CN205549905U - 一套锅炉节能减排系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一套锅炉节能减排系统，该系统包括容器、干燥器、低温气体分离器；容器的本体开设有连通液腔的进烟口，以及连通排气腔的出烟口；容器置于锅炉的排气管道，液腔用于容置过滤烟气颗粒物的液体介质；干燥器的进口连通容器的出烟口，用于过滤由容器流出烟气中的水分；低温气体分离器的进口连通干燥器的过滤出口，用于根据烟气中不同气体组分物理特征的差异，采用低温分离技术将烟气中各气体液化分离；该装置利用水将锅炉废气中的固体颗粒物沉淀，将大气污染治理变成了相对容易的污水处理业务，并且将二氧化硫等有害气体进行低温液化分离，回收后再利用或对外销售，既减少大气污染物的排放，也增加了企业的产品销售收入。

Description

一套锅炉节能减排系统

技术领域

本实用新型涉及节能技术领域，特别涉及一套锅炉节能减排系统。

背景技术

锅炉燃烧后产生的废气是造成大气污染的重要来源之一，其污染物构成主要有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳等。对于颗粒物的减排，现有技术如袋式除尘、静电除尘、重力除尘等，运行成本相对较高。对二氧化硫、氮氧化物两种污染物，现有脱硫脱硝技术多采用化学吸收法，如将二氧化硫与石灰石反应生成石膏，将氮氧化物与尿素反应生成氮气等，同样增加了企业的治污成本。

对于一氧化碳、二氧化碳的污染，目前尚无硬性减排标准，主要通过减少煤炭消耗来减排。对于以煤炭为主要能源的国家而言，如果为治理污染而减少煤炭消耗，必然会造成工厂关闭、工人失业等现象，增加社会成本。而对企业来说，现有治污技术路线成本高，直接侵蚀其利润空间，导致其参与治污的积极性不高。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对锅炉燃烧排放提供一种节能减排技术，以有效克服现有技术存在的上述缺陷。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一套锅炉节能减排系统，包括：

容器，具有液腔和排气腔；所述容器的本体开设有连通所述液腔的进烟口，以及连通所述排气腔的出烟口；所述容器置于锅炉的排气管道，所述液腔用于容置过滤烟气颗粒物的液体介质；

干燥器，其进口连通所述容器的出烟口，用于过滤由所述容器流出烟气中的水分；

低温气体分离器，其进口连通所述干燥器的过滤出口，用于根据组成烟气中不同气体组分物理特征的差异，采用低温分离技术将烟气中各气体液化分离。

可选的，还包括：

至少一个低温封闭储罐，用于盛装经所述低温气体分离器低温分离出的液态介质，并且各所述低温封闭储罐与分离出的液态介质一一对应。

可选的，所述容器置于锅炉系统的引风机下游。

可选的，所述容器的液腔中的液体介质具体为水。

可选的，还包括：

曝气头，设置于所述液腔内部，所述曝气头的进口连通所述容器本体上开设的进烟口。

可选的，还包括：

绝热低温储罐，用于存储液氧；

汽化器，其汽化支路连通所述绝热低温储罐和锅炉的燃烧送风风道；

流量控制阀，设于所述汽化器的出气管路，用于控制由所述绝热低温储氧罐的出口流出的气化氧气流量。

可选的，所述流量控制阀为电控阀；

氧气浓度传感器，设置在所述风道中；和

控制器，根据所述氧气浓度传感器采取的氧气浓度信号，输出开度调节信号至所述电控阀的控制端口。

可选的，调压阀，所述调压阀设于所述汽化器的出口与所述流量控制阀的连通管路。

可选的，所述控制器为锅炉电控系统ECU。

本实用新型所提供的锅炉节能减排系统具有以下优势：

第一、本专利摒弃传统锅炉高空烟囱排放污染物的做法，利用水的密封性，用水将锅炉废气中的PM2.5等固体颗粒物沉淀，将大气污染治理变成了相对容易的污水处理业务，从源头上减少大气污染物的排放，方法简单，效果明显，可有效加快大气污染治理步伐。

第二、本专利将二氧化硫等有害气体进行低温液化分离，回收后再利用或对外销售，变废为宝，既减少大气污染物的排放，也增加了企业的产品销售收入，必然会提高企业参与大气污染治理的积极性。

第三、本专利使用成本较低，除前期安装成本外，对使用者而言，液氧成本可通过节约燃煤获得补偿，低温气体分离成本可通过销售液化的二氧化硫、一氧化氮等得以补偿，具有良好的市场推广前景。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例中锅炉节能减排系统的原理示意图。

