一種含塵煙氣冷凝熱能回收與煙氣凈化一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種含塵煙氣冷凝熱能回收與煙氣凈化一體化系統(tǒng)，屬于煙氣余熱利用及深度凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，可用于燃煤、燃油供熱供電鍋爐及工業(yè)鍋爐煙氣中普通方式除塵后的復(fù)雜成分煙氣的熱能回收與凈化。
【背景技術(shù)】
[0002]目前燃煤、燃油和一些氣體燃料在供熱供電鍋爐、工業(yè)鍋爐爐窯煙氣中通常含有大量固體顆粒物、SOx和NOx、水蒸氣等，固體顆粒物經(jīng)由靜電除塵、布袋除塵等技術(shù)將絕大部分粉塵去除，還有一小部分粉塵未被去除，需要深化除塵。另一方面此類設(shè)備排煙溫度仍較高，約120?150°C，且煙氣中水蒸氣的含量遠(yuǎn)高于周圍大氣環(huán)境中水蒸氣的含量，使得煙氣含有大量的顯熱和潛熱，若將煙溫大幅度降低到露點(diǎn)以下，可同時回收煙氣的顯熱和潛熱，提高燃料燃燒的熱效率，煙氣冷凝還有助于創(chuàng)造較好的硫酸和硝酸冷凝脫除條件。我國通常的濕法脫硫過程能耗高、用藥多以及經(jīng)濟(jì)性較差的原因之一就是降溫脫硫，且此過程中煙氣余熱不回收利用，其原因有:①含塵煙氣冷凝會在換熱面上形成泥和垢；②高硫煙氣腐蝕設(shè)備脫硫后煙氣溫度降低，余熱回收潛力減小。因此，目前含塵煙氣余熱利用還主要集中于中高溫?zé)煔庥酂崂?。對于此?80°C以下的低溫?zé)煔饫糜腥缦氯齻€方面問題需要解決:①煙氣余熱深度高效、經(jīng)濟(jì)回收煙氣的深度除塵凈化煙氣的經(jīng)濟(jì)高效脫硫脫硝處理。
[0003]對燃?xì)忮仩t的煙氣尾氣，已公開的技術(shù)主要采用間壁式換熱器將煙氣余熱傳遞給循環(huán)水、空氣或載冷劑，如CN204345685U公開了直燃機(jī)余熱回收裝置，將燃?xì)馊紵蟮臒煔馕矚馀c螺旋散熱葉片熱交換實(shí)現(xiàn)余熱回收。CN104456610A、CN104456610A以及CN204285583U通過熱栗將煙氣余熱回收；CN104359314A采用熱交換器用高溫?zé)煔饧訜峥諝?，CN204372901U公開了一機(jī)(煙氣加熱空氣或水的)兩用的煙氣余熱回收裝置，CN104329974A提出了煙氣余熱回收熱管式氣-水換熱器，CN102777886A、CN203980639U采用換熱器將煙氣余熱分階段地傳遞給水而實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收；此外，CN101398181A通過噴嘴噴淋方式將水變成水霧，實(shí)現(xiàn)水霧與煙氣直接接觸換熱而進(jìn)行余熱回收。對燃油鍋爐的煙氣尾氣，余熱回收主要采用間壁式換熱器將煙氣余熱傳遞給循環(huán)水。專利文獻(xiàn)CN101922702A公開了一種燃?xì)馊加湾仩t煙氣余熱回收裝置及系統(tǒng)，采用軟水加熱器將煙氣余熱回收；專利文獻(xiàn)CN201449169U和CN101592444A提出一種用于燃?xì)夂腿加湾仩t煙氣余熱回收的波面熱板型節(jié)能器，利用波面熱板型燃?xì)夂腿加湾仩t煙氣冷凝余熱回收節(jié)能器將余熱回收。此外，采用非金屬代替金屬材料能避免金屬腐蝕問題，如CN201510004641公開了玻璃管代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬管進(jìn)行換熱的方法，有效地避免了金屬材料易受煙氣腐蝕由于燃油燃?xì)馕矚夂瑝m量較少，采用間壁式換熱器實(shí)現(xiàn)煙氣和冷一側(cè)循環(huán)水或鍋爐燃燒用空氣進(jìn)行加熱的方式實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收。
