一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统技术方案

本发明专利技术涉及一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统，属于烟气余热深度回收利用技术领域。该系统包括接触式低温烟气余热深度回收子系统、热量存贮与水质保持净化子系统和余热输出利用子系统三个部分；该接触式低温烟气余热深度回收子系统主要由带多功能翅片的挡水冷凝器、布水器、接触式喷淋塔、喷淋泵所组成；该热量存贮与水质保持净化子系统主要由热水沉降蓄水箱、排污管、溢流管、循环泵、全自动水质测量控制保持器所组成；该余热输出利用子系统主要由板式换热器和给水泵所组成。利用本发明专利技术不仅回收了烟气显热，还回收了液、气燃料烟气中存在的大量水蒸汽潜热，对烟气具有洗涤净化，对设备与烟道具有冲洗、减弱酸腐蚀的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于以液体、气体为燃料的热能、动力系统的烟气余热深度回收利用
，特别涉及一种直接接触式的低温烟气余热深度回收利用系统。
技术介绍
随着中国能源结构的调整，能源中柴(重)油、天然气的消耗量与所占比例迅速增加。燃油、燃气锅炉、燃气蒸汽联合循环以及大型内燃机余热锅炉出口的排烟温度一般为 160 180°C之间或更高。此时的烟气温度低，能流密度小，不再具有做功能力或热利用经济价值，是现阶段尚未充分回收利用的废弃能量。在能源问题日益成为社会经济发展瓶颈的今天，深度回收再利用这部分烟气的低温余热，将其作为二次能源资源化利用，已成为节能工作最具潜力的部分之一。柴(重)油(主要成分碳、氢及其化合物)、天然气(主要成分为甲烷)燃烧后的烟气，较燃煤设备烟气的含湿量大，水蒸汽潜热多，且更清洁，热回收更容易；同时燃油、燃气锅炉与动力装置的单位热值(GJ)的价格比煤贵，使用成本高，该类燃料烟气热回收利用的经济性更好。以燃气锅炉为例，天然气的主要成分是甲烷CH4，是一种清洁燃料，燃烧后的排烟中含有大量水蒸汽。烟气温度高时，排烟中的水蒸汽以气态形式存在，如果使其全部或部分降冷凝到露点温度以下时，会释放出大量汽化潜热，天然气的燃料利用率就会迅速增力卩。理论燃烧时，在烟气中水蒸汽未冷凝的条件下，排烟温度每降低10°c，天然气的利用率大约可以提高1%，但烟气中水蒸汽冷凝或部分冷凝时，就可以大大提高天然气的利用率。比如当烟气温度从80°c降低到60°C时，燃料的利用率大约能提高8%，可见深度温降，冷凝回收烟气中水蒸汽的潜热，对燃油、燃气等热能、动力装置排烟余热回收具有重要意义。烟气余热的回收现在一般采用热管、翅片管、管壳式、板式换热器等间壁式换热器的形式。烟气在这些换热器表面的热阻大，传热系数经过强化后的范围是K = 30 200W/ m2 · °C，且低温烟气的传热温差小，必然造成烟气余热回收设备的体积巨大、造价高，应用受限。中国专利ZL200910014905. 3公开了一种锅炉深度降低排烟温度余热利用系统， 很明显该专利采用的是间壁式换热器的结构形式。公开的说明书中提到“将烟气冷凝到露点以下”是个很不明确的提法，因为当烟气中只要有0.005% (50ppm)左右SO2时，烟气的酸露点即可高达150°C，而烟气中水蒸汽的露点一般才在80°C左右。酸在换热器表面冷凝实际上是一个不断浓缩积累的过程，为了防止酸腐蚀，该专利不得不采用了搪瓷、镍基渗层的换热元件或耐腐蚀的钢材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服了现有间壁式烟气余热回收设备在实际应用过程中普遍存在的传热系数低、体积大、阻力损失大的不足，提出一种接触式的低温烟气余热深度回收利用系统，可实现深度回收利用以液体、气体为燃料的热能、动力系统的低温烟气余热， 尤其是具有回收这些燃料的烟气中所含水蒸汽的潜热功能。