一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统及方法技术方案

一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统及方法，属于含尘烟气与废气的热能回收与深度净化技术领域。该系统包括加药高位水箱、间壁式换热器、降膜冷凝吸收器和沉降换热器。间壁式换热器上设有系统烟气入口和系统外循环水出口，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器相连；沉降换热器布置在降膜冷凝吸收器的下面；在降膜孔网上部布置有布水器。本发明专利技术集含尘烟气与尾气的余热高效回收、除尘和烟气脱硫净化等于一体，不涉及循环水喷淋部件，无需外部温度控制装置，可直接将烟气尾气调节到湿法脱硫的最佳条件，实现了烟气尾气的高效降膜脱硫；具有系统运行可靠、能耗少、烟气流动阻力小、深度脱硫和除尘成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统及方法
本专利技术涉及一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统及方法，属于烟气余热利用及深度净化处理
，可用于燃煤、燃油供热供电锅炉及工业锅炉烟气中普通方式除尘后的复杂成分烟气的热能回收与净化。
技术介绍
目前燃煤、燃油和一些气体燃料在供热供电锅炉、工业锅炉炉窑烟气中通常含有大量固体颗粒物、SOx和NOx、水蒸气等，固体颗粒物经由静电除尘、布袋除尘等技术将绝大部分粉尘去除，还有一小部分粉尘未被去除，需要深化除尘。另一方面此类设备排烟温度仍较高，约120～150℃，且烟气中水蒸气的含量远高于周围大气环境中水蒸气的含量，使得烟气含有大量的显热和潜热，若将烟温大幅度降低到露点以下，可同时回收烟气的显热和潜热，提高燃料燃烧的热效率，烟气冷凝还有助于创造较好的硫酸和硝酸冷凝脱除条件。我国通常的湿法脱硫过程能耗高、用药多以及经济性较差的原因之一就是降温脱硫，且此过程中烟气余热不回收利用，其原因有：①含尘烟气冷凝会在换热面上形成泥和垢；②高硫烟气腐蚀设备；③脱硫后烟气温度降低，余热回收潜力减小。因此，目前含尘烟气余热利用还主要集中于中高温烟气余热利用。对于此类180℃以下的低温烟气利用有如下三个方面问题需要解决：①烟气余热深度高效、经济回收；②烟气的深度除尘净化；③烟气的经济高效脱硫脱硝处理。对燃气锅炉的烟气尾气，已公开的技术主要采用间壁式换热器将烟气余热传递给循环水、空气或载冷剂，如CN204345685U公开了直燃机余热回收装置，将燃气燃烧后的烟气尾气与螺旋散热叶片热交换实现余热回收。CN104456610A、CN104456610A以及CN204285583U通过热泵将烟气余热回收；CN104359314A采用热交换器用高温烟气加热空气，CN204372901U公开了一机(烟气加热空气或水的)两用的烟气余热回收装置，CN104329974A提出了烟气余热回收热管式气-水换热器，CN102777886A、CN203980639U采用换热器将烟气余热分阶段地传递给水而实现烟气余热回收；此外，CN101398181A通过喷嘴喷淋方式将水变成水雾，实现水雾与烟气直接接触换热而进行余热回收。对燃油锅炉的烟气尾气，余热回收主要采用间壁式换热器将烟气余热传递给循环水。专利文献CN101922702A公开了一种燃气燃油锅炉烟气余热回收装置及系统，采用软水加热器将烟气余热回收；专利文献CN201449169U和CN101592444A提出一种用于燃气和燃油锅炉烟气余热回收的波面热板型节能器，利用波面热板型燃气和燃油锅炉烟气冷凝余热回收节能器将余热回收。此外，采用非金属代替金属材料能避免金属腐蚀问题，如CN201510004641公开了玻璃管代替传统金属管进行换热的方法，有效地避免了金属材料易受烟气腐蚀由于燃油燃气尾气含尘量较少，采用间壁式换热器实现烟气和冷一侧循环水或锅炉燃烧用空气进行加热的方式实现烟气余热回收。