CN114719656A - 一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉技术领域，尤其为一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，包括主体进气管、烟囱、电磁脱白装置、储水系统和热泵系统，主体的底端安装有支架，进气管连通在主体的左端，电磁脱白装置安装在主体的顶端，电磁脱白装置的顶端安装有烟囱，主体的内侧安装有空气热交换器，空气热交换器的一侧安装有热泵系统；储水系统的一端安装有第二循环管，本发明中，通过设置的余热回收的方式，回收热水汽中的潜热，利用水汽释放潜热加热冷水或者冷气；冷水或者冷气被加热后可用于生产或者生活，减少运行费用，产生相应的收益；而且能够将尾气中97%以上的水分补集下来，脱除颗粒物、气溶胶、酸雾以及白色烟羽，消除了污染。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，具体为一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统。
背景技术
随着社会的发展人们生活质量的提高，酒店、洗浴等休闲场所在人们的日常生活中占据了越来越重要的地位，各种新兴的酒店、洗浴等休闲场所应运而生；新建的休闲场所需要供暖热水等大量热量，但是如今能源紧缺且环保压力越来越大，很多地区供暖等负荷已经饱和，无法采取集中供暖等方式；很多酒店洗浴等采取使用天然气冷凝锅炉进行弄暖以及热水的供应；该锅炉排烟温度较低，热效率较高，但正由于排烟温度较低，水蒸气含量较高；所有在很对情况下排烟会产生白烟，对环境造成污染；
白色烟羽对雾霾的影响是显而易见的。 2018年，11个省市发布地方条例，开启了一轮以消除白色烟羽为目标的“除湿脱白”工程，但由于各地标准不一，成本偏高，区域效果并不明显，在电力系统的反对下，生态环保部2019年发文要求各地“对稳定达到超低排放的电厂，不得强制要求治理“白色烟羽”，实际上叫停了各地的“除湿脱白”项目。从这几年雾霾发生情况来看，特别是 2020年冬季，在疫情的干扰下，各地经济基本处于停顿状态，只剩下电厂和供热锅炉保持运行，重霾仍就发生，环保部门显然高估了超低排放的作用，低估了“白色烟羽”的影响。
普通锅炉燃烧时的烟气温度很高，约为130度，带走了很多热量，冷凝燃烧技术将烟气温度降到50度，将部分烟气冷凝成液态，吸收了烟气从气体变为液体的热量，也就是回收了原来被烟气带走的热量，所以热效率比普通锅炉高许多；由于在计算锅炉热效率时不考虑高温烟气所带走的热量，而冷凝 锅炉利用了这部分热量，所以热效率计算不能套用传统锅炉效率计算式计算，否则就有可能超过100%，得出冷凝式锅炉的理论最大热效率为111%的错误结论，因此，针对上述问题提出一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，该技术解决了燃气锅炉的烟气排放的问题，同时有效利用了天然气锅炉尾气中的热量，达到了节能减排的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，包括主体进气管、烟囱、电磁脱白装置、储水系统和热泵系统，所述主体的底端安装有支架，所述进气管连通在主体的左端，所述电磁脱白装置安装在主体的顶端，所述电磁脱白装置的顶端安装有烟囱，所述主体的内侧安装有空气热交换器，所述空气热交换器的一侧安装有热泵系统；
所述储水系统的一端安装有第二循环管，所述第二循环管外侧和热泵系统外侧安装有二次热交换器，所述第二循环管出口的一端外侧安装有水泵，所述储水系统的另一端上侧连通有热水管，所述储水系统的另一端下侧连通有冷水管，且冷水管和热水管通过支管连通，所述热水管在于冷水管连接处安装有第二阀门；
所述储水系统的顶端安装有连接管，所述连接管的另一端连通有换热器，且换热器置于烟囱的内侧，所述连接管靠近储水系统的一侧安装有第一阀门。
优选的，所述热泵系统包括第一循环管、压缩机和膨胀阀，所述第一循环管安装在空气热交换器的一侧，所述第一循环管进口的一端外侧安装有压缩机，所述第一循环管出口的一端外侧安装有膨胀阀。
优选的，所述二次热交换器包括第二箱体、第三循环管、水轮组、传动轴和搅拌叶，所述第一循环管的内侧连通有第三循环管，所述第三循环管的内侧连通有水轮组，所述水轮组的内侧安装有传动轴，所述传动轴的一侧安装有齿轮箱，所述齿轮箱的另一侧安装有搅拌叶。
优选的，所述搅拌叶呈倾斜设置，所述搅拌叶通过转轴和固定架转动安装在第二箱体的内侧，所述搅拌叶通过万向节安装在齿轮箱上。
优选的，所述搅拌叶的一侧位于第二循环管出口的上侧，且搅拌叶的倾斜角度为45-80度。