本专利技术提出的一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统，其特征在于，该系统包括接触式低温烟气余热深度回收子系统、热量存贮与水质保持净化子系统和余热输出利用子系统三个部分；该接触式低温烟气余热深度回收子系统主要由带多功能翅片的挡水冷凝器、布水器、接触式喷淋塔、喷淋泵所组成；该热量存贮与水质保持净化子系统主要由热水沉降蓄水箱、排污管、溢流管、循环泵、全自动水质测量控制保持器所组成；该余热输出利用子系统主要由板式换热器和给水泵所组成；其中，带有多功能翅片的挡水冷凝器和布水器分别依次安装在接触式喷淋塔内，喷淋泵的出口通过管道与挡水冷凝器相连，喷淋泵的入口通过管道与热水沉降蓄水箱下部的出水口相连；排污管与热水沉降蓄水箱底部的排污口相连通，溢流管与热水沉降蓄水箱顶部的溢流口相连通；循环泵通过管道连接于热水沉降蓄水箱下部的进水口与板式换热器的热水出口之间；全自动水质测量控制保持器通过管道连接于热水沉降蓄水箱上部的出水口与板式换热器的热水进口之间；用户的回水管通过管道与板式换热器的用户侧进水口相连；给水泵通过管道连接于用户供水管与板式换热器的用户侧出水口之间。本专利技术的特点及有益效果本专利技术满足了低温烟气余热深度回收的要求，可将烟气的温度冷凝到烟气中水蒸汽的露点以下，减弱了冷凝酸液凝结积累于换热器表面而对设备的腐蚀，同时可净化烟气， 提供了一种可安装于燃油、燃气锅炉与热能、动力装置尾部烟道的，具有减弱腐蚀与净化烟气功能的直接接触式的低温烟气余热深度回收利用装置及其系统。本专利技术采取直接接触换热的方式，喷嘴喷出的以液(雾)滴形式存在的水粒子具有很大的表面积，可实现与烟气的充分接触，水粒子表面与烟气间进行热量与质量的耦合传递过程，综合传热系数可达到K = 2000 20000W/m2· °C。因此，回收相同的热量，直接接触式烟气余热回收装置的体积要比间壁式换热器小得多，可以直接安装于原系统的烟道尾部上，更便于工程的安装实施。本专利技术在一定程度上避免了中国专利ZL200910014905. 3在回收烟气余热时，酸露在换热器表面浓缩积累，腐蚀严重，不得不采用高性能防腐材料的不足。在系统中，挡水冷凝器的多功能翅片阻挡下来的烟气带水与冷凝器及其翅片表面上不断产生的凝水，都有利于稀释酸露，减弱腐蚀。尤其是利用喷淋过程对烟道进行清洗冲刷，减弱了烟道的酸腐蚀。烟气中水蒸汽的凝结水不断地补充到热水沉降蓄水箱中，对水中已溶解吸收的酸具有稀释作用，且通过溢流管可将水不断的排除，酸在系统中不累积，浓度不增加。附图说明图1为本专利技术的实施例一的总体结构示意图。图2为图1的A-A剖示图。图3为图1的B-B剖示图。图4为图2的C-C剖示图。图5为图2的D-D剖示图。图6为全自动水质测量控制保持器的结构示意图图7为本专利技术的实施例二的总体结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图及实施实例来说明本专利技术的结构、功能，工作原理与过程本专利技术提出的一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统实施例一，如图1所示，该系统包括接触式低温烟气余热深度回收子系统、热量存贮与水质保持净化子系统和余热输出利用子系统三个部分；其中，接触式低温烟气余热深度回收子系统主要由带多功能翅片的挡水冷凝器1、布水器2、接触式喷淋塔3、喷淋泵4所组成；热量存贮与水质保持净化子系统主要由热水沉降蓄水箱5、排污管6、溢流管7、循环泵8、全自动水质测量控制保持器9所组成；余热输出利用子系统主要由板式换热器10和给水泵11所组成；其中，带有多功能翅片的挡水冷凝器1和布水器2依次安装在接触式喷淋塔3的内部，喷淋泵4的出口通过管道与挡水冷凝器1相连，喷淋泵4的入口通过管道与热水沉降蓄水箱5下部的出水口相连；排污管6与热水沉降蓄水箱5底部的排污口相连通，溢流管7与热水沉降蓄水箱 