CN210197333U - 一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气‑蒸汽联合机组余热锅炉烟气利用技术，特别是一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其结构要点在于，包括有喷淋系统、换热系统和排烟装置；喷淋系统包括有烟气通道、喷淋混合器以及安装在烟气通道内的多个雾化喷嘴，烟气通道连通烟囱和喷淋混合器；换热系统包括有冷凝换热器和热媒体循环泵，冷凝换热器中设置有表面换热器，该表面换热器通过热媒体循环泵与热用户的热媒体系统连接并形成循环回路；冷凝换热器位于喷淋混合器上方并连通；排烟装置包括排烟通道和引风机，排烟通道连通冷凝换热器和烟囱，引风机安装于排烟通道内。本实用新型优点在于：能够提供清洁热媒体、提高燃料利用效率、避免能量浪费和环境污染。

Description

一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种燃气-蒸汽联合机组余热锅炉烟气利用技术，特别是一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，在替代煤炭以改善空气质量方面具有优势：一方面，天然气利用效率普遍高于燃煤；另一方面，天然气燃烧产生的污染相比煤炭明显要低。目前的大型蒸汽轮机与燃气轮机组成燃气—蒸汽联合循环机组整体发电效率可高达60％左右。然而，机组余热锅炉排烟温度一般在90℃左右，这一部分烟气余热也是一个潜力很大的资源，余热锅炉烟气的排放既浪费了大量能源，又造成严重的环境热污染。

目前对于这部分烟气余热的利用主要采用的是直接接触式换热器，将烟气通过喷淋水降温，再将喷淋水供给热用户进行利用。然而，这种换热器提供给用户的喷淋水是具有十分强的腐蚀性，因此整个系统设备及热用户侧管道都需要进行防腐处理。若热用户需要清洁的热水，则还需要增加一级普通换热器，使得整个系统效率降低。同时直接接触式换热器在对烟气喷水形成饱和湿烟气之后，并没有对这部分饱和湿烟气中的水蒸汽汽化潜热进行回收利用，浪费了大量的能量。

发明内容

本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种充分利用烟气余热、提高燃料利用效率、避免能量浪费和环境污染的高效喷水冷凝式烟气余热利用系统。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：

一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其结构要点在于，包括有喷淋系统、换热系统和排烟装置；喷淋系统包括有烟气通道、喷淋混合器以及安装在烟气通道内的多个雾化喷嘴，雾化喷嘴连接补水管道；烟气通道的进口与烟囱连通并位于烟囱后端，烟气通道的出口连通喷淋混合器；换热系统包括有冷凝换热器和热媒体循环泵，冷凝换热器中设置有表面换热器，该表面换热器通过热媒体循环泵与热用户的热媒体系统连接并形成循环回路；冷凝换热器位于喷淋混合器上方，并与喷淋换热器在空间上连通；排烟装置包括排烟通道和引风机，排烟通道连通冷凝换热器和烟囱，引风机安装于排烟通道内，将冷凝换热器中的烟气排到烟囱中。

锅炉出口烟气进入烟囱后，引一部分烟气进入喷淋系统，首先在经过烟气通道时，与雾化喷嘴喷出的雾化水滴在水平烟道内开始混合，低温水滴吸收高温烟气的热量后温度升高，发生气化形成水蒸汽，同时高温烟气温度降低，烟气与水滴的混合物继续在喷淋混合器内流动混合均匀，最终烟气与水滴在喷淋混合器中充分换热，形成湿饱和烟气。湿饱和烟气从喷淋混合器出口进入冷凝换热器，与冷凝换热器中的表面换热器接触，湿饱和烟气中的饱和水蒸汽遇冷发生液化，释放大量气化潜热，此热量被表面换热器内的热媒体吸收；带有热量的清洁热媒体再通过热媒体循环泵提供给热用户。在冷凝换热器中换热后的烟气从顶部出口进入排烟通道，在引风机作用下送回烟囱与原烟气一起排放。

本实用新型采用间接的二次换热方式，将烟气热量转化为水蒸汽的汽化潜热后再通过换热器将热量置换出来，实现了锅炉排烟与冷凝换热器之间的高效换热，可将烟气温度降低至露点温度以下，同时产生出无腐蚀的热媒体；解决了直接接触式换热器热媒体腐蚀性问题，且布置灵活，对燃机出力及效率无影响，能够为各种热用户提供大量清洁的低温热介质，有效提高了燃料的利用率，避免了能量浪费和环境污染。

本实用新型可以进一步具体为：

所述喷淋系统中还包括有一烟气扰动装置，其安装于喷淋混合器中。

所述烟气扰动装置或者为一种挡板，或者为旋转叶片。

所述烟气扰动装置用于扰动喷淋混合器中的烟气和水滴，使得二者在喷淋混合器中能够充分换热，形成湿饱和烟气，以更有利于提高换热效率。

喷淋混合器的下方设置有一集水箱，集水箱通过喷淋水循环泵连接到雾化喷嘴的补水管道中。

在冷凝换热器表面冷凝下来的水将落回喷淋混合器，另外雾化喷嘴喷出的水滴未能和烟气换热汽化的也将落入喷淋混合器，最终这些水都集中到集水箱中，通过喷淋水循环泵进入雾化喷嘴的补水系统中，补充系统喷淋水，从而形成喷淋水循环回路。另一部分，集水箱可在底部设置排污口，定期将集水箱中的喷淋水进行清洁排放。

