[發明專利]一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置

有效

• 申請號: 201510628880.1
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105157052B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 趙璽靈;付林;魏茂林;張世鋼;李鋒
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23J15/08
• 分類號: F23J15/08;F23L7/00;F28C1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,劉美麗

技術領域

本發明涉及一種供熱裝置，特別是關于一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置。

背景技術

天然氣、油以及生物質等燃料含氫量很高，因而燃燒后排出的煙氣中含有大量的水蒸氣。比如天然氣鍋爐的煙氣中，水蒸氣的容積成分接近20％，是煙氣熱量的主要攜帶者。據統計每1Nm³天然氣可以產生1.55kg水蒸氣，潛熱大約為3600KJ/Nm³，占天然氣低位發熱量的10％左右，因此，這部分水蒸氣以及其熱量(主要是潛熱)的回收在經濟上是很有意義的。此外，國家環保部提出在2017年4月1日起對燃氣鍋爐氮氧化物排放實施新標準，新標準要求氮氧化物濃度需降低至30mg/m³以下，因此，采取有效措施降低燃氣鍋爐氮氧化物排放也迫在眉睫。

現有技術公開了一種回收利用燃氣、燃油鍋爐煙氣中水蒸氣潛熱的供熱裝置，其包括鍋爐、冷凝熱交換器、供熱管和由發生器、溶液交換器、吸收器、蒸發器、冷凝器以及連接管構成的吸收式熱泵，以煙氣作為低溫熱源，利用吸收式熱泵回收煙氣余熱。但是該供熱裝置結構復雜，設備制造難度大，成本高，特別是煙氣冷凝換熱器因傳熱系數低，造成設備體積龐大，耗材與成本極大；而且煙氣冷凝換熱器不會對煙氣中氮氧化物的濃度產生影響，整套回收煙氣余熱供熱的裝置并沒有降氮的效果。現有技術中還公開了一種利用吸收式熱泵回收煙氣余熱的集中供熱系統，其對上述供熱裝置進行了改進，用煙氣-水直接接觸式換熱器代替了間壁式換熱器，大幅度降低了體積以及成本，同時通過水對煙氣的噴淋作用，能夠在一定程度上降低排煙中氮氧化物濃度。但是在該集中供熱系統中，吸收式熱泵的制造難度及成本仍然較大，排放煙氣處于飽和狀態，易造成尾部煙道的結露腐蝕，而且僅僅通過對鍋爐尾部煙氣的處理，對氮氧化物濃度的降低效果很有限。現有技術中還公開了一種基于溶液吸收循環的煙氣余熱回收系統，在該系統中煙氣高溫段熱量作為驅動熱源在發生器內加熱濃縮溶液，由于換熱環節的減少，設備體積和成本都有所降低，同時排放的煙氣也處于未飽和狀態，解決了尾部煙道的腐蝕問題。但是由于煙氣唯獨受到前端設備(如鍋爐)運行工況的影響，波動較大，當煙氣溫度較低時溶液得不到有效濃縮，就會影響余熱回收的效果，因此只適合于排煙溫度較高且穩定的場合。現有技術還公開了一種利用電動熱泵回收煙氣余熱的裝置，但是此種余熱回收裝置需要消耗品味較高的電能，而且系統中同樣需要采用電動熱泵，投資以及運行費用都相對較高，并且該系統中僅限于對煙氣進行降溫，回收余熱，而對煙氣中氮氧化物濃度的降低并沒有明顯的效果。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置，不僅能夠回收天然氣、油、生物質等燃料燃燒后所形成的含濕煙氣中水蒸氣及其熱量，而且能夠降低排煙中氮氧化物含量。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置，其特征在于：包括一煙氣單元、一加濕器單元、一汽水換熱器單元、一干燥器單元和一水水換熱器單元，所述汽水換熱器單元采用“外冷式”結構；所述煙氣單元包括一燃燒器和一燃燒室，所述燃燒器的進口連接所述加濕器單元的空氣出口，所述燃燒器的出口連接所述燃燒室的進口，形成空氣全熱交換通路；所述燃燒室的煙氣出口連接所述汽水換熱器單元的煙氣進口，所述汽水換熱器單元的煙氣出口連接所述干燥器單元的煙氣進口，形成煙氣全熱交換通路；所述干燥器單元的煙氣出口通過煙囪連通外界，所述干燥器單元的熱水出口分為兩路，一路通過管路向外溢流，另一路進入所述加濕器單元，所述加濕器單元的冷水出口通過一干燥器噴淋泵連接所述干燥器單元的冷水進口，形成水換熱循環管回路；所述汽水換熱器單元的熱水出口分為兩路，一路通過管路向外溢流，另一路通過一換熱器循環水泵連接所述水水換熱器單元的熱水進口，所述水水換熱器單元的熱水出口連接所述汽水換熱器單元的冷水進口，所述水水換熱器單元的回水進口連接一熱水回水管路，所述水水換熱器單元的供水出口連接一熱水供水管路。

所述汽水換熱器單元包括一級以上的直接接觸式換熱器，當所述直接接觸式換熱器為兩級以上時，所述第一級直接接觸式換熱器的煙氣出口連接所述第二級直接接觸式換熱器的煙氣進口，依次類推，而各級所述直接接觸式換熱器的冷/熱水與相對應的各級間水水換熱器單元連接；當直接接觸式換熱器為多級形式時，熱水回水管路分多路并聯進入所述水水換熱器單元或串聯進入所述水水換熱器單元。