高温烟气余热回收装置及其余热回收方法

摘要

本发明提供了一种高温烟气余热回收装置及其余热回收方法。本发明的装置包括喷淋冷却塔和底槽，底槽上部连接安装有除雾器的烟气排出管道。本发明的装置独立于发电机之外，不影响发电机的正常工作，且结构紧凑，安装方便，维护简便。本发明的方法能吸收发电机烟囱中的近 500 ℃的烟气，适应烟气温度和热值的大范围变化，对烟气中水蒸气的潜热和低温热量进行有效回收，烟气余热利用率高。

说明书

技术领域

本发明涉及的是烟气余热回收的装置及方法，适用于以厌氧生物发酵所产沼气为燃料的沼气发电机烟气余热的回收利用，也适用于以天然气、柴油等为燃料的发电机烟气的回收利用。

背景技术

现有的发电机常用的燃料有沼气、天然气、页岩气及柴油等，不论使用哪一种燃料，排烟造成的热损耗都占燃料总热值的50%以上。

现在较常见的烟气余热回收采用的是换热部件直接与烟气进行热交换，不同温度范围有不同的换热部件，其主要材质有：1）金属材料；2）玻璃、石墨组合材料或四氟、搪瓷组合材料。鉴于使用温度和腐蚀的影响，每种部件的使用都有局限性。若在温度变化较大、腐蚀严重的环境中进行余热回收，则需要采用两种及以上的换热部件组合使用，逐步降温换热。

由于发电机组热负荷和环境温度的变化，使其排出的烟气温度和热值变化幅度很大，传统的余热回收装置换热部件是固定的，换热功率也是一定的，故难以在变化的环境下保证余热回收前后烟气温度一直保持在露点以上，即使做到也需付出较大代价，所以传统的余热回收装置和方法存在着效率低下、寿命短的缺点。

传统烟气余热回收装置存在结垢和灰分淤积而热效率下降的问题，故需设计除灰除垢装置。

传统烟气余热回收装置和方法，其烟气出气温度在120℃以上，其潜热未得以利用，若需再利用烟气的潜热，则需再增加烟气潜热回收利用装置，使其排烟温度在50℃左右，工业应用中将增加投资和占地。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的技术问题是克服现有技术的余热回收装置的效率低下的问题，提供一种高温烟气余热回收装置。

本发明所要解决的第二方面的技术问题是提供上述的高温烟气余热回收装置余热回收的方法。

为了解决上述的第一方面的技术问题，本发明提供的技术方案是：一种高温烟气余热回收装置，包括：

喷淋冷却塔，塔顶设有第一喷头，第一喷头下方设有热交换器；

底槽，喷淋冷却塔的底部连接一耐酸材质的底槽，底槽上部连接烟气排出管道，烟气排出管道上安装有除雾器。

喷淋冷却塔的塔顶的第一喷头喷洒出介质，直接与烟气接触，介质蒸发汽化，高温烟气的显热转化为蒸汽介质中的潜热完成热量转换，然后介质与烟气共同进入热交换器，与带加热介质进行热交换，烟气中的水蒸气及被汽化的介质在换热器内冷凝，释放潜热，

热交换后的介质与烟气从热交换器下端排入底槽，在底槽（耐酸材质）进行气液分离，气体进入烟囱。

优选的，底槽顶部还设有第二喷头。

优选的，底槽连接一喷淋泵，所述喷淋泵连接管道将介质分别输送到第一喷头和第二喷头，且在喷淋泵和第二喷头之间的管道设有第二阀门，在喷淋泵和第一喷头之间的管道设有第一电动阀。

液体一部分进入喷淋冷却塔内再次进行热量交换，另一部分作为烟气洗涤液。底槽液体定期进行补充、更换。

为了解决上述第二方面的技术问题，本发明提供的技术方案是：高温烟气余热回收装置的余热回收方法，包括如下步骤:

(1) 将发电机烟囱中的烟气引出进入喷淋冷却塔, 塔内第一介质直接与烟气接触，第一介质蒸发汽化吸收热量，

(2) 然后，烟气中的水蒸气及被汽化的第一介质共同进入热交换器，在热交换器内与待加热第二介质进行热交换，

(3) 热交换后的第一介质与烟气从热交换器下端排入底槽，在底槽进行气液分离，气体进入烟囱经过除雾后排出。

优选的，所述步骤（1）中，喷淋冷却塔的塔顶设第一喷头，喷淋第一介质直接与烟气接触发生热交换。

优选的，所述步骤（2）中，第二介质经换热后达到预定的加热温度，该温度可以通过流量控制，最后排出热交换器。

优选的，所述步骤（3）中，底槽顶部设第二喷头，第一介质通过底槽连接的喷淋泵进行重复喷淋，冷却后的低温烟气经过底槽上部的除雾器去除冷凝水后排放。

优选的，底槽连接一喷淋泵，喷淋泵将介质分别输送到第一喷头和第二喷头，且在喷淋泵和第二喷头之间设有第二阀门，在喷淋泵和第一喷头之间设有第一电动阀；第一电动阀的开启根据低温烟气的温度调节开启度，可以手动开启第二阀门进行调节。