对燃煤锅炉烟气尾气，一种方案是仍然采用间壁式换热器将烟气余热回收，间壁式换热器是金属材料或非金属材料，如CN202532512U、CN202432505U和CN102200288A都采用金属换热器或换热管的形式实现烟气的余热回收。然而，由于煤炭燃料燃烧时会产生大量的烟尘，即便经过有效过滤后，烟气中仍然会产生较多的烟尘，需要考虑烟气降温时产生冷凝水中含有烟尘，如CN104676619A公开了一种燃气锅炉烟囱与喷淋式烟气余热回收组件二合一的装置，采用喷嘴喷淋方式将冷却水喷洒在多层耐高温的可旋百叶式不锈钢填料上，从而实现烟气余热回收。CN201216155824.9利用喷淋的方式将烟气余热回收，CN201410397374选用喷淋组件将水喷淋到大比表面积的填料上并与烟气接触换热。然而，在喷淋水吸热时，很少考虑了因水中含有烟尘而堵塞喷嘴以及外部烟尘在喷嘴附近凝结而致使喷嘴喷洒失效及长期腐蚀问题，针对这个问题专利技术CN201320198802则设置了冲洗喷淋装置，在原有喷淋设计的基础上增加了定期除垢措施。在上述喷雾或冲洗喷淋装置都需要较大功耗或喷嘴易经常性堵塞。此外，CN102407070A提供了一种降膜式烟气尾气余热回收的装置，能够有效地兼顾气体净化，对燃油燃气锅炉尾气余热回收和净化处理较好，然而在SOx和烟尘含量较高的燃煤烟气或废气的余热回收和净化处理方面仍存在不足，此时水膜湿法吸收脱硫工艺需要较多的脱硫药剂，同时，间壁式换热器直接埋置在沉降池底部，当烟尘污泥较多时必然要通过增加装置高度来获得沉淀缓冲所需的空间，此外，该专利技术的直接降膜吸收烟气热能的方法，会使水部分地向高温低湿的烟气尾气中蒸发，致使高品位热能回收效果差。综上所述，已有技术仅局限于对烟气热回收和脱硫脱硝的现有技术组合，而针对含尘量较大的烟气尾气余热回收，仍需要一种兼顾高效余热回收、烟气深度净化的综合处理方案，同时需兼顾系统运行低功耗性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供在燃煤锅炉与工业等领域中含尘烟气与废气的热能回收与净化的一体化系统及方法，以期实现含尘烟气的深度除尘、高效热回收和净化脱硫的目标。本专利技术的技术方案如下：一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于，该系统包括加药高位水箱、间壁式换热器、至少一级降膜冷凝吸收器和沉降换热器；所述的间壁式换热器上设有系统烟气入口和系统外循环水出口，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器相连；所述的沉降换热器布置在降膜冷凝吸收器的下面；每级降膜冷凝吸收器内沿烟气流向依次布置烟气分配器、多个降膜孔网、挡水板和系统烟气出口，在降膜孔网上部布置有布水器；所述的加药高位水箱布置在布水器的顶部；所述的沉降换热器含有沉降模块、外置盘管模块、池式盘管模块和循环水供水模块；所述的外置盘管模块布置在沉降模块的下部，外置盘管模块的外壁面上设有嵌入式螺旋盘管，在外置盘管模块上布置有系统排污口和系统外循环水入口；间壁式换热器的排污口以及降膜冷凝吸收器的排水口分别通过管路与所述的沉降模块连接；循环水供水模块通过循环水泵和管路与加药高位水箱相连。本专利技术的另一技术特征在于：所述的间壁式换热器沿着烟气流动方向布置，且与水平面倾斜5°～25°的夹角。优选地，上述技术方案中，所述的烟气分配器采用引流板结构。优选地，上述技术方案中，所述多个降膜孔网中，相邻两个降膜孔网的间距范围为0.5～10cm，降膜孔网上的网孔呈均匀的菱形结构，菱形的两个锐角布置在竖直方向，菱形的两个钝角布置在水平方向。