CN206724139U - 一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，包括余热锅炉(6)、烟道(1)、烟囱(10)、第一水泵(2)和补水箱(3)，其特征在于，还包括板式换热器(8)、集汽缸(4)以及凝结水收集箱(7)；所述板式换热器设置于余热锅炉(6)和烟囱(10)之间的前端烟道中，板式换热器的软水出口与余热锅炉的给水管道相连，且余热锅炉的蒸汽管道出口连接集汽缸(4)，凝结水收集箱(7)设置于板式换热器的冷水口下方。通过在烟道内设置板式换热器，充分回收低温烟气余热，提高锅炉给水温度，提高燃气利用效率；回收烟气凝结水，作为锅炉补水，缓解西北地区缺水现象；防止冬天运行时，烟道、烟囱设备结冰现象，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于余热锅炉回收领域，特别涉及一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置。
背景技术
长期以来，水资源缺乏一直是西北地区社会经济发展的主要制约因素，同时也关系着城市居民的正常生活和社会安定。地表水过量开采，河流水污染日益严重，更加加剧了西北地区的水荒。严重缺水是西北目前最为突出的问题。据水利部门统计，西北人均日用量仅131L，远低于全国城市人均用水216.9L的水平。每逢夏季干旱，市区供水更加困难。
天然气作为一种优质、高效、清洁的锅炉燃料，在冬季采暖中得到越来越多使用。16年开始，西北某地区要求逐步关停燃煤锅炉，至16年供暖季，全部实现以天然气为主的清洁能源供热。在现场调研燃气锅炉烟气余热利用装置时，发现大多使用效果不理想。主要原因：1) 排烟温度高，烟气余热没充分利用；2)凝结水没能回收利用，随烟气排放至室外环境中或蒸汽在烟囱处凝结，侵蚀烟道、烟囱等。
由于天然气含有大量氢原子，因此燃烧后烟气中水蒸汽含量高，燃烧1m3天然气产生的烟气中实际水蒸气质量约为1.67kg/m3。当烟气低于露点时，烟气中水蒸汽发生凝结，余热锅炉的排烟中含有大量余热和水蒸气。目前大部分余热利用装置没有设置积水盒，烟囱底部也没有安装排凝结水设施，致使凝结水在烟道尾部、烟囱壁面大量渗出，侵蚀着烟道、烟囱壁面。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，其目的在于，克服现有技术中的余热锅炉排出的烟气温度和水汽能量的流失，产生的凝结水对烟道和烟囱产生侵蚀的问题。
一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，包括余热锅炉6、烟道1、烟囱10、第一水泵2和补水箱3，还包括板式换热器8、集汽缸4以及凝结水收集箱7；
所述板式换热器设置于余热锅炉6和烟囱10之间的前端烟道中，板式换热器的软水出口与余热锅炉的蒸汽管道相连，且余热锅炉的蒸汽管道出口连接集汽缸4，凝结水收集箱7设置于板式换热器的冷水口下方。
进一步地，还包括第二水泵9以及软水处理器5；
所述凝结水收集箱7、软水处理器5以及补水箱3依次通过管路连接，且凝结水收集箱7 和软水处理器器5之间设置有第二水泵9，补水箱与板式换热器相连。
进一步地，还包括设置于板式换热器的热气出口上方的蓄热罐。
利用蓄热罐收集余热，用于加热生活用水等；
一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置的工作过程如下：
步骤1：余热锅炉6排放的烟气先进入板式换热器8，同时，补水箱中的低温软水通过第一水泵送入板式换热器中，高温烟气与水换热后降温，烟气温度降低到45℃后通过烟囱10 排入大气，换热产生的高温软水送入余热锅炉6中，经余热锅炉中的蒸汽管道送至集汽缸4；
步骤2：降温后的烟气在板式换热器中形成的凝结水流入凝结水收集箱中。
所述凝结水收集箱中的水经第二水泵9泵入软水处理器5中，经软化处理后，输送至补水箱3中。
所述pH值检验装置对凝结水收集箱中的凝结水进行检验。
通过在板式换热器的热气出口上设置蓄热罐收集余热，将产生的余热通过蓄热罐收集后，用于加热生活用水等。
有益效果
本实用新型提供了一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，包括余热锅炉6、烟道 1、烟囱10、第一水泵2和补水箱3，还包括板式换热器8、集汽缸4以及凝结水收集箱7；所述板式换热器设置于余热锅炉6和烟囱10之间的前端烟道中，板式换热器的软水出口与余热锅炉的蒸汽管道相连，且余热锅炉的蒸汽管道出口连接集汽缸4，凝结水收集箱7设置于板式换热器的冷水口下方。通过对余热锅炉中的烟气成分进行大量的研究分析，发现余热锅炉中的烟气所含的热量被浪费，在烟道内设置板式换热器，充分回收低温烟气余热，加热生活用水，提高燃气利用效率，增加余热锅炉蒸汽量；同时，发现烟气经过板式换热器后能够产生凝结水，并设置凝结水收集箱回收烟气凝结水，作为锅炉补水，极大的回收了烟气中所含的热量和水量，缓解西北地区缺水现象；防止冬天运行时，烟道、烟囱设备结冰现象，延迟其使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型所述装置的结构示意图；
图2为本实用新型的工作流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步地说明。
如图1所示，一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，包括余热锅炉6、烟道1、烟囱10、第一水泵2和补水箱3，还包括板式换热器8、集汽缸4以及凝结水收集箱7；
所述板式换热器设置于余热锅炉6和烟囱10之间的前端烟道中，板式换热器的软水出口与余热锅炉的蒸汽管道相连，且余热锅炉的蒸汽管道出口连接集汽缸4，凝结水收集箱7设置于板式换热器的冷水口下方。
还包括第二水泵9以及软水处理器5；所述凝结水收集箱7、软水处理器5以及补水箱3 依次通过管路连接，且凝结水收集箱7和软水处理器器5之间设置有第二水泵9，补水箱与板式换热器相连。
