基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置制造方法及图纸

基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，属于锅炉供热和能源利用技术领域，该系统包括三个以水为载热工质的热湿循环转移模块，其中排烟低温段中介循环水模块由中介循环水通过喷淋方式将锅炉低温段排烟温度降低到趋近大气温度并实现“消白”后排放，吸收排烟余热及凝结水；锅炉进风加热加湿模块由升温后的中介循环水对锅炉进风进行喷淋加热加湿后，高湿进风通过锅炉进风口送入炉内，从而将排烟凝结水以蒸汽形式又经历炉膛内燃烧过程转移到锅炉排烟中；已经显著提高了含湿量的锅炉排烟则通过排烟高温段余热回收模块由热网回水等被加热水回收余热及凝结水；降温减湿后的排烟再次进入下一个基于水蒸气载热循环的烟气余热回收流程。

Method and device for direct heat recovery of boiler exhaust smoke based on steam heat carrying cycle

Based on the boiler exhaust steam heat cycle hot wet direct recovery method and device, which belongs to the technical field of boiler heating and energy utilization, the system includes three water contained in the thermal fluid heat transfer wet cycle module, which exhaust low circulating water by the intermediary intermediary module of circulating water by spraying the low temperature exhaust boiler to reduce the temperature reaching the atmospheric temperature and the realization of \fire\ after the emission, absorption and exhaust heat boiler condensate water; air heating and humidifying module of boiler air spray humidification heating by circulating water after heating medium, high humidity air through the air inlet into the boiler furnace, which will exhaust condensate in the steam form and experience in furnace combustion process is transferred to the boiler; has significantly increased with the amount of the wet flue gas through the exhaust high temperature waste heat recovery module by heating back The waste water and the condensed water are recovered by the heated water, and the exhaust gas after the cooling and dehumidifying is returned to the next heat recovery process of the flue gas based on the steam heat carrying cycle.

【技术实现步骤摘要】
基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置
本专利技术涉及基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，属于锅炉供热和能源利用