本专利技术提供的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)烟气尾气由系统烟气入口进入间壁式换热器并与来自沉降换热器的外循环水进行热交换，烟气温度从100-250℃降至75～110℃后进入降膜冷凝吸收器中，在降膜冷凝吸收器内烟气经过烟气分配器进行重新组织气流；2)循环水供水模块通过循环水泵将水送入加药高位水箱中，在加药高位水箱中水与脱硫药剂充分混合后依靠重力经管道流入布水器中，布水器将水均匀分布到多个降膜孔网上，在重力作用下水在降膜孔网上形成过冷水膜；3)来自间壁式换热器内的烟气穿入降膜孔网时烟气与过冷水膜进行传热传质，并将烟气温度降低至45～60℃，然后较低温度的烟气经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于，该系统包括加药高位水箱(11)、间壁式换热器(2)、至少一级降膜冷凝吸收器(7)和沉降换热器(16)；所述的间壁式换热器(2)上设有系统烟气入口(1)和系统外循环水出口(5)，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器(7)相连；所述的沉降换热器(16)布置在降膜冷凝吸收器(7)的下面；每级降膜冷凝吸收器(7)内沿烟气流向依次布置烟气分配器(8)、多个降膜孔网(9)、挡水板(12)和系统烟气出口(13)，在降膜孔网(9)上部布置有布水器(10)；所述的加药高位水箱(11)布置在布水器(10)的顶部；所述的沉降换热器(16)含有沉降模块(17)、外置盘管模块(18)、池式盘管模块(23)和循环水供水模块(22)；所述的外置盘管模块(18)布置在沉降模块(17)的下部，外置盘管模块(18)的外壁面上设有嵌入式螺旋盘管(27)，在外置盘管模块上布置有系统排污口(19)和系统外循环水入口(20)；间壁式换热器(2)的排污口(6)以及降膜冷凝吸收器(7)的排水口(14)分别通过管路与所述的沉降模块(17)连接；循环供水模块(22)通过循环水泵(21)和管路与加药高位水箱(11)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于，该系统包括加药高位水箱(11)、间壁式换热器(2)、至少一级降膜冷凝吸收器(7)和沉降换热器(16)；所述的间壁式换热器(2)上设有系统烟气入口(1)和系统外循环水出口(5)，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器(7)相连；所述的沉降换热器(16)布置在降膜冷凝吸收器(7)的下面；每级降膜冷凝吸收器(7)内沿烟气流向依次布置烟气分配器(8)、多个降膜孔网(9)、挡水板(12)和系统烟气出口(13)，在降膜孔网(9)上部布置有布水器(10)；所述的加药高位水箱(11)布置在布水器(10)的顶部；所述的沉降换热器(16)含有沉降模块(17)、外置盘管模块(18)、池式盘管模块(23)和循环水供水模块(22)；所述的外置盘管模块(18)布置在沉降模块(17)的下部，外置盘管模块(18)的外壁面上设有嵌入式螺旋盘管(27)，在外置盘管模块上布置有系统排污口(19)和系统外循环水入口(20)；间壁式换热器(2)的排污口(6)以及降膜冷凝吸收器(7)的排水口(14)分别通过管路与所述的沉降模块(17)连接；循环水供水模块(22)通过循环水泵(21)和管路与加药高位水箱(11)相连。2.根据权利要求1所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于：所述的间壁式换热器(2)沿着烟气流动方向布置，且与水平面倾斜5°～25°的夹角。3.根据权利要求1所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于：所述的烟气分配器(8)采用引流板结构。4.根据权利要求1、2或3所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于：所述多个降膜孔网(9)中，相邻两个降膜孔网的间距范围为0.5～10cm，降膜孔网上的网孔呈均匀的菱形结构，菱形的两个锐角布置在竖直方向，菱形的两个钝角布置在水平方向。5.一种如权利要求1所述系统的含尘烟气冷凝热能回收与烟气净...

【专利技术属性】
技术研发人员：王随林，李成，
申请(专利权)人：北京建筑大学，北京京大深能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11