1.0MPa，蒸汽温度最高为200℃。
经济器一的高温出口连接有储液罐，储液罐的下部连接有经济器二，经济器二的气态介质出口连接蒸发器的低温进口，经济器二的液态介质出口连接压缩机的进口，经济器二的液态介质进口和气态介质进口均通过管路连接储液罐，连接经济器二的液态介质进口的管路上设有膨胀阀二。回收能源利用效果更好。
一段喷嘴和二段喷嘴的出口均倾斜向上喷洒，余热回收循环泵的出口连接的管路上设有手动阀门，二段喷嘴和一段喷嘴的连接的管路上也设有手动阀门。方便调节喷嘴喷液量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
能有效解决目前炉窑低温尾气得不到充分利用的技术问题，充分回收炉窑低温尾气(60-150℃)的余热快速产生用户所需的饱和蒸汽及过热蒸汽，也解决了直接蒸发式产气速率慢的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1、导向筒；2、一段喷嘴；3、除雾器；4、余热回收循环泵；5、余热回收空塔；6、二段喷嘴；7、蒸发器；8、经济器二；9、储液罐；10、经济器一；11、软水进管；12、软水箱；13、软水循环泵；14、高压泵；15、雾化喷头；16、冷凝器；17、承压水罐；18、水蒸汽压缩机；19、蒸汽出管；20、电磁加热装置；21、压缩机，22、尾气出管，23、低温尾气进管，24、膨胀阀二，25、膨胀阀一。
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明为低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，包括用于加热软水的热泵循环加热系统、向其输送高压软水的高压输送雾化系统和回收低温尾气的余热向热泵循环系统送热的余热回收系统。
余热回收系统包括余热回收空塔5，余热回收空塔5内设有导向筒1，导向筒1的顶部连接有低温尾气进管23，余热回收空塔5上部一侧设有尾气出管22，导向筒1内从上向下设有一段喷嘴2和二段喷嘴6。喷嘴为五边形布置，每个喷嘴独立设置72℃配角，根据双膜理论所述，高低温水充分和尾气进行充分逆向换热，最终将尾气温度降低至30℃以下进行排放，换热温差调整可通过调整喷嘴前端的手动阀门进行控制水量。可以通过双级逆向喷淋换热提取尾气中的热量，使尾气热量转变为可利用的高温水，在经过热泵机组换热，转变为蒸汽供工艺使用。余热回收空塔为碳钢内衬玻璃钢空塔。
所述热泵循环加热系统包括连接余热回收空塔5下部的余热回收循环泵4、蒸发器7、压缩机21和承压水罐17，余热回收循环泵4的出口连接蒸发器7的高温进口和一段喷嘴2，蒸发器7的高温出口连接二段喷嘴6，蒸发器7的低温出口连接有膨胀阀一25膨胀阀一25的出口连接压缩机21的进口，承压水罐17内设有冷凝器16，压缩机21出口连接冷凝器16进口，承压水罐17的上部设有蒸汽出管19。
高压输送雾化系统包括软水箱12、经济器一10和设置在承压水罐17内的雾化喷头15，软水箱12的下部连接有软水循环泵13，软水循环泵13的出口连接经济器一10的低温进口，经济器一10的低温出口连接有高压泵14，高压泵14的出口连接雾化喷头15，经济器一10的高温进口连接冷凝器16的出口，经济器二8的高温出口连接蒸发器7一的低温进口。
热泵循环系统采用高温冷媒作为传热介质，蒸发温度最高设定为125℃；所述的经济器为相变式的。
软水箱12上设有软水进管11，承压水罐17的下部通过管道连接软水箱12。
承压水罐17的下部外侧设有电磁加热装置20。电磁能加热装置包括耐高温线圈，及与耐高温线圈连接的电磁加热组，此加热区域最高温度设定约为300-350℃。
分区域设置冷凝器温度及温度布置纵向长度，以及电磁加热装置20温度设置及纵向长度，再配以高温雾化系统，这样能有效的提高产气量，增加产气速率；且电磁能加热系统设置在底部区域，也能更好的解决为未蒸发的水靠电磁能产生的热传导进行二次蒸发。
导向筒1的外侧壁与余热回收空塔5的内侧壁上部之间设有除雾器3，尾气出管22设置在除雾器3上部右侧的余热回收空塔5上。
蒸汽出管19上设有水蒸汽压缩装置，水蒸汽压缩装置包括设置在蒸汽出管19上的单螺杆水蒸汽压缩机18。压缩机压缩比高达9，温升为60-80℃，蒸汽压力最高达到1.0MPa，蒸汽温度最高为200℃。除雾器为塑料填料。
经济器一10的高温出口连接有储液罐9，储液罐9的下部连接有经济器二8，经济器二8的气态介质出口连接蒸发器7的低温进口，经济器二8的液态介质出口连接压缩机21的进口，经济器二8的液态介质进口和气态介质进口均通过管路连接储液罐9，连接经济器二8的液态介质进口的管路上设有膨胀阀二24。高压泵的压力5-12MPa。
一段喷嘴2和二段喷嘴6的出口均倾斜向上喷洒，余热回收循环泵4的出口连接的管路上设有手动阀门，二段喷嘴6和一段喷嘴2的连接的管路上也设有手动阀门。
