一种烟气余热深度回收系统的制作方法

1.本技术涉及余热回收技术领域，具体而言，涉及一种烟气余热深度回收系统。


背景技术：

2.燃煤、燃气锅炉等的热损失主要包括排烟热损失、排污热损失、不完全燃烧热损失以及散热损失等。对锅炉热效率影响较大且易回收利用的是排烟热损失和排污热损失。目前，燃气锅炉的排烟温度一般为200℃左右，排烟热损失在10％以上；在排烟温度较高时，水蒸汽不能冷凝释放出潜热能，随烟气排放，热能浪费。还携带有大量显热能，也随烟气排放，即所谓的“白烟”现象。
3.现有技术中烟气余热回收装置有很多，但在换热方面均采用非直接接触的导热系统，换热效果低；烟气余热回收装置一般仅包括一个循环换热交换系统，热量利用率不高。
4.另外，目前大部分燃气锅炉和燃煤锅炉的烟气余热回收技术冷源温度高，无法对烟气深度降温，且换热器腐蚀的问题严重。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种烟气余热深度回收系统，实现了自动余热回收功能，极大的提高烟气中热量的回收效率。
6.本实用新型提供的一种烟气余热深度回收系统，包括：壳体，
7.所述壳体内部设置烟气通道，所述烟气通道中安装有用于对烟气喷淋降温的喷淋组件；
8.所述壳体底部设置有用于承接喷淋水的水箱，所述水箱通过管道连接有循环换热组件。
9.在进一步的实施方式中，所述喷淋组件包括高温段喷淋组件以及低温段喷淋组件，所述高温段喷淋组件与所述低温段喷淋组件之前设置有烟气折流板。
10.在进一步的实施方式中，所述壳体的侧部设置有烟气进口，所述壳体的顶部设置有烟气出口，所述高温段喷淋组件设置在所述烟气进口的内侧，所述低温段喷淋组件设置在所述烟气出口的下部。
11.在进一步的实施方式中，所述高温段喷淋组件与所述低温段喷淋组件之间还设置有气液混合组件，所述气液混合组件包括气泡喷嘴及气液混合筛板，所述气泡喷嘴安装在所述壳体的侧壁上，所述气液混合筛板位于所述气泡喷嘴下方并设置在所述烟气通道中。
12.在进一步的实施方式中，所述烟气折流板包括间隔交错的两个，每个所述烟气折流板相对于水平面倾斜设置，其中一个所述烟气折流板与所述气液混合筛板的底部相接，另一个所述烟气折流板连接在所述水箱上。
13.在进一步的实施方式中，所述水箱包括用于承接所述高温段喷淋组件喷淋水及所述低温段喷淋组件喷淋水的高温水箱及低温水箱，所述循环换热组件包括分别与所述高温水箱及所述低温水箱对应设置的循环泵及换热器。
14.在进一步的实施方式中，所述换热器与所述壳体之间连接有喷淋管，所述喷淋组件包括连接在所述喷淋管上的喷淋支管以及安装在所述喷淋支管上的喷嘴，所述喷淋支管与所述喷淋管通过法兰可拆卸连接。
15.在进一步的实施方式中，所述喷淋管上连接有气液混合支管，所述气泡喷嘴连接在所述气液混合支管上，所述气液混合筛板上均布有多个通孔，所述气泡喷嘴包括设置在所述低温段喷淋组件下方的蝶形喷嘴。
16.在进一步的实施方式中，所述换热器包括高温段换热器及低温段换热器，所述喷淋管包括分别连接在所述高温段换热器及所述低温段换热器上的高温段喷淋管及低温段喷淋管；
17.所述换热器上连接有自来水进水管道及自来水出水管道，所述自来水进水管道上安装有电动调节阀，所述自来水出水管道上安装有温度传感器，所述电动调节阀与所述温度传感器均与控制模块电连接。
18.在进一步的实施方式中，还包括加药装置，所述加药装置与所述水箱之间连接有加药管道，所述水箱内安装有酸碱度传感器，所述酸碱度传感器与所述控制模块电连接。
19.本实用新型中的烟气余热深度回收系统，通过设置的对烟气直接喷淋降温的喷淋组件，构成了烟气的一次换热，能够将烟气中的热量回收至喷淋水中，通过直接气液接触的形式有效提高了传热效率，能够更加充分地将烟气中的热量进行释放。