技术介绍
采用燃煤、天然气等燃料燃烧制热的锅炉排烟中含有大量的水蒸气，因此传统锅炉的排烟温度通常达80～160℃左右，烟气中的大量潜热及显热均白白散失了。为回收烟气余热，目前常用的余热回收的方式及其特点如下。（一）直接式显热回收：最为简单常用的方式，烟气余热用于预热锅炉进风、锅炉回水或者供热回水等，烟气处于显热换热区，锅炉效率一般最高在90%～93%左右，但烟气对空气只加热不加湿，烟气排放温度高，含湿量大，余热回收量有限。（二）冷凝式锅炉热回收装置：排烟温度可降低至约50℃，烟气余热用于预热锅炉进风、锅炉回水或者供热回水等，烟气处于冷凝换热区，锅炉效率提高可达3%～6%左右，总的锅炉效率最高可达93～98%左右，系统的效率受到供热回水的影响大，如回水温度提高则必然导致排烟温度提高，而且烟温进一步降低有困难。（三）基于吸收式热泵换热的烟气冷凝热回收装置：吸收式热泵系统的效率高，排烟温度可降低至20～30℃，烟气处于深度冷凝换热区，锅炉效率提高可达8%～13%左右，总的锅炉效率最高可达98～105%左右，系统的效率基本不受供热回水的影响。但是吸收式热泵的结构较复杂，造价较高，运行维护成本较大，因此需要综合考虑其技术经济性，特别是对燃煤锅炉而言其经济性相对较差。因此，上述各类锅炉排烟余热利用方式均有各自的优缺点，特别是其固有的缺点反映在技术可实施性、性价比等问题上，往往限制了其大规模采用。另外，锅炉排烟因含有大量水蒸气，即使是已经实现了超低排放标准，但其烟囱出口往往存在“白烟”现象，特别是在冬季，因大量水汽与冷空气迅速大量凝结成水，表现为更显著地“白烟”现象，不少地方存在周边群众对该类污染提出异议的现象，因此要求锅炉烟囱“消白”已经成为许多城市的环保政策要求。
技术实现思路
本专利技术的目的和任务是，针对上述锅炉排烟进行余热回收及消白中存在的节能和环保问题，采用基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法，实现锅炉排烟热湿直接回收和烟囱排烟消白。本专利技术的具体描述是：基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，以排烟所含水蒸气作为载热工质先后历经如下多种先后继起的工质形态：排烟所含水蒸气、中介循环水中的凝结水、锅炉进风所含水蒸气、炉膛燃烧混合气中的水蒸气、排烟高温段余热回收换热凝结水、凝结水经处理后作为补水再次进入载热循环流程，实现锅炉排烟热湿直接回收和烟囱排烟消白，该系统包括如下三个以水为载热工质的热湿循环转移模块：排烟低温段中介循环水模块3、锅炉进风加热加湿模块10和排烟高温段余热回收模块12，以及相互之间的连接管路与管件，其中排烟低温段中介循环水模块3由中介循环水在喷淋室4内通过喷淋方式将锅炉低温段排烟进口烟气F的温度降低到趋近大气温度并以“消白”排烟O的形式排放到大气中，并吸收排烟余热及凝结水；升温后的中介循环水及所吸收的凝结水由余热循环泵15送入到锅炉进风加热加湿模块10直接对锅炉进风C进行喷淋加热加湿后，高湿进风B通过锅炉1的原进风管道送入炉膛，从而将排烟凝结水以水蒸气形式携带并经历炉膛内燃烧过程转移到炉内排烟A中；已经显著提高了含湿量的炉内排烟A则通过排烟高温段余热回收模块12与被加热水回水换热，并释放出余热及终端凝结水W；降温减湿后的锅炉低温段排烟进口烟气F再次进入排烟低温段中介循环水模块3的喷淋室4并进行下一个基于水蒸气载热循环的烟气余热回收流程。基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法的装置包括如下三个热湿循环转移模块：排烟低温段中介循环水模块3、锅炉进风加热加湿模块10和排烟高温段余热回收模块12，以及相互之间的连接管路与管件，其中排烟低温段中介循环水模块3由喷淋室4、水处理装置14、余热循环泵15、以及相互之间的连接管路与管件组成，其中喷淋室4由上部的进水末端装置6、中部的直接接触式热湿交换段5、底部的余热水池13组成，进水末端装置6的上部设置有挡水板7，挡水板7的上部与排出段烟囱8相通，余热水池13的上部进水口与调质补水G的进水管相连，余热水池13的下部出水口与水处理装置14和余热循环泵15的进口相连，余热循环泵15的出口与锅炉进风加热加湿模块10的进水口相连，锅炉进风加热加湿模块10的出水口经回水泵9与进水末端装置6的进水口相连，锅炉进风加热加湿模块10的进风口与锅炉进风C的进风管相通，锅炉进风加热加湿模块10的出风口与锅炉1的原进风管道相通，锅炉1的炉内排烟A的出风口经原超低排放装置组件2和引风机11后与排烟高温段余热回收模块12的进风口相连，排烟高温段余热回收模块12的出风口与喷淋室4的进风口相连，排烟高温段余热回收模块12的被加热侧进水口与被加热水进水E相通，排烟高温段余热回收模块12的被加热侧出水口与被加热水出水D相通，排烟高温段余热回收模块12的凝结水出口与终端凝结水W的出水管相连。喷淋室4为空气和喷淋水组成竖向或横向布置的逆流换热结构，其中内部设置填料，也可不设置填料而采用空段结构。此时喷淋室4与排出段烟囱8及其之间的连接部分组成一体式的烟塔合一的喷淋塔结构。喷淋室4也可为空气和喷淋水组成竖向或横向布置的交叉流或顺流结构。此时喷淋室4与排出段烟囱8的布置关系可为一体式或分体式的组合结构。排烟高温段余热回收模块12设置在引风机11的下游，也可设置在引风机11的上游。喷淋室4既可以是单级喷淋结构，也可以是N级喷淋结构或N个串联的喷淋室组成，其中N>1。锅炉进风加热加湿模块10既可以是单级喷淋结构，也可以是N级喷淋结构或N个串联的喷淋室组成，其中N>1，其中内部设置填料，也可不设置填料而采用空段结构。排烟高温段余热回收模块12既可以是间壁式换热器结构，也可以是由N级喷淋结构组成的喷淋室和采用间壁式换热器的水水热交换器组成的复合式余热回收组件，其中N>=1，其中内部设置填料，也可不设置填料而采用空段结构。余热水池13的补水G和水处理装置14的处理水H的水质以满足余热水池13的出水水质要求而定，其水源来源包括经处理后的终端凝结水W。余热循环泵（15）的出口管和回水泵（9）的出口管之间设置旁通管。终端凝结水W则经过水处理后以补水G的形式回到系统中循环。本专利技术实现了全新的锅炉排烟余热回收新机制，通过将烟气余热回收与锅炉燃烧——排烟系统的流程相结合，以排烟水蒸气或其凝结水作为载热工质，构成了具有创新性的余热利用型锅炉燃烧及排烟换热流程，实现了最大幅度的回收利用锅炉排烟余热。对于天然气锅炉系统通常可提高过滤效率10～13%，总的锅炉效率最高可达98～105%左右。对于燃煤锅炉则通常可提高过滤效率8%～9%，例如如煤粉炉的原有锅炉热效率通常可达90～93%，则通过该项新技术的应用，可将采暖期的锅炉运行效率提高到98%～101%左右，实现供热燃煤锅炉领域的跨越式的技术进步。另外，本技术方式还可达到锅炉排烟的消白效果。附图说明图1是本专利技术的系统示意图。图1中各部件编号与名称如下。锅炉1、超低排放装置组件2、排烟低温段中介循环水模块3、喷淋室4、直接接触式热湿交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，以排烟所含水蒸气作为载热工质先后历经如下多种先后继起的工质形态，并实现锅炉排烟热湿直接回收和烟囱排烟消白：排烟所含水蒸气、中介循环水中的凝结水、锅炉进风所含水蒸气、炉膛燃烧混合气中的水蒸气、排烟高温段余热回收换热凝结水、凝结水经处理后作为补水再次进入载热循环流程，其特征在于，该系统包括如下三个以水为载热工质的热湿循环转移模块：排烟低温段中介循环水模块（3）、锅炉进风加热加湿模块（10）和排烟高温段余热回收模块（12），以及相互之间的连接管路与管件，其中排烟低温段中介循环水模块（3）由中介循环水在喷淋室（4）内通过喷淋方式将锅炉低温段排烟进口烟气（F）的温度降低到趋近大气温度并以“消白”排烟（O）的形式排放到大气中，并吸收排烟余热及凝结水；升温后的中介循环水及所吸收的凝结水由余热循环泵（15）送入到锅炉进风加热加湿模块（10）直接对锅炉进风（C）进行喷淋加热加湿后，高湿进风（B）通过锅炉（1）的原进风管道送入炉膛，从而将排烟凝结水以水蒸气形式携带并经历炉膛内燃烧过程转移到炉内排烟（A）中；已经显著提高了含湿量的炉内排烟（A）则通过排烟高温段余热回收模块（12）与被加热水回水换热，并释放出余热及终端凝结水（W）；降温减湿后的锅炉低温段排烟进口烟气（F）再次进入排烟低温段中介循环水模块（3）的喷淋室（4）并进行下一个基于水蒸气载热循环的烟气余热回收流程。...

