CN114165794B - 生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法，解决了现有生活垃圾焚烧发电厂的烟气余热如何深度梯级回收利用的问题。采用烟气‑水换热器和气水直接接触式换热器，将生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统所排出的高温高湿烟气，经梯阶两次换热降温，使烟气的温度从140℃‑150℃降低到20℃‑30℃；由热用户、热泵或冷却塔系统、水‑水换热器和烟气‑水换热器组成外循环水换热闭环系统，由水‑水换热器和深度湿冷换热器组成内循环水换热闭环系统，内循环水换热闭环系统的内循环水在气水直接接触式换热器中吸收烟气的热量后，与来自热泵的冷却水换热，经该冷却水初步加热，使其达到要求，提高了二次能源热量利用。

Description

生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧所产生烟气余热的回收利用方法，特别涉及一种生活垃圾焚烧锅炉所产生的烟气余热的梯级深度回收利用方法。

背景技术

焚烧生活垃圾的锅炉所排出的烟气，均需要进行系列的烟气净化系统进行处理，处理后的烟气具有高温和高湿的特点，排烟中水蒸气体积分数可达15%-40%，最终的排烟温度也高达140℃-150℃；目前，垃圾焚烧厂是将焚烧垃圾所产生的烟气直接处理后排放到大气，存在排烟温度较高，烟气白雾严重，二次能源浪费严重的问题；另外，由于焚烧垃圾品质的不同，生活垃圾焚烧锅炉所排烟气，经烟气净化系统处理后，烟气中所含的水蒸气显热及汽化潜热，均随烟气排向大气，没有被有效回收利用；如何将烟气中的这些余热进行梯级的深度回收利用，是垃圾焚烧需要解决的一个迫切问题。

发明内容

本发明提供了一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法，解决了现有生活垃圾焚烧发电厂的烟气余热如何深度梯级回收利用的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思：用烟气-水换热器和气水直接接触式换热器，将生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统所排出的高温高湿烟气，经梯阶两次换热降温，使烟气的温度从140℃-150℃降低到20℃-30℃；由热用户、热泵或冷却塔系统、水-水换热器和烟气-水换热器，组成外循环水换热闭环系统，由水-水换热器和气水直接接触式换热器组成内循环水换热闭环系统，内循环水换热闭环系统的内循环水，在气水直接接触式换热器中吸收烟气的热量后，与来自热泵或冷却塔系统的冷却水进行换热，先经该冷却水初步加热，初步加热的水在烟气-水换热器中进行梯级二次加热，若热量不足时，可通外部蒸汽在汽水换热器中进行热量的补充，使其达到热用户要求的90℃-100℃的要求，该热量被热用户使用后，降温后的水，被回送到热泵或冷却塔系统进行再循环；本发明实现了对高温高湿烟气中余热的充分回收，用于对热用户的循环水的加热，把原有进入大气排烟温度140℃-150℃而损失的热量，回收利用，最大程度地避免了二次能源热量浪费问题。

一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级深度回收利用系统，包括生活垃圾焚烧锅炉、生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统、烟气-水换热器、气水直接接触式换热器、水-水换热器、热用户、热泵或冷却塔系统和烟囱，生活垃圾焚烧锅炉的输出烟气与生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输入端连通在一起，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输出端，通过第一烟气管路，与烟气-水换热器的烟气输入端连通在一起，烟气-水换热器的烟气输出端，通过第二烟气管路，与气水直接接触式换热器的烟气输入端连通在一起，气水直接接触式换热器的烟气输出端，通过第三烟气管路，与烟囱连通在一起；热泵或冷却塔系统的冷却水输出端，通过第一外循环水管路，与水-水换热器的冷端水输入端连通在一起，水-水换热器的冷端水输出端，通过第二外循环水管路，与烟气-水换热器的水输入端连通在一起，烟气-水换热器的水输出端，通过第三外循环水管路，与热用户的热水输入端连通在一起，热用户的回水输出端，通过第四外循环水管路，与热泵或冷却塔系统的热水输入端连通在一起；气水直接接触式换热器的换热水输出端，通过第一内循环水管路，与水-水换热器的热端输入端连通在一起，水-水换热器的热端输出端，通过第二内循环水管路，与气水直接接触式换热器的换热水输入端连通在一起。

生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输出端中输出的烟气的水蒸气体积分数为15%-40%，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输出端中输出的烟气的温度为140℃-150℃，深度湿冷换热器的烟气输出端的烟气温度为20℃-30℃；烟气-水换热器的水输出端的水温为90℃-100℃；水-水换热器的冷端输出端的水温为40℃-50℃；水-水换热的热端输出端的水温为20℃-30℃；热泵或冷却塔系统的冷却水输出端的水温为15℃-25℃；深度湿冷换热器的换热水输出端的水温为45℃-55℃。