20.烟气喷淋降温后的喷淋水通过水箱进行存储，实现了蓄热功能，通过水箱连接的循环换热组件，能够形成二次换热，使喷淋水的蓄热能量通过循环换热的形式向外部转移，有效降低了转移热量后喷淋水的温度，经换热后的喷淋水能够二次循环至喷淋组件，更有利于对烟气热量的直接回收，保障了烟气余热的回收效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本技术实施例提供的烟气余热深度回收系统的结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的壳体以及水箱的内部结构示意图；
24.图3为本技术实施例提供的喷淋组件的结构示意图；
25.图4为本技术实施例提供的气液混合装置气泡喷嘴的结构示意图。
26.图标：
27.1-壳体；2-循环换热组件；3-加药装置；4-烟气出口；5-烟气通道；6-烟气折流板；6-1-高温烟气折流板；6-2-低温烟气折流板；7-烟气进口；8-喷淋组件；9-水箱盖板；10-高温水箱；11-低温水箱；12-喷枪枪身；13-喷枪枪嘴；14-盲板法兰；15-喷淋管；16-电动调节阀；17-温度传感器；18-自来水管道；18-1-自来水进水管道；18-2-自来水出水管道；19-换热器；20-循环泵；21-法兰；22-加药管道；23-加药泵；24-药液罐；25-搅拌泵；26-气泡喷嘴；27-螺杆；28-蝶形喷嘴；29-螺母；30-喷嘴支撑块；31-气液混合筛板；32-气液混合支管。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.参见图1-图4，本技术实施例提供的烟气余热深度回收系统，包括：壳体1，所述壳体1内部设置烟气通道5，所述烟气通道5中安装有用于对烟气喷淋降温的喷淋组件8；所述壳体1底部设置有用于承接喷淋水的水箱，所述水箱通过管道连接有循环换热组件2。
32.本技术中的烟气余热深度回收系统，主要用于对烟气中的热量进行余热回收，以解决烟气排放白烟问题的同时，保证回收热量的有效利用率。
33.通过本技术中的喷淋组件8，能够以喷淋水直接对烟气进行喷淋的一次换热的形式回收烟气中的余热，通过气液直接接触的形式能够极大提高换热效率。同时，通过对烟气的直接喷淋可实现对烟气的二次减排，烟气降温的过程中伴随着烟气中水分的大量冷凝，最终基本消除“冒白烟”现象。
34.设置在壳体1底部的用于承接喷淋水的水箱，能够对转移至喷淋水中的热量进行二次换热回收，通过将水箱与循环换热组件2连接，能够使水箱中喷淋水的蓄热通过外部循环的形式加以利用，一方面能够在外部循环换热过程中通过对外部供水如自来水加热的形式进行蓄热利用，另一方面还能降低喷淋水在循环返回至喷淋组件8时的温度，从而达到循环产出低温冷源，促进一次喷淋换热效果的技术目的。
35.喷淋组件8具体包括高温段喷淋组件以及低温段喷淋组件，高温段喷淋组件与低温段喷淋组件之间设置有烟气折流板6。通过设置的烟气折流板6能够实现对烟气高温段及烟气低温段进行区分，并且构成高温段及低温段的两级循环换热系统，能够更加充分地利用烟气中的热量，节省能源，有效地提高了换热效率。
36.本实施例中具体采用两个上下间隔设置的烟气折流板6将烟气通道5划分为高温段及低温段，烟气折流板6具体包括位于下方的高温烟气折流板6-1以及位于上方的低温烟气折流板6-2。
37.在壳体1的侧部设置有烟气进口7，壳体1的顶部设置有烟气出口4，高温烟气折流板6-1设置在邻近烟气进口7的部位，高温段喷淋组件6-2设置在烟气进口7的壳体1内侧，具体设置在两块烟气折流板6之间，低温段喷淋组件8设置在烟气出口4的下部，且位于低温烟气折流板6-2的上方，低温烟气折流板6-2与高温烟气折流板6-1均与水平面之间呈30
°
夹角
倾斜设置。通过该种设置方式，一方面能够促进形成高温段及低温段的两级喷淋，另一方面能够使两级喷淋水分别落至壳体1底部的高温水箱10及低温水箱11中。
38.为了增强喷淋水与烟气之间的接触，使烟气中的热量能够更加充分地得到吸收，在高温段喷淋组件与低温段喷淋组件之间还设置有气液混合组件，通过气液混合组件能够构成气液混合的不规则湍流，增强烟气与喷淋水之间的接触，具体地，气液混合组件包括气泡喷嘴26及气液混合筛板31，通过两者之间的配合形成气液的湍流混合，其主要目的是实现更充分的烟气和水的融合，在气液混合场中产生湍流运动，能够更好的提升气液热交换，提高效率在20％以上。其中气泡喷嘴26安装在壳体1的侧壁上，气液混合筛板31位于气泡喷嘴26下方并设置在烟气通道5中。