优选的，所述齿轮箱包括第一箱体、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，所述第一箱体安装在第二箱体的内侧，所述第一齿轮的中心位置与传动轴连接，所述第一齿轮的一侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮的上侧安装有同轴心设置的第三齿轮，所述第三齿轮的一侧啮合有第四齿轮，且第四齿轮的中心位置处与万向节连接。
优选的，所述第二齿轮直径是第一齿轮直径的3-5倍，所述第二齿轮直径是第三齿轮直径3-4倍，所述第四齿轮直径是第三齿轮直径的2-4倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设置的余热回收的方式，回收热水汽中的潜热，利用水汽释放潜热加热冷水或者冷气；冷水或者冷气被加热后可用于生产或者生活，减少运行费用，产生相应的收益；而且能够将尾气中97%以上的水分补集下来，脱除颗粒物、气溶胶、酸雾以及白色烟羽，消除了污染；
2、本发明中，通过设置的搅拌叶、水轮组和齿轮箱等，可以有效的利用水流的冲击力带动搅拌叶的转动，进而实现对第二箱体内换热的水源进行搅拌，进而保证了较好的换热效果；
3、本发明中，通过设置的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，可以有效的保证水轮组产生的能量带动搅拌叶较好的转动，进而保证了较好的换热效果。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明二次热交换器内部结构示意图；
图3为本发明齿轮箱内部结构示意图。
图中：1、主体；2、支架；3、电磁脱白装置；4、烟囱；5、进气管；6、空气热交换器；7、第一循环管；8、压缩机；9、膨胀阀；10、二次热交换器；11、第二循环管；12、储水系统；13、水泵；14、换热器；15、连接管；16、第一阀门；17、冷水管；18、热水管；19、第二阀门；20、第三循环管；21、水轮组；22、传动轴；23、齿轮箱；24、万向节；25、搅拌叶；26、固定架；27、第一箱体；28、第一齿轮；29、第二齿轮；30、第三齿轮；31、第四齿轮；32、第二箱体。
具体实施方式
实施例1：请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，包括主体1进气管5、烟囱4、电磁脱白装置3、储水系统12和热泵系统，主体1的底端安装有支架2，进气管5连通在主体1的左端，电磁脱白装置3安装在主体1的顶端，电磁脱白装置3的顶端安装有烟囱4，主体1的内侧安装有空气热交换器6，空气热交换器6的一侧安装有热泵系统；
储水系统12的一端安装有第二循环管11，第二循环管11外侧和热泵系统外侧安装有二次热交换器10，第二循环管11出口的一端外侧安装有水泵13，储水系统12的另一端上侧连通有热水管18，储水系统12的另一端下侧连通有冷水管19，且冷水管19和热水管18通过支管连通，热水管18在于冷水管18连接处安装有第二阀门19；
储水系统12的顶端安装有连接管15，连接管15的另一端连通有换热器14，且换热器14置于烟囱4的内侧，连接管15靠近储水系统12的一侧安装有第一阀门16。
热泵系统包括第一循环管7、压缩机8和膨胀阀9，第一循环管7安装在空气热交换器6的一侧，第一循环管7进口的一端外侧安装有压缩机8，第一循环管7出口的一端外侧安装有膨胀阀9，热泵系统可以有效的进行热量回收利用；二次热交换器10包括第二箱体32、第三循环管20、水轮组21、传动轴22和搅拌叶25，第一循环管7的内侧连通有第三循环管20，第三循环管20的内侧连通有水轮组21，水轮组21的内侧安装有传动轴22，传动轴22的一侧安装有齿轮箱23，齿轮箱23的另一侧安装有搅拌叶25；搅拌叶25呈倾斜设置，搅拌叶25通过转轴和固定架26转动安装在第二箱体32的内侧，搅拌叶25通过万向节24安装在齿轮箱23上；搅拌叶25的一侧位于第二循环管11出口的上侧，且搅拌叶25的倾斜角度为45度，这种设置可以有效的带动二次热交换器10内的水源流动，进而提高热交换的效率；齿轮箱23包括第一箱体27、第一齿轮28、第二齿轮29、第三齿轮30和第四齿轮31，第一箱体27安装在第二箱体32的内侧，第一齿轮28的中心位置与传动轴22连接，第一齿轮28的一侧啮合有第二齿轮29，第二齿轮29的上侧安装有同轴心设置的第三齿轮30，第三齿轮30的一侧啮合有第四齿轮31，且第四齿轮31的中心位置处与万向节24连接；第二齿轮29直径是第一齿轮28直径的5倍，第二齿轮29直径是第三齿轮30直径4倍，第四齿轮31直径是第三齿轮30直径的4倍，这种设置可以有效的提高扭矩，从而保证带动搅拌叶25的稳定转动。
