[發明專利]一種帶冷凝水噴淋的間壁式煙氣余熱深度回收利用系統

有效

• 申請號: 202010123248.2
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111425875B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 余春江;張文楠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28C3/06
• 分類號: F28C3/06;F23J15/06;F28D7/00;F28F25/04;C02F9/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭

本發明公開了一種帶冷凝水噴淋的間壁式煙氣余熱深度回收利用系統，所述系統包括余熱利用裝置本體，所述余熱利用裝置本體從上至下依次設有煙氣引入口、噴淋層、間壁式換熱器、氣液分離層和凝結水池；凝結水池中的冷凝水送到噴淋層，與經煙氣引入口進入的煙氣充分混合后以氣水混合物形式向下流經間壁式換熱器，逆流換熱后經氣液分離層分離，分離出的冷凝水向下落入凝結水池，分離出的煙氣經煙氣引出口排出。本發明提供的系統采用冷凝水噴淋輔助間壁式煙氣深度余熱利用，可以利用煙氣中水蒸氣的凝結潛熱，具有熱回收利用效率高的特點。

技術領域

本發明屬于鍋爐供熱和能源利用技術領域，特別涉及一種帶冷凝水噴淋的間壁式煙氣余熱深度回收利用系統。

背景技術

由于煤炭、重油、農林廢棄物、城市固體廢棄物或者其他工業固廢等常見燃料中均含有份額不等的氫以及作為雜質存在的液態水和灰分，燃用上述各種燃料的鍋爐煙氣中往往含有較高比例的水蒸氣和固態煙塵。在絕大多數情況下，為了避免煙氣中水蒸氣凝結導致的低溫腐蝕和煙塵結垢等問題，不得不將該類鍋爐的排煙溫度維持在120℃以上，造成了煙氣中水蒸氣凝結潛熱和相應的煙氣顯熱的大量損失。

為了回收該部分熱量，對煙氣實現深度余熱利用主要面臨如下幾個問題：

采用間壁式余熱回收管束進一步降低煙氣溫度至水蒸氣露點以下，這是燃用天然氣等低灰清潔燃料情況下普遍采取的技術途徑，但將其簡單應用與本專利針對的上述各類燃料的燃燒煙氣余熱回收，其主要問題為煙氣中的液相凝結水會捕集煙氣中的煙塵，從而沾污受熱面阻礙傳熱甚至妨礙煙氣流動；另一方面燃料中可能含有的硫、氮、氯等無機雜質在高溫燃燒條件下會以高腐蝕性的酸液形式出現在凝結的液相中，從而對受熱面金屬造成嚴重腐蝕，目前該領域內采用金屬鈦或者特種塑料來制造受熱面就是為了規避該問題，但同時帶來了裝置成本大幅提高或者換熱能力大幅降低等弊端，阻礙的產業化應用。

為了實現水蒸氣露點以下的煙氣深度余熱利用還有一個技術途徑是采用直接接觸換熱，即待加熱的冷介質和煙氣直接接觸實現直接換熱，這是一種高效的換熱模式，通過噴淋或者填料塔實現煙氣和冷介質的充分混合接觸實現熱質傳遞以充分利用潛熱，但是煙氣中的無機酸、煙塵雜質也同時進入了待加熱工質，這種模式下對工質不可避免的污染大大地降低了工藝可用性，即便可以通過附加的換熱設備和流程對這部分熱量實施回收，也會大大增加系統的復雜性和熱量回收的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶冷凝水噴淋的間壁式煙氣余熱深度回收利用系統，本發明提供的系統采用冷凝水噴淋輔助間壁式煙氣深度余熱利用，可以利用煙氣中水蒸氣的凝結潛熱，具有熱回收利用效率高的特點。

本發明采用如下技術方案：

一種帶冷凝水噴淋的間壁式煙氣余熱深度回收利用系統，所述系統包括余熱利用裝置本體，所述余熱利用裝置本體從上至下依次設有煙氣引入口、噴淋層、間壁式換熱器、氣液分離層和凝結水池；凝結水池中的冷凝水送到噴淋層，與經煙氣引入口進入的煙氣充分混合后以氣水混合物形式向下流經間壁式換熱器，逆流換熱后經氣液分離層分離，分離出的冷凝水向下落入凝結水池，分離出的煙氣經煙氣引出口排出。

在本發明所述系統運行時，待加熱的工質從工質進口集箱進入熱回收管束，從下向上流動到工質出口集箱引出，與從上向下的煙氣/冷凝水混合流體換熱，屬于間壁式逆流換熱，確保待加熱工質不受污染并在換熱過程中保持較高的換熱溫差。從上方的煙氣引入口的煙氣在進入間壁式換熱器前和由冷凝水池泵送到噴淋層噴出的冷凝水混合，通過直接接觸進行高效的熱質傳遞，混合后形成的高溫的煙氣水混合流體中的凝結水比例大幅增加，一方面經過調制的循環凝結水極大地稀釋了煙氣中可能的腐蝕性酸液濃度，另一方面可以有效地將固相煙塵從受熱面管束上沖刷掉，從而極大地抑制了間壁式換熱器凝結換熱過程中可能的腐蝕和結垢問題。此外液相為主的管外流體流動使氣水混合流體與管壁間的換熱系數顯著提升，從而大幅提升受熱管束綜合換熱系數，對降低受熱面金屬耗量，降低成本有極大的意義。