39.本实施例中的低温烟气折流板6-2与高温烟气折流板6-1间隔交错布置，低温烟气折流板6-2与气液混合筛板31相接，具体地，低温烟气折流板6-2的侧边与气液混合筛板31的侧边相接，且同时连接在壳体1的内侧壁上；高温烟气折流板6-1连接在水箱的上方，在水箱上与烟气进口7相对的部位竖直设置有烟气挡板，高温烟气折流板6-1倾斜连接在烟气挡板的顶端，低温烟气折流板6-2以及高温烟气折流板6-1能够起到良好的导流作用，将两级喷淋水分别导入温度不同的两个水箱中。
40.结合两块倾斜设置的烟气折流板6，能够使高温段喷淋组件8产生的喷淋水流入高温水箱10内，同时使低温段喷淋组件8产生的喷淋水流入低温水箱11中，进一步地通过外部循环换热组件2分别进行循环回用喷淋水的降温冷却。
41.循环换热组件2具体包括两套循环泵20及换热器19，每套循环泵20及换热器19分别对应于高温水箱10及低温水箱11。在换热器19与壳体1之间连接有喷淋管15，用于将换热冷却后的喷淋水重新返回至喷淋组件8，喷淋组件8包括连接在喷淋管15上的喷淋支管以及安装在喷淋支管上的喷嘴，喷淋支管与喷淋管15通过法兰21可拆卸连接。本实施例中的喷淋支管与喷淋管15之前具体通过盲法兰21进行连接，喷淋支管与喷淋管15的管径远小于法兰21直径，通过盲法兰21可拆卸连接的形式，一方面方便了喷淋组件8的拆装，更重要的是能够对喷嘴的喷射方向进行调整，结合烟气折流板6的倾斜方向，能够在对进入烟气进行精准冷却喷淋的同时使喷淋水分别导入高温水箱10及低温水箱11中。
42.气液混合组件的喷淋水同时也是通过喷淋管15补入的，喷淋管15上连接有气液混合支管32，气泡喷嘴26连接在气液混合支管32上，气液混合筛板31上均布有多个通孔，气泡喷嘴26包括设置在低温段喷淋组件8下方的蝶形喷嘴28。
43.本实用新型中的换热器19包括高温段换热器及低温段换热器，喷淋管15包括分别连接在高温段换热器及低温段换热器上的高温段喷淋管15及低温段喷淋管15，气液混合支管具体连接在位于上方的低温段喷淋管15上。
44.从利用二次换热水箱内喷淋水的热量角度，换热器19上连接有自来水进水管道18-1及自来水出水管道18-2，以对外部供入的自来水进行加热，自来水进水管道18-1上安装有电动调节阀16，用于向系统中补入外部供水，同时自来水出水管道18-2上安装有温度传感器17，用于监测加热后自来水的温度，电动调节阀16与温度传感器17均与烟气余热深度回收系统的控制模块电连接，用于通过控制模块来自动调整电动调节阀16是否开启，以及反馈加热后自来水的温度。
45.基于上述烟气余热深度回收系统的结构，以下对各部分的组成以及工作原理进行
展开说明。
46.在一次换热的喷淋部分中，高温水箱10和低温水箱11内部分别设置有压力式液位计进行液位测量。两组水箱分别与循环泵20之间连接有输水管道，将水箱中的水通过循环泵20实现自循环。位于壳体1外部的水箱上侧设置有水箱盖板9，位于壳体内部的水箱顶部设置有直接连通烟气通道5的开口，位于壳体1下方的侧部设置有烟气进口7，壳体1顶部开设有烟气出口4，烟气进口7及烟气出口4均为敞开的广口结构，通过广口设计便于烟气的收集与排放。烟气通道5内部嵌入两组换热喷淋组件8，中间内置两块与水平面成30
°
夹角的烟气折流板6。
47.壳体1内部由上自下分别为：烟气低温段、低温烟气折流板6-2、烟气高温段、低温水箱11以及高温水箱10。高温换热区和低温换热区之间通过烟气折流板6来分割，高温烟气通过烟气进口7进入烟气通道5中的高温段，在高温段喷淋组件8的水滴喷射效果下，实现第一次降温，获得较高温度的水顺高温烟气折流板6-1流入到高温水箱10中。烟气随后进入低温段，为了实现更充分的烟气和水的融合，使其产生湍流融合，在低温区中设置了气泡喷嘴26和气液混合筛板31构成的气液混合组件，通过两者的配合构成本实用新型中的湍流融合装置，该装置能更好的提升气液热交换，提高效率20％以上。