优选的，底槽连接的喷淋泵与烟气主管道上主电动阀联动，喷淋泵停止工作，主电动阀自动开启，高温烟气直接排放。

优选的，所述第一介质为水；第二介质为水或油。

相对于现有技术的方案，本发明高温烟气余热回收装置的优点是：

（1）本发明的装置独立于发电机之外，不影响发电机的正常工作，装置结构紧凑、占地少，采用高温软连接等减震措施，安全可靠，安装方便，维护简便。

（2）本发明的方法能吸收发电机烟囱中的近500℃的烟气，适应烟气温度和热值的大范围变化，对烟气中水蒸气的潜热和低温热量有效回收；能回收烟气露点以下的低温热量和水蒸气的潜热，烟气余热利用率高。

（3）本发明余热吸收方法对于低温烟气温度、已加热介质温度可以自动调节，装置运行工况操作灵活，适用范围大。

（4）本发明的装置可定期更换喷淋液，增加了装置的使用寿命。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明具体实施使用带气幕保护的反应塔的结构示意图。

其中：1为喷淋泵，2为第二阀门，3为第三阀门，4为第一电动阀，5为耐高温软连接，6为主电动阀，7为文丘里管，8为软连接，9为第一喷头，10为热交换器，11为喷淋冷却塔，12为第二喷头，13为除雾器，14为第三阀门，15为第四阀门，16为底槽。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

如图1所示的一种高温烟气余热回收装置，包括：喷淋冷却塔11，塔顶设有第一喷头9，第一喷头9下方设有热交换器10；喷淋冷却塔11的底部连接一耐酸材质的底槽16，底槽16顶部设有第二喷头12，底槽16上部连接烟气排出管道，烟气排出管道上安装有除雾器13，底槽还连接一喷淋泵1，所述喷淋泵1连接管道将介质分别输送到第一喷头9和第二喷头12，且在喷淋泵1和第二喷头12之间的管道设有第二阀门2，在喷淋泵1和第一喷头9之间的管道设有第一电动阀4。

本发明的一优选实施例中，发电机高温烟气管道通过一耐高温软连接5和文丘里管7连接到高温烟气余热回收装置。

文丘里管7在喷淋泵1喷淋液体产生的高流速作用下形成负压，将发电机高温烟气随液体形成气水混合物，迅速增发使烟气中的高温热量转化为水蒸气的潜热。经过喷头进入余热回收塔11内，冷凝释放热量，与换热器进行热量交换，待加热第二介质经换热后达到预定的加热温度（通过流量控制）后排出换热器。

实施例1

高温烟气余热回收装置的余热回收方法，包括如下步骤:

(1) 将发电机烟囱中的烟气引出进入喷淋冷却塔11, 塔顶设第一喷头9，塔内第一介质直接与烟气接触发生热交换。

(2)然后，烟气中的水蒸气及被汽化的第一介质共同进入热交换器10，在热交换器内与待加热第二介质进行热交换，第二介质经换热后达到预定的加热温度，该温度可以通过流量控制，最后排出热交换器10， 

(3)热交换后的第一介质与烟气从热交换器下端排入底槽，在底槽进行气液分离，底槽顶部设第二喷头，第一介质通过底槽连接的喷淋泵进行重复喷淋，冷却后的低温烟气经过底槽上部的除雾器去除冷凝水后排放。 

本发明的一优选实施例中，底槽连接一喷淋泵1，喷淋泵将介质分别输送到第一喷头9和第二喷头12，且在喷淋泵1和第二喷头12之间设有第二阀门2，在喷淋泵1和第一喷头9之间设有第一电动阀4；第一电动阀4的开启根据低温烟气的温度调节开启度，可以手动开启第二阀门2进行调节，底槽16连接的喷淋泵1与烟气主管道上主电动阀6联动，喷淋泵1停止工作，主电动阀6自动开启，高温烟气直接排放，第一介质为水；第二介质为水或油。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。