本发明专利技术提供了一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，包括：喷淋填料与储碱塔(1)，烟气输送与氧化回路系统，喷淋输送回路系统，热能利用系统和加碱中和系统，所述喷淋填料与储碱塔(1)，包括：喷淋填料与储碱塔主体结构件(11)，喷淋填料与储碱塔接口，填料(13)，除水器(14)和喷淋组件(15)。本发明专利技术中喷淋水通过大比表面积的填料与烟气接触换热，显著增加了气液两相的稳定的接触换热面积、接触时间和均匀性，显著提高了气液换热的性能和稳定性，从而显著提高了烟气余热回收热效率和脱硝脱硫效果。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，包括：喷淋填料与储碱塔(1)，烟气输送与氧化回路系统，喷淋输送回路系统，热能利用系统和加碱中和系统，所述喷淋填料与储碱塔(1)，包括：喷淋填料与储碱塔主体结构件(11)，喷淋填料与储碱塔接口，填料(13)，除水器(14)和喷淋组件(15)。本专利技术中喷淋水通过大比表面积的填料与烟气接触换热，显著增加了气液两相的稳定的接触换热面积、接触时间和均匀性，显著提高了气液换热的性能和稳定性，从而显著提高了烟气余热回收热效率和脱硝脱硫效果。【专利说明】喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置
本专利技术涉及一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，特别是其是用于天然气锅炉的一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置。
技术介绍
天然气锅炉的效率已经可以达到90%左右，但是由于天然气的价格昂贵(大约是轻油的1.5倍、煤的5倍)，所以如何进一步提高天然气锅炉效率仍然非常重要，而现有的锅炉设计技术中降低排烟热损失是提高锅炉效率的主要因素，所以如何回收烟气余热中的显热和潜热是进一步提升燃气锅炉效率的关键。对于现有空塔喷雾与烟气直接接触式换热的烟气回收的装置的换热设备，采用将冷却水喷成细小的雾珠，细小的雾珠在空塔(或者称为换热器)与烟气直接接触式换热，其特点是将冷却水喷成细小的雾珠在空塔中慢慢的落下,通常喷成雾状的雾珠大约50μπι到Imm以下，雾珠还需要5_10秒钟的慢速降落接触换热时间，雾珠过大和接触换热时间不足则换热效果较差，这样就造成如下几个主要方面不足:(1)冷却水喷成微细雾珠在空塔中慢速的落下，则塔内烟气的直接接触式换热的流动阻力降比较大，通常有400-800Pa，有些甚至大于lOOOPa，从而造成烟气抽风机或者鼓风机的电功耗过大；(2)冷却水需要喷成细小的雾珠，水泵需要比较大的压头，因为仅喷雾通常至少需要0.1MPa的压力差来驱动(一般为0.2-0.3MPa的喷雾效果较好)，这就造成水泵的电功耗过大；(3)喷雾的雾珠过小则容易雾珠外带，从而造成环境污染和烟道腐蚀等，喷雾的雾珠过大则换热效果较差，考虑喷雾的不均匀性和负荷变化造成空塔内流场的不均匀性，通常采用较大的喷雾流量以改善上述问题，但也同时带来了喷雾水泵功耗显著增加的问题，以及喷雾冷却水的出水温度较低而造成余热能利用效率较低的问题；⑷空塔喷雾与烟气直接接触式换热的塔内烟气流场很不均匀，特别是负荷偏离设计较大时更为明显，在某些情况在塔内可能出现严重的烟气偏流和回流，这就造成系统余热能利用的不稳定性和效率显著下降等问题。对于烟气与冷媒间壁式换热的烟气回收的装置的换热设备，采用换热管或者热管作为换热元件，烟气与冷媒(一般为水)是分隔开的(不直接接触)，由于烟气的对流换热系数比较小，通常采用翅片增加换热面积而强化换热，而烟气中含有大量的灰尘和腐蚀性物质以及烟气在降温过程有大量的冷凝水，从而造成翅片腐蚀严重、堵塞和结垢，不仅换热效果差而且设备寿命比较短，为了缓解上述问题也有不采用翅片而采用光管的，但设备体积庞大而且投资显著增加，该类结构的低温烟气回收的装置的换热设备的水阻和烟气流阻也都很大，也就是水泵和风机的电功耗都比较大，节能效益受高电耗的影响比较明显。 