使用过程：尾气从低温尾气进管23经尾气的导向筒1从上方进入余热回收空塔5，依次经过一段喷嘴1、二段喷嘴6喷淋逆向换热，经过除雾器3除雾，最后从尾气出管22排出塔外，完成尾气换热流程。一段喷嘴1、二段喷嘴6、蒸发器7热源水通过余热回收循环泵4抽取余热回收空塔5底部换热后的热水提供，换热温度及蒸发器7温度通过手动阀门调整进行水量控制。回收的热水经过余热回收循环泵4进入蒸发器7中进行热交换，对蒸发器7进入的低温冷媒进行加热，加热后的低温冷媒经过膨胀阀25后进入压缩机21压缩变成高温高压气体，然后高温高压气体进入承压水罐内17的冷凝器16与软水循环泵13抽取软水箱12内的水从雾化喷头15喷出的低温水雾接触，对其进行加热，使其成为高温蒸汽，高温蒸汽从蒸汽出管经过蒸汽压缩机压缩18后供应使用，冷凝器16散热后的气体经过经济器一10对进入承压水罐17内的低温软水进行初次热交换，充分吸收残余的热能，经济器一排出的低温介质经过储液罐9后一部分进入经济器二8的气态进口另一部分经过膨胀阀二24后变成低温液体后进入液态进口，进入气态进口的的低温介质又一次与液态进口进入的低温液体进行交换后进入蒸发器7的低温进口，液态出口排出换热后的液态介质进入压缩机21。其中承压热罐17下部残留的水可以靠电磁能产生的热传导进行二次蒸发。
本实施例中，所述输送软水的软水高压输送雾化系统，包括：软水进管11、软水箱12、软水循环泵13、高压泵14、雾化喷头15。软水箱12中软水经过软水循环泵13进入经济器一10，软水与经济器一10中高温液态冷媒换热，温度升高，经过换热后的软水通过高压水泵14与雾化喷头15进入承压水罐17，高压雾化后水高速喷洒在冷凝器16及电磁加热装置20壁面，充分换热变为水蒸气排出；剩余部分未蒸发凝结水经过电磁加热装置20加热后变为高温水及部分二次蒸汽，高温水再经过管道进入软水箱12进入下一个循环。
本实施例中，所述用于压缩蒸汽的水蒸汽压缩系统，包括：水蒸汽压缩机18和蒸汽出管19，上述所述经冷凝器换热后的水蒸气经过水蒸汽压缩机18变为适合不同应用场景的高温高压蒸汽，经过蒸汽出管19连接到蒸汽应用路线中。
综上所述，本发明能有效解决目前炉窑低温尾气得不到充分利用的技术问题，充分回收炉窑低温尾气60-150℃的余热快速产生用户所需的饱和蒸汽及过热蒸汽，也解决了直接蒸发式产气速率慢的问题。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：包括用于加热软水的热泵循环加热系统、向其输送高压软水的高压输送雾化系统和回收低温尾气的余热向热泵循环系统送热的余热回收系统；所述余热回收系统包括余热回收空塔(5)，余热回收空塔(5)内设有导向筒(1)，导向筒(1)的顶部连接有低温尾气进管(23)，余热回收空塔(5)上部一侧设有尾气出管(22)，导向筒(1)内从上向下设有一段喷嘴(2)和二段喷嘴(6)；所述热泵循环加热系统包括连接余热回收空塔(5)下部的余热回收循环泵(4)、蒸发器(7)、压缩机(21)和承压水罐(17)，余热回收循环泵(4)的出口连接蒸发器(7)的高温进口和一段喷嘴(2)，蒸发器(7)的高温出口连接二段喷嘴(6)，蒸发器(7)的低温出口连接有膨胀阀一(25)，膨胀阀一(25)的出口连接压缩机(21)的进口，承压水罐(17)内设有冷凝器(16)，压缩机(21)出口连接冷凝器(16)进口，承压水罐(17)的上部设有蒸汽出管(19)；高压输送雾化系统包括软水箱(12)、经济器一(10)和设置在承压水罐(17)内的雾化喷头(15)，软水箱(12)的下部连接有软水循环泵(13)，软水循环泵(13)的出口连接经济器一(10)的低温进口，经济器一(10)的低温出口连接有高压泵(14)，高压泵(14)的出口连接雾化喷头(15)，经济器一(10)的高温进口连接冷凝器(16)的出口，经济器二(8)的高温出口连接蒸发器(7)一的低温进口；经济器一(10)的高温出口连接有储液罐(9)，储液罐(9)的下部连接有经济器二(8)，经济器二(8)的气态介质出口连接蒸发器(7)的低温进口，经济器二(8)的液态介质出口连接压缩机(21)的进口，经济器二(8)的液态介质进口和气态介质进口均通过管路连接储液罐(9)，连接经济器二(8)的液态介质进口的管路上设有膨胀阀二(24)。
2.根据权利要求1所述的低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：软水箱(12)上设有软水进管(11)，承压水罐(17)的下部通过管道连接软水箱(12)。
3.根据权利要求2所述的低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：承压水罐(17)的下部外侧设有电磁加热装置(20)。
4.根据权利要求3所述的低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：导向筒(1)的外侧壁与余热回收空塔(5)的内侧壁上部之间设有除雾器(3)，尾气出管(22)设置在除雾器(3)上部右侧的余热回收空塔(5)上。
5.根据权利要求4所述的低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：蒸汽出管(19)上设有水蒸汽压缩装置，水蒸汽压缩装置包括设置在蒸汽出管(19)上的单螺杆水蒸汽压缩机(18)。
6.根据权利要求5所述的低温尾气余热回收的蒸汽发生装置，其特征在于：一段喷嘴(2)和二段喷嘴(6)的出口均倾斜向上喷洒，余热回收循环泵(4)的出口连接的管路上设有手动阀门，二段喷嘴(6)和一段喷嘴(2)的连接的管路上也设有手动阀门。
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