[0004]對燃煤鍋爐煙氣尾氣，一種方案是仍然采用間壁式換熱器將煙氣余熱回收，間壁式換熱器是金屬材料或非金屬材料，如CN202532512U、CN202432505U和CN102200288A都采用金屬換熱器或換熱管的形式實(shí)現(xiàn)煙氣的余熱回收。然而，由于煤炭燃料燃燒時會產(chǎn)生大量的煙塵，即便經(jīng)過有效過濾后，煙氣中仍然會產(chǎn)生較多的煙塵，需要考慮煙氣降溫時產(chǎn)生冷凝水中含有煙塵，如CN104676619A公開了一種燃?xì)忮仩t煙囪與噴淋式煙氣余熱回收組件二合一的裝置，采用噴嘴噴淋方式將冷卻水噴灑在多層耐高溫的可旋百葉式不銹鋼填料上，從而實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收。CN201216155824.9利用噴淋的方式將煙氣余熱回收，專利文獻(xiàn)(CN201410397374)選用噴淋組件將水噴淋到大比表面積的填料上并與煙氣接觸換熱。然而，在噴淋水吸熱時，很少考慮了因水中含有煙塵而堵塞噴嘴以及外部煙塵在噴嘴附近凝結(jié)而致使噴嘴噴灑失效及長期腐蝕問題，針對這個問題，中國專利文獻(xiàn)(CN 201320198802)則設(shè)置了沖洗噴淋裝置，在原有噴淋設(shè)計的基礎(chǔ)上增加了定期除垢措施。在上述噴霧或沖洗噴淋裝置都需要較大功耗或噴嘴易經(jīng)常性堵塞。
[0005]此外，中國專利文獻(xiàn)(CN102407070A)公開了一種降膜式煙氣尾氣余熱回收的裝置，能夠有效地兼顧氣體凈化，對燃油燃?xì)忮仩t尾氣余熱回收和凈化處理較好，然而在SOx和煙塵含量較高的燃煤煙氣或廢氣的余熱回收和凈化處理方面仍存在不足，此時水膜濕法吸收脫硫工藝需要較多的脫硫藥劑，同時，間壁式換熱器直接埋置在沉降池底部，當(dāng)煙塵污泥較多時必然要通過增加裝置高度來獲得沉淀緩沖所需的空間，此外，該技術(shù)的直接降膜吸收煙氣熱能的方法，會使水部分地向高溫低濕的煙氣尾氣中蒸發(fā)，致使高品位熱能回收效果差。
[0006]綜上所述，已有技術(shù)僅局限于對煙氣熱回收和脫硫脫硝的現(xiàn)有技術(shù)組合，而針對含塵量較大的煙氣尾氣余熱回收，仍需要一種兼顧高效余熱回收、煙氣深度凈化的綜合處理方案，同時需兼顧系統(tǒng)運(yùn)行低功耗性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供在燃煤鍋爐與工業(yè)等領(lǐng)域中含塵煙氣與廢氣的熱能回收與凈化的一體化系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)含塵煙氣的深度除塵、高效熱回收和凈化脫硫的目標(biāo)。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0009]—種含塵煙氣冷凝熱能回收與煙氣凈化一體化系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括加藥高位水箱、間壁式換熱器、至少一級降膜冷凝吸收器和沉降換熱器；所述的間壁式換熱器上設(shè)有系統(tǒng)煙氣入口和系統(tǒng)外循環(huán)水出口，間壁式換熱器通過煙氣管路與降膜冷凝吸收器相連；所述的沉降換熱器布置在降膜冷凝吸收器的下面；每級降膜冷凝吸收器內(nèi)沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾脽煔夥峙淦鳌⒍鄠€降膜孔網(wǎng)、擋水板和系統(tǒng)煙氣出口，在降膜孔網(wǎng)上部布置有布水器；所述的加藥高位水箱布置在布水器的頂部；所述的沉降換熱器含有沉降模塊、外置盤管模塊、池式盤管模塊和循環(huán)水供水模塊；所述的外置盤管模塊布置在沉降模塊的下部，外置盤管模塊的外壁面上設(shè)有嵌入式螺旋盤管，在外置盤管模塊上布置有系統(tǒng)排污口和系統(tǒng)外循環(huán)水入口 ；間壁式換熱器的排污口以及降膜冷凝吸收器的排水口分別通過管路與所述的沉降模塊連接；循環(huán)供水模塊通過循環(huán)水栗和管路與加藥高位水箱相連。
[0010]本實(shí)用新型的另一技術(shù)特征在于:所述的間壁式換熱器沿著煙氣流動方向布置，且與水平面傾斜5°?25。的夾角。
