CN217031243U

CN217031243U - 一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置

Info

Publication number: CN217031243U
Application number: CN202220779756.0U
Authority: CN
Inventors: 于新莹; 段润泽
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2032-03-30

Abstract

本实用新型公开了一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，包括锅炉本体、气水换热器、废气过滤器、沸石转轮分子筛、预热换热器、脱附换热器和催化燃烧器；锅炉本体与气水换热器连接，气水换热器经过废气过滤器与沸石转轮分子筛连通；沸石转轮分子筛包括脱附区、冷却区和吸附区，冷却区的出气端与脱附换热器连通，脱附区同时与脱附换热器和预热换热器连通，预热换热器与催化燃烧器连通，催化燃烧器与脱附换热器连通。该装置通过气水换热器实现了锅炉废气余热回收利用；通过沸石转轮分子筛、预热换热器、脱附换热器、催化燃烧器的配合使用，可对废气进行净化处理，使排放符合环保要求，减少安全隐患。

Description

一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置

技术领域

本实用新型涉及废气预热回收技术领域，特别涉及一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置。

背景技术

目前工业锅炉是我国主要的热能动力设备，随着我国经济快速发展，能源消耗日益增加，城市大气质量日益恶化的问题越发突出。近年来通常使用的燃烧设备主要存在的问题是燃烧不充分，蒸汽锅炉在使用时，炉体的烟气出口排出的烟气直接排到炉体外，导致工业锅炉能耗高、污染高。锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染，另一方面是过高的排烟温度；炉体排出烟气的温度较高，温度较高烟气含有大量的热能，直接排放容易造成资源浪费。现有技术中的锅炉废气余热利用率较低，而且烟气中CO浓度偏高，还含有少量的SOx、NOx等有害物质，直接将烟气排放至大气中，会形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O₃)等二次污染物的重要前体物，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题，会对环境造成污染，不利于环保，存在安全隐患。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，能够有效解决现有锅炉废气余热利用率低、直接排放容易造成环境污染的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，包括锅炉本体和气水换热器；其特征在于，该装置还包括废气过滤器、沸石转轮分子筛、预热换热器、脱附换热器和催化燃烧器；

所述锅炉本体的废气出口经过排气风机与气水换热器的进气端相连，气水换热器的进水口和出水口分别与外界冷水水源和外部热水储存器连接；气水换热器的出气端与废气过滤器的进气端连通，废气过滤器的出气端与沸石转轮分子筛连通；所述沸石转轮分子筛包括脱附区、冷却区和吸附区，冷却区和吸附区的进气端分别与废气过滤器的排气端连通，吸附区的出气端经过吸附风机与排气烟囱连通；冷却区的出气端与脱附换热器的冷端进气口连通，脱附换热器的冷端出气口与脱附区的进气端连通，脱附区的出气端经过引风机与预热换热器的冷端进气口连通，预热换热器的冷端出气口与催化燃烧器的进气端连通，预热换热器的热端出气口与排气烟囱相连，催化燃烧器的出气端与脱附换热器的热端进气口连通，脱附换热器的热端出气口与预热换热器的热端进气口相连。

所述催化燃烧器为箱体结构，催化燃烧器的进气端和出气端分别位于顶部和底部，催化燃烧器的上部设有水平隔板，将催化燃烧器的上、下部空间分为燃烧腔室和催化腔室，水平隔板远离催化燃烧器进气端的一端与催化燃烧器的内壁间隔一段距离，使燃烧腔室与催化腔室连通；燃烧腔室内设有加热器，催化腔室内设有催化床。

所述催化床由多层蜂窝陶瓷结构构成，每层蜂窝陶瓷结构均采用催化剂制成。

所述废气过滤器内沿气流方向依次安装有初效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网，初效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网的目数分别为400、800和2000。