此外,天然气燃烧后的烟气中所含的氮氧化物和硫氧化物对大气有污染,尽管按现有标准规范单个锅炉的氮氧化物是达标排放，但是随着燃气锅炉的数量增加，其排放到空中的氮氧化物的总量也在增加，将对特定区域的大气质量产生一定的影响，很有可能在将来某些地域需要提高烟气排放标准；同时，由于燃气锅炉烟气中氮氧化物的含量相对较低，增加常规的脱硝设备的投资和运行费相对较高，因此需要开发低投入，低运行费用，高效率的燃气锅炉烟气脱硝装置。 中国专利201210156824.9公开了一种具有脱硝和集水功能的燃气锅炉(直燃机)烟气余热回收装置，该专利技术专利技术可在回收烟气余热的同时也能去除烟气的部分氮氧化物，但是由于该装置采用在余热回收装置内烟气先经板式换热器间壁换热再经喷淋或者喷雾吸收烟气中氮氧化物然后再与热泵蒸发器间壁换热的“一级换热+吸收+ 二级换热”方式，这样一方面烟气在喷淋或者喷雾吸收氮氧化物的过程后的温度显著降低，造成烟气的部分余热未被利用而被浪费，而且空塔的喷淋或者喷雾吸收氮氧化物和硫氧化物的效果较差造成烟气中的大量的酸性物质进入后续的热泵蒸发器可能使热泵蒸发器出现比较严重的腐蚀等问题。 中国专利200910238452.2提出了一种热泵型燃气锅炉余热回收机组，采用两级烟气-循环水间壁换热器(烟气-水换热器和烟气冷凝换热器)，如果采用翅片管换热器则容易造成翅片腐蚀严重、堵塞和结垢，如果采用光管换热器则设备庞大而且投资显著增加，无论是采用翅片管还是光管的换热器，其水阻和烟气流阻也都很大，水泵和风机的电功耗都比较大。 中国专利201110282736.4公开了一种燃气锅炉烟气余热全热回收装置，该技术专利技术可在回收烟气余热的同时可去除烟气中部分氮氧化物，主要是二氧化氮，但是难以去除烟气中含量较大的一氧化氮；此外设置的混合降温器明显增加了系统的传热能力的损失，也明显降低了余热利用效率。 中国专利201110110470.X公开的利用吸收式热泵回收烟气余热的集中供热系统、中国专利200720186994.6公开的一种接触式的烟气余热回收装置和中国专利20111046805.6公开的一种接触式低温烟气余热深度回收利用系统，都是空塔喷雾直接接触式换热器，需要将喷淋水喷成100 μ m到Imm以下微细雾珠，微细雾珠再在空塔中漂浮慢速下落过程中和烟气直接接触换热，喷雾水和烟气的流动阻力都比较大，而且为了达到好的换热效果还需要较大的喷雾水流量，因而水泵和烟气输送风机的电功率都比较大，同时由于烟气在空塔中喷雾接触换热很容易出现比较严重的偏流，烟气在空塔中的分布很不均匀，甚至可能出现大的涡流区，也严重影响了换热效果甚至还影响系统工作的稳定性。此夕卜，由于烟气中的氮氧化物主要为难溶于水的NO，余热回收系统的脱硝效果比较差。 综上所述，现有技术中至少存在以下问题:现有的余热回收装置的喷雾/喷淋水泵和烟气驱送风机的电功率都比较大，对余热回收的节能效果影响比较明显，同时烟气的脱硝效果也比较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，即可以获得优良的烟气余热回收效率和节能效益，同时还可以获得优良的脱硝脱硫效果，以解决现有的低温烟气余热回收换热效率低和脱硝脱硫效果差等问题。 为此，本专利技术提出一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，所述喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置包括:喷淋填料与储碱塔1，烟气输送与氧化回路系统，喷淋输送回路系统，热能利用系统和加碱中和系统； 所述喷淋填料与储碱塔I，包括:喷淋填料与储碱塔主体结构件11，喷淋填料与储碱塔接口，填料13，除水器14和喷淋组件15，其中，喷淋填料与储碱塔主体结构件11为塔式结构，是由喷淋填料塔外壳体111和喷淋填料塔外壳体111内从下至上设置的喷淋填料塔中间隔板112、填料支撑板113和除水器支撑板114等组成，所述喷淋填料塔中间隔板112将喷淋填料塔外壳体111内腔分隔开为下部碱液储存空间JY本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置，其特征在于，所述喷淋烟气余热回收及脱