[发明专利]一种带冷凝水喷淋的间壁式烟气余热深度回收利用系统

说明书

本发明公开了一种带冷凝水喷淋的间壁式烟气余热深度回收利用系统，所述系统包括余热利用装置本体，所述余热利用装置本体从上至下依次设有烟气引入口、喷淋层、间壁式换热器、气液分离层和凝结水池；凝结水池中的冷凝水送到喷淋层，与经烟气引入口进入的烟气充分混合后以气水混合物形式向下流经间壁式换热器，逆流换热后经气液分离层分离，分离出的冷凝水向下落入凝结水池，分离出的烟气经烟气引出口排出。本发明提供的系统采用冷凝水喷淋辅助间壁式烟气深度余热利用，可以利用烟气中水蒸气的凝结潜热，具有热回收利用效率高的特点。

技术领域

本发明属于锅炉供热和能源利用技术领域，特别涉及一种带冷凝水喷淋的间壁式烟气余热深度回收利用系统。

背景技术

由于煤炭、重油、农林废弃物、城市固体废弃物或者其他工业固废等常见燃料中均含有份额不等的氢以及作为杂质存在的液态水和灰分，燃用上述各种燃料的锅炉烟气中往往含有较高比例的水蒸气和固态烟尘。在绝大多数情况下，为了避免烟气中水蒸气凝结导致的低温腐蚀和烟尘结垢等问题，不得不将该类锅炉的排烟温度维持在120℃以上，造成了烟气中水蒸气凝结潜热和相应的烟气显热的大量损失。

为了回收该部分热量，对烟气实现深度余热利用主要面临如下几个问题：

采用间壁式余热回收管束进一步降低烟气温度至水蒸气露点以下，这是燃用天然气等低灰清洁燃料情况下普遍采取的技术途径，但将其简单应用与本专利针对的上述各类燃料的燃烧烟气余热回收，其主要问题为烟气中的液相凝结水会捕集烟气中的烟尘，从而沾污受热面阻碍传热甚至妨碍烟气流动；另一方面燃料中可能含有的硫、氮、氯等无机杂质在高温燃烧条件下会以高腐蚀性的酸液形式出现在凝结的液相中，从而对受热面金属造成严重腐蚀，目前该领域内采用金属钛或者特种塑料来制造受热面就是为了规避该问题，但同时带来了装置成本大幅提高或者换热能力大幅降低等弊端，阻碍的产业化应用。

为了实现水蒸气露点以下的烟气深度余热利用还有一个技术途径是采用直接接触换热，即待加热的冷介质和烟气直接接触实现直接换热，这是一种高效的换热模式，通过喷淋或者填料塔实现烟气和冷介质的充分混合接触实现热质传递以充分利用潜热，但是烟气中的无机酸、烟尘杂质也同时进入了待加热工质，这种模式下对工质不可避免的污染大大地降低了工艺可用性，即便可以通过附加的换热设备和流程对这部分热量实施回收，也会大大增加系统的复杂性和热量回收的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带冷凝水喷淋的间壁式烟气余热深度回收利用系统，本发明提供的系统采用冷凝水喷淋辅助间壁式烟气深度余热利用，可以利用烟气中水蒸气的凝结潜热，具有热回收利用效率高的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种带冷凝水喷淋的间壁式烟气余热深度回收利用系统，所述系统包括余热利用装置本体，所述余热利用装置本体从上至下依次设有烟气引入口、喷淋层、间壁式换热器、气液分离层和凝结水池；凝结水池中的冷凝水送到喷淋层，与经烟气引入口进入的烟气充分混合后以气水混合物形式向下流经间壁式换热器，逆流换热后经气液分离层分离，分离出的冷凝水向下落入凝结水池，分离出的烟气经烟气引出口排出。

在本发明所述系统运行时，待加热的工质从工质进口集箱进入热回收管束，从下向上流动到工质出口集箱引出，与从上向下的烟气/冷凝水混合流体换热，属于间壁式逆流换热，确保待加热工质不受污染并在换热过程中保持较高的换热温差。从上方的烟气引入口的烟气在进入间壁式换热器前和由冷凝水池泵送到喷淋层喷出的冷凝水混合，通过直接接触进行高效的热质传递，混合后形成的高温的烟气水混合流体中的凝结水比例大幅增加，一方面经过调制的循环凝结水极大地稀释了烟气中可能的腐蚀性酸液浓度，另一方面可以有效地将固相烟尘从受热面管束上冲刷掉，从而极大地抑制了间壁式换热器凝结换热过程中可能的腐蚀和结垢问题。此外液相为主的管外流体流动使气水混合流体与管壁间的换热系数显著提升，从而大幅提升受热管束综合换热系数，对降低受热面金属耗量，降低成本有极大的意义。