所述预热换热器和脱附换热器均为不锈钢材质，均采用板式逆流换热结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过在锅炉本体的废气出口安装气水换热器，使废气进入气水换热器后，利用高温废气对通过水泵抽入气水换热器内的冷水水源进行热交换，冷水吸收热量后成为热水，再将热水通过排水管输送至外部热水储存器中供生产线使用，实现废气余热的回收再利用，如将热水输送至动力蒸汽锅炉中，以使动力蒸汽锅炉直接对热水加热，大大减少动力蒸汽锅炉的能源消耗，大幅节约能源，实现了锅炉废气余热回收利用。通过采用沸石转轮分子筛、预热换热器、脱附换热器、催化燃烧器的配合使用，可对废气进行脱硫、除尘除雾、脱硝处理，以去除废气中的CO、SOx、NOx等有害物质，便于废气经过余热回收处理后直接排放至大气中，使排放到大气中的废气符合环保要求，避免造成环境污染，减少安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中：1、锅炉本体；2、气水换热器；3、废气过滤器；4、沸石转轮分子筛；5、预热换热器；6、脱附换热器；7、催化燃烧器；8、排气风机；9、进水管；10、出水管；11、水泵；12、吸附风机；13、排气烟囱；14、引风机；15、第一冷端进气口；16、第一冷端出气口；17、第一热端进气口；18、第一热端出气口；19、第二冷端进气口；20、第二冷端出气口；21、第二热端进气口；22、第二热端出气口；23、加热器；24、催化床；

301、初效过滤网；302、高效过滤网；303、活性炭过滤网；401、脱附区；402、冷却区；403、吸附区。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

请参见图1，本实用新型为一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置(简称装置)，包括锅炉本体1、气水换热器2、废气过滤器3、沸石转轮分子筛4、预热换热器5、脱附换热器6和催化燃烧器7；

所述锅炉本体1顶部的废气出口安装有排气风机8，排气风机8的进气口与锅炉本体1内部连通，排气风机8的排气口与气水换热器2的进气端相连；所述气水换热器2上还设有进水口和出水口，其中进水口连接有进水管9，出水口连接有出水管10，出水管10与外部热水储存器(图中未画出)连接；所述进水管9上设有水泵11，水泵11的进水端与外界冷水水源连通，水泵11的出水端与进水管9连接；

气水换热器2的出气端与废气过滤器3的进气端连通，废气过滤器3的出气端与沸石转轮分子筛4连通；所述沸石转轮分子筛4包括脱附区401、冷却区402和吸附区403，其中冷却区402和吸附区403的进气端分别通过管路与废气过滤器3的排气端连通，吸附区403的出气端通过管路与吸附风机12的进风口连通，吸附风机12的出风口与排气烟囱13连通；冷却区402的出气端通过管路与脱附换热器6的第二冷端进气口19连通，脱附换热器6的第二冷端出气口20通过管路与脱附区401的进气端连通，脱附区401的出气端与引风机14的进风口连接，引风机14的出风口通过管路与预热换热器5的第一冷端进气口15连通，预热换热器5的第一冷端出气口16通过管路与催化燃烧器7的进气端连通，预热换热器5的第一热端出气口18与排气烟囱13相连，催化燃烧器7的出气端通过管路与脱附换热器6的第二热端进气口21连通，脱附换热器6的第二热端出气口22通过管路与预热换热器5的第一热端进气口17相连；通过废气过滤器3通过沸石转轮分子筛4、预热换热器5、脱附换热器6和催化燃烧器7的配合使用，可对废气进行脱硫、除尘除雾、脱硝处理，以去除废气中的CO、SOx、NOx等有害物质，使废气余热回收处理后能直接排放至大气中，排放符合环保要求。

具体地，预热换热器5采用不锈钢材质制成，该预热换热器5采用板式逆流换热结构，该结构可以使气气间接换热的效率最高；预热换热器5的顶部和底部分别设有第一冷端进气口15和第一冷端出气口16，上部和下部分别设有第一热端出气口18和第一热端进气口17；所述第一冷端进气口15通过管路与引风机14的出风口连通，第一冷端出气口16通过管路与催化燃烧器7的进气端连通；第一热端进气口17通过管路与脱附换热器6的第二热端出气口22连通，第一热端出气口18通过管路与排气烟囱13连通。

具体地，脱附换热器6为不锈钢材质，该脱附换热器6采用板式逆流换热结构，这是气气间接换热效率最高的方式；脱附换热器6上设有第二冷端进气口19、第二冷端出气口20、第二热端进气口21和第二热端出气口22；所述第二冷端进气口19通过管路与沸石转轮分子筛4的冷却区402连通，第二冷端出气口20通过管路与沸石转轮分子筛4的的脱附区401连通；所述第二热端进气口21通过管路与催化燃烧器7的出气端连通，第二热端出气口22通过管路与预热换热器5上的第一热端进气口17连通。