其中，图1中：

锅炉 10、容器 11、干燥器 12、低温气体分离器 13、低温封闭储罐 14、绝热低温储罐 21、汽化器 22、流量控制阀 23、调压阀 24、控制器 25、氧气浓度传感器 26、送风风道 100、烟囱 20。

具体实施方式

正如现有技术所述，目前对于烟气中二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害气体的主要治理方式是利用其他物质将它们消除。然而，本专利认为任何物质都是有用的。如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等，究其本身而言，都是有用的化学物质。只不过将其排入空中，人类无法控制，就变成有害的物质了。因此，若能采取有效措施，将锅炉废气中的上述物质进行分离，得到纯度较高的化学物质加以利用，就可以变害为宝，增加企业的经济效益。这样将企业治污的过程变成产品加工的过程，既减少了污染物的排放，又提高了企业参与治污的积极性。

在上述技术思路的前提下，本专利提出了一套新的锅炉节能减排系统。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。(请参考图1)

图1为本实用新型一种实施例中锅炉节能减排系统的原理示意图。

本实用新型中的锅炉节能减排系统包括容器11、干燥器12、低温气体分离器13。容器11具有液腔和排气腔；容器11的本体开设有连通液腔的进烟口，以及连通排气腔的出烟口；容器11置于锅炉10的排气管道，具体地，容器11可以置于锅炉10系统的引风机下游。液腔用于容置过滤烟气颗粒物的液体介质。容器11中液体介质可以为水。

也就是说，将烟气直接排入水中，借助水的过滤作用将废气中的PM2.5等颗粒物沉淀于水中。沉淀于水中的颗粒物可以通过刮泥机等设备进行清理，这样减少颗粒物向空中排放，此措施是治理雾霾的重要措施。水过滤的方式将空中无法控制的大气污染治理变成地面可以操作的污水处理业务，从而降低大气污染治理的难度。

为了防止烟气通入引起较大的水花，可以在液腔中设置曝气头，曝气头的进口连通所述容器11本体上开设的进烟口。当然也可以安装其他减压装置于液腔的进烟口位置，以防止水花过大，关于其他减压装置在此不做一一赘述，只要能实现上述防止水花过大的技术效果即可。

干燥器12的进口连通所述容器11的出烟口，干燥器12主要用于过滤由所述容器11流出烟气中的水分，干燥器12中的干燥颗粒在此也不做详述，可参考现有技术。

低温气体分离器13的进口连通所述干燥器12的过滤出口，用于根据组成烟气中不同气体组分物理特征的差异，采用低温分离技术将烟气中各气体液化分离。即低温气体分离器13是一种根据混合气体中各气体不同沸点和熔点对各气体成分进行一一分离的设备。烟气中二氧化氮和二氧化硫的熔点和沸点相对比较高，并且具有刺激性，可通过增压降温等措施优先进行低温液化分离，二氧化碳次之，最后对一氧化氮进行低温液化分离。下表1中给出了烟气中几种气体的熔点和沸点。

表1 烟气中几种典型气体污染物的熔点和沸点

气体种类	二氧化氮	二氧化硫	二氧化碳	一氧化氮	一氧化碳
						熔点	-11℃	-72.4℃	-78.45℃	-163.6℃	-205.1℃
沸点	21℃	-10℃	-78.45℃	-151.8℃	-191.4℃

现有技术中低温气体分离器13有多种结构，常用的一种低温气体分离器13为应用深冷法空气分离技术的分离器，可获得较高纯度的液化气体。低温气体分离技术在目前广泛应用于气体分离技术领域，属于成熟技术，效果也较稳定，故对于低温气体分离器13的具体结构本专利不做详细赘述，本领域内技术人员可以参考现有技术。

如上所述，本专利中的烟气通过低温气体分离器13后可以获得较纯净的液体介质，故本专利还进一步包括至少一个低温封闭储罐14，低温封闭储罐14的数量可以根据分离后获得的液化气体的种类数量而定，即每一种液化气体盛装于一个低温封闭储罐14中，这样可以作为产品对外销售。如二氧化氮可在化学反应和火箭燃料中用作氧化剂，二氧化硫可用于生产硫酸和保险粉，二氧化碳可用于煤制气，一氧化氮可生产硝酸并用于医学领域等。

由于烟气中一氧化碳的熔点温度比较低，液化成本相应比较高，因此，可以通过以下方式降低烟气中一氧化碳的排放量。

上述各实施例中的锅炉节能减排系统还进一步增设有富氧燃烧手段。其中，设置存储液氧的绝热低温储罐21，以提供富氧燃烧所需要的氧气，该绝热低温储罐21可以安装在锅炉10附近的安全位置。该绝热低温储罐21的出液口连接至汽化器22，汽化器22的汽化支路连通绝热低温储罐21和锅炉10的燃烧送风管道100，由此可与风机(图中未示出)吸入的空气混合，以供燃烧使用。