工作流程：燃气锅炉产生的尾气首先通过进气管5进入到主体1的内侧，然后与空气热交换器6接触，空气热交换器6吸收尾气中热量以及潜热，热量进入热泵系统中，通过第一循环管7、压缩机8换热膨胀阀9对热量进行二次回收后产生的热水进入储水系统12中，储水系统设置保温层减少热量的损失；冷水通过冷水管17进入储水系统12之后通过第二阀门19与热水混合，通过调节冷热水混合比例对热水管18输出的热水温度进行调节；产生的热水用来供暖或者生活使用等各个方面，到达了充分利用尾气余热节能减排的目的；而燃气锅炉尾气经过空气热交换器6之后进入电磁脱白装置3，气（汽）体在电磁脱白器内部深度净化处理后，直接进入烟囱4排放，电磁脱白装置中内置换热器14，换热器14与储水系统12连接，在极端情况下开启换热器14对烟气进行加热，可以达到彻底消除白烟的目的；电磁脱白器的电磁发生系统（专利号：ZL201810570827.4）能够持续产生电磁能,进而消除气体中污染物质，比如颗粒物、气溶胶、盐类、酸雾等；同时能够脱除水汽，有效消除白色烟羽，使气体中物质排放趋近于零；
而二次热交换器10使用时，第三循环管20内连接的水轮组21会被推动，进而通过多个水轮组21带动传动轴22的转动，进而通过第一齿轮28、第二齿轮29、第三齿轮30和第四齿轮31带动万向节24和搅拌叶25的转动，进而带动内侧的水源流动，保证了较好的热交换效果。
实施例2：请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，包括主体1进气管5、烟囱4、电磁脱白装置3、储水系统12和热泵系统，主体1的底端安装有支架2，进气管5连通在主体1的左端，电磁脱白装置3安装在主体1的顶端，电磁脱白装置3的顶端安装有烟囱4，主体1的内侧安装有空气热交换器6，空气热交换器6的一侧安装有热泵系统；
储水系统12的一端安装有第二循环管11，第二循环管11外侧和热泵系统外侧安装有二次热交换器10，第二循环管11出口的一端外侧安装有水泵13，储水系统12的另一端上侧连通有热水管18，储水系统12的另一端下侧连通有冷水管19，且冷水管19和热水管18通过支管连通，热水管18在于冷水管18连接处安装有第二阀门19；
储水系统12的顶端安装有连接管15，连接管15的另一端连通有换热器14，且换热器14置于烟囱4的内侧，连接管15靠近储水系统12的一侧安装有第一阀门16。
热泵系统包括第一循环管7、压缩机8和膨胀阀9，第一循环管7安装在空气热交换器6的一侧，第一循环管7进口的一端外侧安装有压缩机8，第一循环管7出口的一端外侧安装有膨胀阀9，热泵系统可以有效的进行热量回收利用；二次热交换器10包括第二箱体32、第三循环管20、水轮组21、传动轴22和搅拌叶25，第一循环管7的内侧连通有第三循环管20，第三循环管20的内侧连通有水轮组21，水轮组21的内侧安装有传动轴22，传动轴22的一侧安装有齿轮箱23，齿轮箱23的另一侧安装有搅拌叶25；搅拌叶25呈倾斜设置，搅拌叶25通过转轴和固定架26转动安装在第二箱体32的内侧，搅拌叶25通过万向节24安装在齿轮箱23上；搅拌叶25的一侧位于第二循环管11出口的上侧，且搅拌叶25的倾斜角度为80度，这种设置可以有效的带动二次热交换器10内的水源流动，进而提高热交换的效率；齿轮箱23包括第一箱体27、第一齿轮28、第二齿轮29、第三齿轮30和第四齿轮31，第一箱体27安装在第二箱体32的内侧，第一齿轮28的中心位置与传动轴22连接，第一齿轮28的一侧啮合有第二齿轮29，第二齿轮29的上侧安装有同轴心设置的第三齿轮30，第三齿轮30的一侧啮合有第四齿轮31，且第四齿轮31的中心位置处与万向节24连接；第二齿轮29直径是第一齿轮28直径的3倍，第二齿轮29直径是第三齿轮30直径3倍，第四齿轮31直径是第三齿轮30直径的2倍，这种设置可以有效的提高扭矩，从而保证带动搅拌叶25的稳定转动。
工作流程：燃气锅炉产生的尾气首先通过进气管5进入到主体1的内侧，然后与空气热交换器6接触，空气热交换器6吸收尾气中热量以及潜热，热量进入热泵系统中，通过第一循环管7、压缩机8换热膨胀阀9对热量进行二次回收后产生的热水进入储水系统12中，储水系统设置保温层减少热量的损失；冷水通过冷水管17进入储水系统12之后通过第二阀门19与热水混合，通过调节冷热水混合比例对热水管18输出的热水温度进行调节；产生的热水用来供暖或者生活使用等各个方面，到达了充分利用尾气余热节能减排的目的；而燃气锅炉尾气经过空气热交换器6之后进入电磁脱白装置3，气（汽）体在电磁脱白器内部深度净化处理后，直接进入烟囱4排放，电磁脱白装置中内置换热器14，换热器14与储水系统12连接，在极端情况下开启换热器14对烟气进行加热，可以达到彻底消除白烟的目的；电磁脱白器的电磁发生系统（专利号：ZL201810570827.4）能够持续产生电磁能,进而消除气体中污染物质，比如颗粒物、气溶胶、盐类、酸雾等；同时能够脱除水汽，有效消除白色烟羽，使气体中物质排放趋近于零；