具体地，催化燃烧器7为箱体结构，催化燃烧器7的进气端和出气端分别位于顶部和底部，催化燃烧器7的上部设有水平隔板，将催化燃烧器7的上、下部空间分为燃烧腔室和催化腔室，水平隔板远离催化燃烧器7进气端的一端与催化燃烧器7的内壁间隔一段距离，使燃烧腔室与催化腔室连通；所述燃烧腔室内设有加热器23，催化腔室内设有催化床24；加热器23具备供热负荷调节能力，采用电加热或天然气加热，通过加热器23对经过预热换热器5换热后的低温废气进行加热焚烧，焚烧后的废气进入催化床24中，催化床24由多层蜂窝陶瓷结构组成，每层蜂窝陶瓷结构都采用催化剂制成，对废气中的硫、氮氧化物进行催化氧化，实现脱硫、脱硝处理，处理后的废气预热进入脱附换热器6中进行换热，从而大幅降低运行能耗。

具体地，废气过滤器3内沿气流方向依次安装有初效过滤网301、高效过滤网302和活性炭过滤网303，其中初效过滤网301和高效过滤网302主要用于过滤粉尘和颗粒物，活性炭过滤网303主要用于滤出高沸点物质，保障沸石转轮分子筛4的安全；初效过滤网301、高效过滤网302和活性炭过滤网303的目数分别为400、800、2000。

本实用新型的工作原理和工作流程是：

通过排气风机8将锅炉本体1内产生的高温废气输入到气水换热器2内，并通过水泵11将外部冷水水源抽入气水换热器2内进行热交换，冷水吸收热量后成为热水，再通过出水管10将热水输送至外部热水储存器中供生产线使用，如将热水输送至动力蒸汽锅炉中，以使动力蒸汽锅炉直接对热水加热，大大减少动力蒸汽锅炉的能源消耗，大幅节约能源，实现锅炉本体1中废气余热回收利用；高温废气在气水换热器2中换热后成为低温废气，低温废气进入废气过滤器3中，低温废气中的颗粒物被过滤，过滤后的废气进入沸石转轮分子筛4的冷却区402和吸附区403，经过吸附区403吸附处理后的废气通过吸附风机12进入排气烟囱13中，进而排入大气中；经过冷却区402后的低温废气进入脱附换热器6中进行换热，换热后的高温废气进入沸石转轮分子筛4的脱附区401，使吸附的颗粒物脱附，保证沸石转轮分子筛4循环工作；脱附后的废气通过引风机14从第一冷端进气口15进入预热换热器5内进行预热，预热后的废气通过第一冷端出气口16进入催化燃烧器7内，废气在催化燃烧器7内催化燃烧，以去除废气中的CO、SOx、NOx等有害物质；燃烧产生的废气通过管路从第二热端进气口21进入脱附换热器6内，用于对冷却区402输入脱附换热器6内的废气进行加热，加热后的废气通过第二冷端出气口20输入脱附区401内，为脱附作用提供热量，提高脱附效率；脱附换热器6内的废气由第二热端出气口22排出，并通过管路由第一热端进气口17进入预热换热器5内，便于对引风机14输入到预热换热器5内的废气进行预热，充分利用了燃烧后的高温废气热量，实现了有限资源的最大利用。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上面对本实用新型的较佳实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，包括锅炉本体和气水换热器；其特征在于，该装置还包括废气过滤器、沸石转轮分子筛、预热换热器、脱附换热器和催化燃烧器；

2.根据权利要求1所述的节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，其特征在于，所述催化燃烧器为箱体结构，催化燃烧器的进气端和出气端分别位于顶部和底部，催化燃烧器的上部设有水平隔板，将催化燃烧器的上、下部空间分为燃烧腔室和催化腔室，水平隔板远离催化燃烧器进气端的一端与催化燃烧器的内壁间隔一段距离，使燃烧腔室与催化腔室连通；燃烧腔室内设有加热器，催化腔室内设有催化床。

3.根据权利要求2所述的节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，其特征在于，所述催化床由多层蜂窝陶瓷结构构成，每层蜂窝陶瓷结构均采用催化剂制成。

4.根据权利要求1所述的节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，其特征在于，所述废气过滤器内沿气流方向依次安装有初效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网，初效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网的目数分别为400、800和2000。

5.根据权利要求1所述的节能减排的锅炉废气余热回收利用装置，其特征在于，所述预热换热器和脱附换热器均为不锈钢材质，均采用板式逆流换热结构。