该汽化器22可以采用直接加热原理或者间接加热原理的汽化器22形式，只要能够可靠实现液氧汽化均可。特别是，该汽化器22的热源支路可以引自锅炉10排放口(图中未示出)，也就是说，将汽化器22的热源支路并联或串联于锅炉10排放口至烟囱20的通路，从而有效利用排放热量，节省汽化成本。自汽化器22输出气态氧气的压力可能存在压力波动，为了确保锅炉10燃烧的安全稳定性，可以在汽化器22与送风风道之间的管路上设置调压阀24，以将氧气压力减至安全出口压力。并且，在汽化器22的出口管路上设置流量控制阀23，用于控制由所述绝热低温储氧罐的出口流出的气化氧气流量。

此外，基于上述设计构思可以进一步增加自动控制功能，以提升该锅炉节能减排系统的可操作性。

设置在汽化器22的出气管路的流量控制阀23为电控阀，并在锅炉10送风风道中设置有氧气浓度传感器26，实际系统运行时，氧气浓度传感器26可以实时采集送风风道内的当前氧浓度，并发送至控制器25，以根据氧气浓度传感器26采用的氧气浓度信号，输出开度调节信号至电控阀的控制端口，以控制燃烧用氧浓度。具体可以高、低电平信号的形式输出指令。

上述控制器25可以为锅炉电控系统ECU，也就是说，上述富氧燃烧控制为锅炉电控系统ECU的一个具体控制单元。

综上所述，本实用新型所提供的锅炉节能减排系统具有以下优势：

第一、本专利摒弃传统锅炉高空烟囱排放污染物的做法，利用水的密封性，用水将锅炉废气中的PM2.5等固体颗粒物沉淀，将大气污染治理变成了相对容易的污水处理业务，从源头上减少大气污染物的排放，方法简单，效果明显，可有效加快大气污染治理步伐。

第二、本专利将二氧化硫等有害气体进行低温液化分离，回收后再利用或对外销售，变废为宝，既减少大气污染物的排放，也增加了企业的产品销售收入，必然会提高企业参与大气污染治理的积极性。

第三、本专利使用成本较低，除前期安装成本外，对使用者而言，液氧成本可通过节约燃煤获得补偿，低温气体分离成本可通过销售液化的二氧化硫、一氧化氮等得以补偿，具有良好的市场推广前景。

以上对本实用新型所提供的一套锅炉节能减排系统进行了详细介绍。本专利中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一套锅炉节能减排系统，其特征在于，包括：

容器(11)，具有液腔和排气腔；所述容器的本体开设有连通所述液腔的进烟口，以及连通所述排气腔的出烟口；所述容器置于锅炉的排气管道，所述液腔用于容置过滤烟气颗粒物的液体介质；

干燥器(12)，其进口连通所述容器(11)的出烟口，用于过滤由所述容器(11)流出烟气中的水分；

低温气体分离器(13)，其进口连通所述干燥器(12)的过滤出口，用于根据组成烟气中不同气体组分物理特征的差异，采用低温分离技术将烟气中各气体液化分离。

2.如权利要求1所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括：

至少一个低温封闭储罐(14)，用于盛装经所述低温气体分离器(13)低温分离出的液态介质，并且各所述低温封闭储罐(14)与分离出的液态介质一一对应。

3.如权利要求1所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，所述容器(11)置于锅炉系统的引风机下游。

4.如权利要求1所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，所述容器(11)的液腔中的液体介质具体为水。

5.如权利要求2所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括：

曝气头，设置于所述液腔内部，所述曝气头的进口连通所述容器(11)本体上开设的进烟口。

6.如权利要求1至5任一项所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括：

绝热低温储罐(21)，用于存储液氧；

汽化器(22)，其汽化支路连通所述绝热低温储罐(21)和锅炉的燃烧送风风道；

流量控制阀(23)，设于所述汽化器(22)的出气管路，用于控制由所述绝热低温储氧罐(21)的出口流出的气化氧气流量。

7.如权利要求6所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，

所述流量控制阀(23)为电控阀；

氧气浓度传感器(26)，设置在送风风道中；和

控制器(25)，根据所述氧气浓度传感器(26)采取的氧气浓度信号，输出开度调节信号至所述电控阀的控制端口。

8.如权利要求7所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，

调压阀(24)，所述调压阀(24)设于所述汽化器的出口与所述流量控制阀(23)的连通管路。

9.如权利要求7所述的锅炉节能减排系统，其特征在于，所述控制器(25)为锅炉电控系统ECU。