利用蓄热罐收集余热，用于加热生活用水等；还包括设置于板式换热器的热气出口上方的蓄热罐。
如图2所示，一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置的工作过程如下：
步骤1：余热锅炉6排放的烟气先进入板式换热器8，同时，补水箱中的低温软水通过第一水泵送入板式换热器中，高温烟气与低温软水换热后降温，烟气温度降低到45℃后通过烟囱10排入大气，换热产生的高温软水送入余热锅炉6中，经余热锅炉中的蒸汽管道送至集汽缸4；
步骤2：降温后的烟气在板式换热器中形成的凝结水流入凝结水收集箱中。
所述凝结水收集箱中的水经第二水泵9泵入软水处理器5中，经软化处理后，输送至补水箱3中。
所述pH值检验装置对凝结水收集箱中的凝结水进行检验。
通过在板式换热器的热气出口上设置蓄热罐收集余热。
将产生的余热通过蓄热罐收集后，用于加热生活用水等。
在本实例中，首先对余热锅炉排烟组分、烟气的水蒸气进行分析说明如下
1.余热锅炉排烟组分；
天然气燃烧产生大量烟气，理论烟气组分有CO2、SO2、N2和H2O。由于天然气燃烧需要大量空气助燃，为保证燃烧，上游燃烧室空燃比α一般控制在1.1～1.3。这样实际烟气量还含有过剩的O2。由于天然气组分不含有H2S，因此实际烟气组分为CO2、N2、H2O和O2。下面根据表1的天然气组分，计算燃烧1m3天然气产生的实际烟气量。
表1天然气燃烧实际烟气量计算表
注：燃气饱和含湿量取dg＝10g/m3，当地冬季空气含湿量da＝6.5g/m3，过量空气系数α取 1.2。
2.烟气的水蒸气
由于天然气组分不含硫，所以烟气露点温度就等于烟气水露点温度，根据天然气燃烧产物中水蒸汽容积占烟气容积的份额，可求得烟气水露点温度。在烟气为常压时，烟气水露点温度和水蒸气关系见表2。
表2烟气水露点温度和水蒸汽含量(体积百分比)的关系表
| 烟气水蒸汽含量/％ | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 50 |
| 烟气水露点温度/℃ | 32.3 | 45.6 | 53.7 | 59.7 | 68.7 | 80.9 |
由上表可知，某分布式能源系统天然气燃烧后，烟气中水蒸汽含量为2.134/2.92＝16.5％，由插值法求得烟气水露点温度为55.5℃。
标态下水蒸气密度ρ＝0.833kg/m3。每立方烟气中水蒸气质量MH2O计算如下。
MH2O＝VH2O×ρH2O＝2.134×0.833＝1.778kg/m3
当烟气低于露点时，烟气中水蒸汽发生凝结。烟气中由对应温度下的水蒸气饱和分压力可以得到凝结率，由不同烟温下凝结率×MH2O得到不同烟温下燃烧1m3天然气产生烟气中的凝结水量，见表3。
表3不同烟温下的水蒸汽凝结率和凝结水量关系表
| 排烟温度/℃ | 55 | 50 | 45 | 40 | 30 | 20 |
| 凝结率/％ | 0.143 | 0.354 | 0.514 | 0.635 | 0.797 | 0.890 |
| 凝结水量/kg/m3) | 0.254 | 0.629 | 0.914 | 1.129 | 1.417 | 1.582 |
西北某地区一套15MW燃气轮机与余热锅炉配套的分布式供能系统，未采用烟气凝结水回收措施前，烟囱排烟温度在90℃左右，设备处有凝结水渗出，室外烟囱周边有结冰现象，不但烟气中凝结水的热量未得到利用，还侵蚀着设备，烟囱基础。
结合目前余热锅炉烟气利用存在的问题，在采用烟气凝结水回收措施后，最终烟囱排烟温度约为45℃，每小时可节约一次供水系统补水量4.57t，余热回收量为775kJ/m3，余热锅炉补水温升2.7℃。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置，包括余热锅炉(6)、烟道(1)、烟囱(10)、第一水泵(2)和补水箱(3)，其特征在于，还包括板式换热器(8)、集汽缸(4)以及凝结水收集箱(7)；
所述板式换热器设置于余热锅炉(6)和烟囱(10)之间的前端烟道中，板式换热器的软水出口与余热锅炉的给水管道相连，且余热锅炉的蒸汽管道出口连接集汽缸(4)，凝结水收集箱(7)设置于板式换热器的冷水口下方。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二水泵(9)以及软水处理器(5)；
所述凝结水收集箱(7)、软水处理器(5)以及补水箱(3)依次通过管路连接，且凝结水收集箱(7)和软水处理器(5)之间设置有第二水泵(9)，补水箱与板式换热器相连。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括设置于板式换热器的热气出口上方的蓄热罐。
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| CN201720586647.6U CN206724139U (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置 |
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| CN107013901A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-04 | 湖南泰通电力科技有限公司 | 一种基于余热锅炉低温烟气的凝结水回收装置及方法 |
| CN108195216A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-06-22 | 李宜立 | 烟气中水汽和余热利用装置及其工艺 |
| CN109510511A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-03-22 | 湖南泰通能源管理股份有限公司 | 一种基于半导体温差发电的尾气余热转换装置及方法 |
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