换热系统中的表面换热器或者为管式表面换热器，或者为板式表面换热器。

表面换热器中循环有热媒体，如清洁水等，通过接触高温湿饱和烟气，吸收湿饱和烟气释放的气化潜热，从而获得带有热量的热媒体，以供给热用户使用。

综上所述，本实用新型提供了一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，将烟气热量转化为水蒸汽的汽化潜热后再通过换热器将热量置换出来，可将烟气温度降低至露点温度以下，同时产生出无腐蚀的热媒体，实现了锅炉排烟与冷凝换热器之间的高效换热，解决了直接接触式换热器热媒体腐蚀性问题，高效地回收了余热锅炉排烟中的热量，且布置灵活，对燃机出力及效率无影响，可为各种热用户提供大量清洁的低温热介质，有效提高了燃料的利用率。

附图说明

图1为本实用新型所述高效喷水冷凝式烟气余热利用系统的系统结构示意图；图中系统内箭头标示为烟气走向。

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1，一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，包括有喷淋系统、换热系统和排烟装置，具体如下：

喷淋系统包括有烟气通道1、喷淋混合器2、安装于喷淋混合器中的烟气扰动装置3以及安装在烟气通道内的多个雾化喷嘴4，雾化喷嘴4为高压喷嘴，通过补水管道5连接到补水系统；所述烟气扰动装置3或者为一种挡板，或者为旋转叶片（为图示）；烟气通道1的进口与烟囱连通并位于烟囱后端，烟气通道1的出口连通喷淋混合器2，喷淋混合器2的下方设置有一集水箱6，集水箱6通过一喷淋水循环泵7连接到雾化喷嘴4的补水管道5中，与喷淋系统构成喷淋水循环回路；集水箱6下方设置有排污口。

换热系统包括有冷凝换热器8和热媒体循环泵9，冷凝换热器8中设置有表面换热器10，该表面换热器10或者为管式表面换热器（为图示），或者为板式表面换热器，其内循环有热媒体，表面换热器10通过热媒体循环泵9与热用户的热媒体系统连接并形成热媒体循环回路；冷凝换热器8位于喷淋混合器2上方，并与喷淋换热器2在空间上连通，即冷凝换热器8的进烟口与喷淋混合器2排烟口连接并连通；

排烟装置包括排烟通道11和引风机12，排烟通道11连通冷凝换热器8和烟囱，引风机12安装于排烟通道11内，将冷凝换热器8中的烟气排到烟囱中。

以热用户为LNG气化系统为例：

LNG厂站一体化的燃气-蒸汽联合循环电厂，余热锅炉尾部排烟温度为90℃，烟气的露点温度为50℃，喷淋水的温度为5℃。烟气进入烟囱后，一部分烟气经由水平烟气通道进入喷淋混合器，在此过程中高压雾化喷嘴所喷出喷淋水与烟气充分混合，喷淋水吸收烟气热量发生气化，当烟气与喷淋水混合物温度达到50℃时，产生了湿饱和烟气。湿饱和烟气随后进入冷凝换热器，冷凝换热器管内的表面换热器中的热媒体为水，其进口温度为5℃。湿饱和烟气与表面换热器接触后温度开始降低，湿饱和烟气中的饱和蒸汽由于温度低于露点温度开始发生凝结，凝结过程释放大量汽化潜热，此热量被表面换热器中的水吸收，最终产生47℃左右的清洁热水，该清洁热水可用于LNG的气化。在冷凝换热器中换热后的烟气在引风机作用下通过排烟通道送回烟囱。本实用新型还可根据实际清洁热水的需求量调整进入系统的烟气量，运行灵活稳定。

本实用新型未述部分与现有技术相同。

Claims (5)

1.一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其特征在于，包括有喷淋系统、换热系统和排烟装置；喷淋系统包括有烟气通道、喷淋混合器以及安装在烟气通道内的多个雾化喷嘴，雾化喷嘴连接补水管道；烟气通道的进口与烟囱连通并位于烟囱后端，烟气通道的出口连通喷淋混合器；换热系统包括有冷凝换热器和热媒体循环泵，冷凝换热器中设置有表面换热器，该表面换热器通过热媒体循环泵与热用户的热媒体系统连接并形成循环回路；冷凝换热器位于喷淋混合器上方，并与喷淋换热器在空间上连通；排烟装置包括排烟通道和引风机，排烟通道连通冷凝换热器和烟囱，引风机安装于排烟通道内，将冷凝换热器中的烟气排到烟囱中。

2.根据权利要求1所述的一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其特征在于，所述喷淋系统中还包括有一烟气扰动装置，其安装于喷淋混合器中。

3.根据权利要求2所述的一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其特征在于，所述烟气扰动装置或者为一种挡板，或者为旋转叶片。

4.根据权利要求1所述的一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其特征在于，喷淋混合器的下方设置有一集水箱，集水箱通过喷淋水循环泵连接到雾化喷嘴的补水管道中。

5.根据权利要求1所述的一种高效喷水冷凝式烟气余热利用系统，其特征在于，换热系统中的表面换热器或者为管式表面换热器，或者为板式表面换热器。

Images