5顶部的溢流口相连通；循环泵8通过管道连接于热水沉降蓄水箱5下部的进水口与板式换热器10的热水出口 B之间；全自动水质测量控制保持器9通过管道连接于热水沉降蓄水箱5上部的出水口与板式换热器10的热水进口 A之间；板式换热器10位于热量存贮与保持净化子系统和余热输出利用子系统之间交换热量，位于热量存贮与水质保持净化子系统一侧板式换热器的热水进、出口分别为A、B，位于余热输出利用一侧(用户侧)板式换热器 10的进、出水口分别为C、D ；用户的回水管通过管道与板式换热器10的用户侧进水口 C相连；给水泵1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统，其特征在于，该系统包括接触式低温烟气余热深度回收子系统、热量存贮与水质保持净化子系统和余热输出利用子系统三个部分；该接触式低温烟气余热深度回收子系统主要由带多功能翅片的挡水冷凝器、布水器、接触式喷淋塔、喷淋泵所组成；该热量存贮与水质保持净化子系统主要由热水沉降蓄水箱、排污管、溢流管、循环泵、全自动水质测量控制保持器所组成；该余热输出利用子系统主要由板式换热器和给水泵所组成；其中，带有多功能翅片的挡水冷凝器和布水器分别依次安装在接触式喷淋塔内，喷淋泵的出口通过管道与挡水冷凝器相连，喷淋泵的入口通过管道与热水沉降蓄水箱下部的出水口相连；排污管与热水沉降蓄水箱底部的排污口相连通，溢流管与热水沉降蓄水箱顶部的溢流口相连通；循环泵通过管道连接于热水沉降蓄水箱下部的进水口与板式换热器的热水出口之间；全自动水质测量控制保持器通过管道连接于热水沉降蓄水箱上部的出水口与板式换热器的热水进口之间；用户的回水管通过管道与板式换热器的用户侧进水口相连；给水泵通过管道连接于用户供水管与板式换热器的用户侧出水口之间。

【技术特征摘要】
1.一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统，其特征在于，该系统包括接触式低温烟气余热深度回收子系统、热量存贮与水质保持净化子系统和余热输出利用子系统三个部分；该接触式低温烟气余热深度回收子系统主要由带多功能翅片的挡水冷凝器、布水器、接触式喷淋塔、喷淋泵所组成；该热量存贮与水质保持净化子系统主要由热水沉降蓄水箱、排污管、溢流管、循环泵、全自动水质测量控制保持器所组成；该余热输出利用子系统主要由板式换热器和给水泵所组成；其中，带有多功能翅片的挡水冷凝器和布水器分别依次安装在接触式喷淋塔内，喷淋泵的出口通过管道与挡水冷凝器相连，喷淋泵的入口通过管道与热水沉降蓄水箱下部的出水口相连；排污管与热水沉降蓄水箱底部的排污口相连通，溢流管与热水沉降蓄水箱顶部的溢流口相连通；循环泵通过管道连接于热水沉降蓄水箱下部的进水口与板式换热器的热水出口之间；全自动水质测量控制保持器通过管道连接于热水沉降蓄水箱上部的出水口与板式换热器的热水进口之间；用户的回水管通过管道与板式换热器的用户侧进水口相连；给水泵通过管道连接于用户供水管与板式换热器的用户侧出水口之间。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华新，张寅平，杨晓西，邵友元，秦贯丰，王馨，
申请(专利权)人：清华大学，东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：11