【技术特征摘要】
1.基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，以排烟所含水蒸气作为载热工质先后历经如下多种先后继起的工质形态，并实现锅炉排烟热湿直接回收和烟囱排烟消白：排烟所含水蒸气、中介循环水中的凝结水、锅炉进风所含水蒸气、炉膛燃烧混合气中的水蒸气、排烟高温段余热回收换热凝结水、凝结水经处理后作为补水再次进入载热循环流程，其特征在于，该系统包括如下三个以水为载热工质的热湿循环转移模块：排烟低温段中介循环水模块（3）、锅炉进风加热加湿模块（10）和排烟高温段余热回收模块（12），以及相互之间的连接管路与管件，其中排烟低温段中介循环水模块（3）由中介循环水在喷淋室（4）内通过喷淋方式将锅炉低温段排烟进口烟气（F）的温度降低到趋近大气温度并以“消白”排烟（O）的形式排放到大气中，并吸收排烟余热及凝结水；升温后的中介循环水及所吸收的凝结水由余热循环泵（15）送入到锅炉进风加热加湿模块（10）直接对锅炉进风（C）进行喷淋加热加湿后，高湿进风（B）通过锅炉（1）的原进风管道送入炉膛，从而将排烟凝结水以水蒸气形式携带并经历炉膛内燃烧过程转移到炉内排烟（A）中；已经显著提高了含湿量的炉内排烟（A）则通过排烟高温段余热回收模块（12）与被加热水回水换热，并释放出余热及终端凝结水（W）；降温减湿后的锅炉低温段排烟进口烟气（F）再次进入排烟低温段中介循环水模块（3）的喷淋室（4）并进行下一个基于水蒸气载热循环的烟气余热回收流程。2.如权利要求1所述的基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置，其特征在于所述的基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法的装置包括如下三个热湿循环转移模块：排烟低温段中介循环水模块（3）、锅炉进风加热加湿模块（10）和排烟高温段余热回收模块（12），以及相互之间的连接管路与管件，其中排烟低温段中介循环水模块（3）由喷淋室（4）、水处理装置（14）、余热循环泵（15）、以及相互之间的连接管路与管件组成，其中喷淋室（4）由上部的进水末端装置（6）、中部的直接接触式热湿交换段（5）、底部的余热水池（13）组成，进水末端装置（6）的上部设置有挡水板（7），挡水板（7）的上部与排出段烟囱（8）相通，余热水池（13）的上部进水口与调质补水（G）的进水管相连，余热水池（13）的下部出水口与水处理装置（14）和余热循环泵（15）的进口相连，余热循环泵（15）的出口与锅炉进风加热加湿模块（10）的进水口相连，锅炉进风加热加湿模块（10）的出水口经回水泵（9）与进水末端装置（6）的进水口相连，锅炉进风加热加湿模块（10）的进风口与锅炉进风（C）的进风管相通，锅炉进风加热加湿模块（10）的出风口与锅炉（1）的原进风管道相通，锅炉（1）的炉内排烟（A）的出风口经原超低排放装置组件（2）和引风机（11）后与排烟高温段余热回收模块（12）的进风口相连，排烟高温段余热回收模块（12）的出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先庭，张茂勇，尚升，陈炜，石文星，
申请(专利权)人：清华大学，北京清大天工能源技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11