硝一体化装置包括：喷淋填料与储碱塔(1)，烟气输送与氧化回路系统，喷淋输送回路系统，热能利用系统和加碱中和系统；所述喷淋填料与储碱塔(1)，包括：喷淋填料与储碱塔主体结构件(11)，喷淋填料与储碱塔接口，填料(13)，除水器(14)和喷淋组件(15)，其中，喷淋填料与储碱塔主体结构件(11)为塔式结构，是由喷淋填料塔外壳体(111)和喷淋填料塔外壳体(111)内从下至上设置的喷淋填料塔中间隔板(112)、填料支撑板(113)和除水器支撑板(114)组成，所述喷淋填料塔中间隔板(112)将喷淋填料塔外壳体(111)内腔分隔开为下部碱液储存空间(JY)和上部烟气喷淋换热空间(YQ)，喷淋填料塔中间隔板(112)承接上部烟气喷淋换热空间(YQ)的喷淋换热的喷淋水，在喷淋填料塔外壳体(111)上设置了喷淋填料与储碱塔接口，喷淋填料与储碱塔接口包括烟气入口(121)，烟气出口(122)，喷淋循环水出口(123)，喷淋循环水入口(124)，碱液出口(125)，人孔，碱投入口(127)，喷淋水溢流口(128)和上下连通组合接管(129)，在填料支撑板(113)上放置有填料(13)以实现喷淋水与烟气的接触换热以及酸性物质的吸收，在除水器支撑板(114)放置有除水器以实现出塔烟气中水珠的收集，所述下部碱液储存空间(JY)和所述上部烟气喷淋换热空间(YQ)通过所述上下连通组合接管(129)连通以实现下部碱液储存空间(JY)的灌水和压力平衡，所述喷淋填料与储碱塔(1)实现喷淋水与烟气在填料中接触换热回收烟气余热、吸收烟气中的酸性物质，以及储存碱液；所述烟气输送与氧化回路系统，连接烟囱(60)与所述喷淋填料与储碱塔(1)，将烟气输送到喷淋填料与储碱塔(1)中，同时烟气输送与氧化回路系统实现在烟气中加入氧化剂并将氧化剂与烟气混合以将烟气中的低价氮氧化物氧化为高价的氮氧化物，所述烟气输送与氧化回路系统，包括：输送风机(21)，烟气入喷淋填料与储碱塔的管道(22)，烟气出喷淋填料与储碱塔的管道(23)，氧化剂分配混合器(24和氧化剂生成系统(25)；所述喷淋输送回路系统，连接喷淋填料与储碱塔(1)与热能利用系统，所述喷淋输送回路系统包括：喷淋水泵(31)，喷淋抽出管路(32)，喷淋水泵出口接管(33)，喷淋入口管路(34)和多余冷凝水排出管路(35)，所述喷淋输送回路系统将喷淋填料与储碱塔(1)中储存的喷淋水，输送至热能利用系统后降温，而后再输送回喷淋填料与储碱塔(1)中的喷淋组件(15)中，喷淋水再经喷淋组件(15)喷洒在填料(13)上，喷淋水在填料中与烟气接触换热，烟气温度降低而喷淋水吸收烟气的显热和潜热后升温，同时喷淋水还吸收了烟气中的酸性物质并被喷淋水中的碱性物质中和，升温和吸收酸性物质的喷淋水在重力的作用下落入喷淋填料与储碱塔(1)中的储水箱中，实现一个喷淋水降温升温的循环过程，而由于喷淋水在吸收烟气中的潜热而使得喷淋水不断增加，需要根据冷凝量和喷淋水水位将喷淋水经多余冷凝水排出管路(35)或者喷淋水溢流口(128)排出多余的喷淋水以达到喷淋水的平衡和稳定；所述热能利用系统，包括热能利用设备(40)，热能利用进水管路(41)和热能利用出水管路(42)，所述热能利用系统将从喷淋填料与储碱塔(1)中抽出的喷淋水降温以将喷淋水吸收的烟气余热能利用，所述热能利用设备(40)为热泵或者换热器；所述加碱中和系统，连接喷淋填料与储碱塔(1)的碱液出口(125)与喷淋输送回路系统，所述加碱中和系统包括：加碱泵(51)，加碱管路(52)和加碱中和测量控制系统，所述加碱中和系统根据喷淋水的酸碱度自动加入适量的碱液(17)以保持喷淋水为碱性，防止喷淋水吸收烟气中酸性物质成酸性水而腐蚀系统设备，以及使烟气脱硫脱硝后烟气中喷淋冷却的冷凝水达到排放标准。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢正和，孟继安，朱迎春，王正兴，贾向东，隋晓峰，赵岩，
申请(专利权)人：北京源深节能技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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