[0011 ] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述的煙氣分配器采用引流板結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述多個降膜孔網(wǎng)中，相鄰兩個降膜孔網(wǎng)的間距范圍為0.5?10cm，降膜孔網(wǎng)上的網(wǎng)孔呈均勻的菱形結(jié)構(gòu)，菱形的兩個銳角布置在豎直方向，菱形的兩個鈍角布置在水平方向。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相對，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:①針對含塵煙氣尾氣或廢汽，實(shí)現(xiàn)集降膜凝結(jié)換熱、降膜吸收煙塵和降膜脫硫的一體化技術(shù)；②與噴淋式裝置相比，本實(shí)用新型不涉及循環(huán)水噴淋部件，因此不存在噴嘴因長期噴淋而頻繁堵塞問題；③當(dāng)采用兩級或多級降膜冷凝吸收器時，能夠產(chǎn)生更高溫度的外循環(huán)水；④與現(xiàn)有噴淋式余熱回收技術(shù)相比，經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)煙氣顯熱和潛熱的分階段回收和利用；⑤本實(shí)用新型無需外部溫度控制裝置，余熱回收換熱器直接將煙氣尾氣調(diào)節(jié)到濕法脫硫的最佳條件，實(shí)現(xiàn)了煙氣尾氣的高效降膜脫硫；⑥本實(shí)用新型的外置盤管換熱模塊能將污泥內(nèi)含有的熱量充分回收；⑦與傳統(tǒng)多孔填料相比，本實(shí)用新型采用降膜孔網(wǎng)組結(jié)構(gòu)，提出的煙氣直接橫穿帶水膜的降膜孔網(wǎng)組方案，實(shí)現(xiàn)了水與煙氣充分接觸并有利于強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)以及脫硫。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的一種含塵煙氣冷凝熱能回收與煙氣凈化一體化系統(tǒng)的原理示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的一種外置盤管模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的嵌入式螺旋盤管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的一種降膜孔網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-系統(tǒng)煙氣入口 ；2_間壁式換熱器；3_間壁式換熱器的煙氣出口 ；4_間壁式換熱器的循環(huán)水入口 ；5_系統(tǒng)外循環(huán)水出口 ；6_間壁式換熱器的排污口 ；7_降膜冷凝吸收器；8_煙氣分配器；9_降膜孔網(wǎng)組；10_布水器；11_加藥高位水箱；12_擋水板；13_系統(tǒng)煙氣出口 ；14_降膜冷凝吸收器的排水口 ；15_沉降換熱器的內(nèi)循環(huán)水入口 ；16_沉降換熱器；17_沉降模塊；18_外置盤管模塊；19_系統(tǒng)排污口 ；20_系統(tǒng)外循環(huán)水入口 ；21_循環(huán)水栗；22_循環(huán)水供水模塊；23_池式盤管模塊；24_池式盤管模塊的盤管出口 ；25_嵌入式螺旋盤管出水口 ；26_污泥；27_嵌入式螺旋盤管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程做進(jìn)一步說明。
[0020]圖1為本實(shí)用新型的一種含塵煙氣冷凝熱能回收與煙氣凈化一體化系統(tǒng)的原理示意圖，該系統(tǒng)包括加藥高位水箱11、間壁式換熱器2、至少一級降膜冷凝吸收器7和沉降換熱器16 ;所述的間壁式換熱器2上設(shè)有系統(tǒng)煙氣入口 1和系統(tǒng)外循環(huán)水出口 5，間壁式換熱器通過煙氣管路與降膜冷凝吸收器7相連；所述的沉降換熱器16布置在降膜冷凝吸收器7的下面；每級降膜冷凝吸收器7內(nèi)沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾脽煔夥峙淦?、多個降膜孔網(wǎng)9、擋水板12和系統(tǒng)煙氣出口 13，在降膜孔網(wǎng)9上部布置有布水器10 ;所述的加藥高位水箱11布置在布水器10的頂部；所述的沉降換熱器16含有沉