而二次热交换器10使用时，第三循环管20内连接的水轮组21会被推动，进而通过多个水轮组21带动传动轴22的转动，进而通过第一齿轮28、第二齿轮29、第三齿轮30和第四齿轮31带动万向节24和搅拌叶25的转动，进而带动内侧的水源流动，保证了较好的热交换效果。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，包括主体（1）进气管（5）、烟囱（4）、电磁脱白装置（3）、储水系统（12）和热泵系统，其特征在于：所述主体（1）的底端安装有支架（2），所述进气管（5）连通在主体（1）的左端，所述电磁脱白装置（3）安装在主体（1）的顶端，所述电磁脱白装置（3）的顶端安装有烟囱（4），所述主体（1）的内侧安装有空气热交换器（6），所述空气热交换器（6）的一侧安装有热泵系统；
所述储水系统（12）的一端安装有第二循环管（11），所述第二循环管（11）外侧和热泵系统外侧安装有二次热交换器（10），所述第二循环管（11）出口的一端外侧安装有水泵（13），所述储水系统（12）的另一端上侧连通有热水管（18），所述储水系统（12）的另一端下侧连通有冷水管（19），且冷水管（19）和热水管（18）通过支管连通，所述热水管（18）在于冷水管（18）连接处安装有第二阀门（19）；
所述储水系统（12）的顶端安装有连接管（15），所述连接管（15）的另一端连通有换热器（14），且换热器（14）置于烟囱（4）的内侧，所述连接管（15）靠近储水系统（12）的一侧安装有第一阀门（16）。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述热泵系统包括第一循环管（7）、压缩机（8）和膨胀阀（9），所述第一循环管（7）安装在空气热交换器（6）的一侧，所述第一循环管（7）进口的一端外侧安装有压缩机（8），所述第一循环管（7）出口的一端外侧安装有膨胀阀（9）。
3.根据权利要求2所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述二次热交换器（10）包括第二箱体（32）、第三循环管（20）、水轮组（21）、传动轴（22）和搅拌叶（25），所述第一循环管（7）的内侧连通有第三循环管（20），所述第三循环管（20）的内侧连通有水轮组（21），所述水轮组（21）的内侧安装有传动轴（22），所述传动轴（22）的一侧安装有齿轮箱（23），所述齿轮箱（23）的另一侧安装有搅拌叶（25）。
4.根据权利要求3所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述搅拌叶（25）呈倾斜设置，所述搅拌叶（25）通过转轴和固定架（26）转动安装在第二箱体（32）的内侧，所述搅拌叶（25）通过万向节（24）安装在齿轮箱（23）上。
5.根据权利要求3所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述搅拌叶（25）的一侧位于第二循环管（11）出口的上侧，且搅拌叶（25）的倾斜角度为45-80度。
6.根据权利要求3所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述齿轮箱（23）包括第一箱体（27）、第一齿轮（28）、第二齿轮（29）、第三齿轮（30）和第四齿轮（31），所述第一箱体（27）安装在第二箱体（32）的内侧，所述第一齿轮（28）的中心位置与传动轴（22）连接，所述第一齿轮（28）的一侧啮合有第二齿轮（29），所述第二齿轮（29）的上侧安装有同轴心设置的第三齿轮（30），所述第三齿轮（30）的一侧啮合有第四齿轮（31），且第四齿轮（31）的中心位置处与万向节（24）连接。
7.根据权利要求6所述的一种锅炉低温烟气余热综合利用及脱白系统，其特征在于：所述第二齿轮（29）直径是第一齿轮（28）直径的3-5倍，所述第二齿轮（29）直径是第三齿轮（30）直径3-4倍，所述第四齿轮（31）直径是第三齿轮（30）直径的2-4倍。
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