第三外循环水管路上串联有汽水换热器，汽水换热器的冷端水输入端与烟气-水换热器的水输出端连通在一起，汽水换热器的冷端水输出端，通过第五外循环水管路，与热用户的热水输入端连通在一起，在汽水换热器的热端蒸汽输入端上连接有补充热源的蒸汽管路，在汽水换热器的热端蒸汽输出端上连接有疏水回收管路。

生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输出端中输出的烟气的水蒸气体积分数为40%。

在生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统的烟气输出端与烟囱之间，设置有直排烟管路。

本发明适用于生活垃圾焚烧发电厂，生活垃圾焚烧锅炉通常排烟温度140℃-150℃，烟气中水蒸气体积分数可达15%-40%，本发明充分利用了烟气中的显热及烟气潜热，将140℃-150℃烟气显热较充分地利用，同时，可将饱和温度下的烟气中水蒸汽潜热利用至20℃-30℃，实现烟气余热能量的梯级全面回收，同时起到了“消白”的作用；深度湿冷换热器是实现烟气能量的深度回收的主要设备，它采用直接气水换热方法，将烟气热量传递到内循环水中，该内循环水经水-水换热器，将内循环水热量利用，内循环水重新循环在深度湿冷换热器中参与直接换热；热泵或冷却塔系统作为冷源端，是提供直接换热所需冷却水的主要环节，冷源端可以是热泵或冷却塔设备或冷却系统，保证外循环水系统能提供足够多的冷量，通常搭配热用户进行综合调节，热用户可以是供热采暖用户也可是工业系统需热水用户，烟气显热利用范围可按热用户所需热量进行选取，针对垃圾电厂特征在60℃时烟气接近于饱和湿烟气，烟气最终排烟温度降低范围为20℃-30℃，并取决于冷源端所提供的冷却水的温度。

本发明可针对性的对目前已运营或新建的生活垃圾焚烧发电厂烟气梯级深度回收，把原有进入大气排烟温度140℃-150℃而损失的热量再利用，从而最大程度的提高了二次能源热量利用，从而节约一次能源转化量和减少碳排放。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在第三外循环水管路14上串联有汽水换热器19时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级深度回收利用系统，包括生活垃圾焚烧锅炉1、生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2、烟气-水换热器3、气水直接接触式换热器4、水-水换热器5、热用户6、热泵或冷却塔系统7和烟囱8，生活垃圾焚烧锅炉1的输出烟气与生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2的烟气输入端连通在一起，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2的烟气输出端，通过第一烟气管路9，与烟气-水换热器3的烟气输入端连通在一起，烟气-水换热器3的烟气输出端，通过第二烟气管路10，与气水直接接触式换热器4的烟气输入端连通在一起，气水直接接触式换热器4的烟气输出端，通过第三烟气管路11，与烟囱8连通在一起；热泵或冷却塔系统7的冷却水输出端，通过第一外循环水管路12，与水-水换热器5的冷端水输入端连通在一起，水-水换热器5的冷端水输出端，通过第二外循环水管路13，与烟气-水换热器3的水输入端连通在一起，烟气-水换热器3的水输出端，通过第三外循环水管路14，与热用户6的热水输入端连通在一起，热用户6的回水输出端，通过第四外循环水管路15，与热泵或冷却塔系统7的热水输入端连通在一起；气水直接接触式换热器4的换热水输出端，通过第一内循环水管路16，与水-水换热器5的热端输入端连通在一起，水-水换热器5的热端输出端，通过第二内循环水管路17，与气水直接接触式换热器4的换热水输入端连通在一起。

生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2的烟气输出端中输出的烟气的水蒸气体积分数为15%-40%，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2的烟气输出端中输出的烟气的温度为140℃-150℃，即第一烟气管路9中烟气的温度为140℃-150℃，气水直接接触式换热器4的烟气输出端的烟气温度为20℃-30℃，即第三烟气管路11中烟气的温度为20℃-30℃；烟气-水换热器3的水输出端的水温为90℃-100℃，即第三外循环水管路14中的水温为90℃-100℃；水-水换热器5的冷端输出端的水温为40℃-50℃，即第二外循环水管路13中的水温为40℃-50℃；水-水换热器5的热端输出端的水温为20℃-30℃，即第二内循环水管路17中的水温为20℃-30℃；热泵或冷却塔系统7的冷却水输出端的水温为15℃-25℃，即第一外循环水管路12中的水温为15℃-25℃；气水直接接触式换热器4的换热水输出端的水温为45℃-55℃，即第一内循环水管路16中的水温为45℃-55℃。

第三外循环水管路14上串联有汽水换热器19，汽水换热器19的冷端水输入端与烟气-水换热器3的水输出端连通在一起，汽水换热器19的冷端水输出端，通过第五外循环水管路20，与热用户6的热水输入端连通在一起，在汽水换热器19的热端蒸汽输入端上连接有补充热源的蒸汽管路21，在汽水换热器19的热端蒸汽输出端上连接有疏水回收管路22，用于补充升高第三外循环水管路14中的水温。

在生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统2的烟气输出端与烟囱8之间，设置有直排烟管路18。

一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用系统的余热回收方法，其特征在于，采用烟气-水换热器（3）和气水直接接触式换热器（4），将生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统所排出的高温高湿烟气，经梯阶两次换热降温，使烟气的温度从140℃-150℃降低到20℃-30℃；由热用户（6）、热泵或冷却塔系统（7）、水-水换热器（5）和烟气-水换热器（3）组成一个外循环水换热闭环系统，由水-水换热器（5）和气水直接接触式换热器（4）组成内循环水换热闭环系统，内循环水换热闭环系统的内循环水在气水直接接触式换热器（4）中吸收烟气的热量后，与来自热泵或冷却塔系统（7）的冷却水进行换热，先经该冷却水初步加热，初步加热的水在烟气-水换热器（3）中进行梯级二次加热；可通过外部蒸汽在汽水换热器中进行热量的补充，使其达到热用户要求的90℃-100℃的要求，该热量被热用户使用后，降温后的水回送到热泵或冷却塔系统（7）进行再循环。

Claims (3)

1.一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法，包括生活垃圾焚烧锅炉（1）、生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统（2）、烟气-水换热器（3）、气水直接接触式换热器（4）、水-水换热器（5）、热用户（6）、热泵或冷却塔系统（7）和烟囱（8）；生活垃圾焚烧锅炉（1）的烟气输出端与生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统（2）的烟气输入端连通在一起，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统（2）的烟气输出端，通过第一烟气管路（9），与烟气-水换热器（3）的烟气输入端连通在一起，烟气-水换热器（3）的烟气输出端，通过第二烟气管路（10），与气水直接接触式换热器（4）的烟气输入端连通在一起，气水直接接触式换热器（4）的烟气输出端，通过第三烟气管路（11），与烟囱（8）连通在一起；热泵或冷却塔系统（7）的冷却水输出端，通过第一外循环水管路（12），与水-水换热器（5）的冷端水输入端连通在一起，水-水换热器（5）的冷端水输出端，通过第二外循环水管路（13），与烟气-水换热器（3）的水输入端连通在一起，烟气-水换热器（3）的水输出端，通过第三外循环水管路（14），与热用户（6）的热水输入端连通在一起，热用户（6）的回水输出端，通过第四外循环水管路（15），与热泵或冷却塔系统（7）的热水输入端连通在一起；气水直接接触式换热器（4）的换热水输出端，通过第一内循环水管路（16），与水-水换热器（5）的热端输入端连通在一起，水-水换热器（5）的热端输出端，通过第二内循环水管路（17），与气水直接接触式换热器（4）的换热水输入端连通在一起；其特征在于，采用烟气-水换热器（3）和气水直接接触式换热器（4），将生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统所排出的高温高湿烟气，经梯阶两次换热降温，使烟气的温度从140℃-150℃降低到20℃-30℃；由热用户（6）、热泵或冷却塔系统（7）、水-水换热器（5）和烟气-水换热器（3），组成一个外循环水换热闭环系统；由水-水换热器（5）和气水直接接触式换热器（4），组成内循环水换热闭环系统；内循环水换热闭环系统的内循环水，在气水直接接触式换热器（4）中吸收烟气的热量后，与来自热泵或冷却塔系统（7）的冷却水进行换热，将该冷却水进行初步加热，然后，将其在烟气-水换热器（3）中进行梯级二次加热。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法，其特征在于，第三外循环水管路（14）上串联汽水换热器（19），汽水换热器（19）的冷端水输入端与烟气-水换热器（3）的水输出端连通在一起，汽水换热器（19）的冷端水输出端，通过第五外循环水管路（20），与热用户（6）的热水输入端连通在一起，在汽水换热器（19）的热端蒸汽输入端上，连接补充热源的蒸汽管路（21），在汽水换热器（19）的热端蒸汽输出端上，连接疏水回收管路（22）。

3.根据权利要求1或2所述的一种生活垃圾焚烧锅炉烟气余热梯级回收利用方法，其特征在于，生活垃圾焚烧锅炉烟气净化系统（2）的烟气输出端中输出的烟气的水蒸气体积分数是40%。

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