48.与高温区工作原理相同，在低温段喷淋组件8的作用下，经喷淋热交换得到带有一定温度的低温喷淋水流入低温水箱11中。通过将壳体1内部科学地进行高温段及低温段的分离，实现高温和低温的需求换热，更加保证了节能效果，同时内部设计的气液混合组件以及喷淋组件8实现了烟气与喷淋水的直接接触，相较于传统的间接换热的形式，极大提高了换热效率，也使余热利用率大幅度提高。
49.高温段喷淋组件8与低温段喷淋组件8均分别包括由喷淋支管形成的喷枪枪身12、喷枪喷嘴以及盲板法兰14，每组喷淋组件8各设有两支喷枪枪身12，每支喷枪枪身12上各安装有两个喷枪枪嘴13，喷枪枪嘴13的材质为316l不锈钢，喷射角度设计为105
°
，能够更加充分地覆盖烟气通道5，提升喷淋效果。喷枪枪身12通过盲板法兰14与喷淋管15连接，并通过螺栓固定，便于拆卸方便清洗，且密封性好，且便于对喷枪枪嘴13的喷射角度进行调整。
50.本实用新型中的喷枪枪嘴13喷射的形状是由小水滴组成的实心椎体，该种喷射效果相较于传统的虚心椎体，具有更好的喷射效果，能够增加小水滴与烟气的接触面积，从而实现降低烟气温度。低温换热区和高温换热区分别布置了4个喷枪枪嘴13，可有效覆盖整个低温换热区和高温换热区，达到换热区无死角的效果，可进一步提升烟气与水的换热效率。
51.一次换热部分的气液混合装置主要包括气泡喷嘴26及气液混合筛板31，其中气泡喷嘴26连接有气液混合支管，气泡喷嘴26连接在气液混合支管的末端，并通过喷嘴支撑块30进行固定，本实施例中的气泡喷嘴26具体为蝶形喷嘴28，并通过螺杆27及螺母29固定在喷嘴支撑块30上，气泡喷嘴26主要在水平方向上喷射出喷淋水。
52.气液混合筛板31的主体结构为金属板，在金属板上均布有通孔形式的气孔，烟气在烟气低温段继续上升穿过气液混合筛板31，与气泡喷嘴26喷射出的一定压力的水平方向的喷淋水混合，形成不规则湍流，避免了两种流体的各自流动，使得烟气和喷淋水不会形成各自的通道，更加保障了气液两相的接触效果。此外，湍流会加大混合面积，实现更充分的热交换。
53.气液混合筛板31的材质为耐酸碱的316l不锈钢，采用数控激光切割机加工圆形通
孔，通孔直径为15mm，通孔之间的中心距为17mm。通孔供烟气和喷淋水通过，喷淋水由喷枪喷嘴和气泡喷嘴26喷出，溶液下降至气液混合筛板31与烟气互逆接触，喷淋水在碰撞区形成类似水花的喷溅状态向四周溅起，飞溅形成的微小水滴与穿过通孔的烟气接触，吸附烟气中的颗粒物，并将烟气中的热量吸收至喷淋水液滴，使喷淋水和烟气充分地进行混合，从而实现更充分的热交换。
54.二次换热部分主要包括输水管道、板式换热器19、循环泵20、自来水管道18以及喷淋管15，自来水管道18包括自来水进水管道18-1及自来水出水管道18-2，在自来水进水管道18-1上安装有电动调节阀16，自来水出水管道18-2上安装有温度传感器17。
55.并行的两组循环泵20通过管道与板式换热器19连接，通过法兰21连接密封，板式换热器19一端通过喷淋管15与喷淋组件8相连接提供喷淋水；另外一端连接自来水管道18，自来水进水管道18-1上安装有电动调节阀16，自来水出水管道18-2上安装有温度传感器17，本实施例中的温度传感器17具体为pt100型号的铂热电阻，控制自来水供给及监测二次换热后自来水的出水温度。
56.高温水箱10和低温水箱11分别装有压力式液位计，将液位4～20ma电流信号传输给plc控制器(可编程序控制器)，再通过plc程序参数设定值给出输出信号，传至自动补水电动调节阀16进行补水。水箱中的水会经循环泵20抽送到板式换热器19，进行热能置换，将余温用于自来水加热，实现烟气热量的二次利用。同时部分加热过的水会通过喷淋管15输送至喷淋组件8进行一次换热过程中的喷淋换热。
57.本实用新型中的烟气余热深度回收系统还包括有加药装置3，加药装置3具体为顶部设置有搅拌泵25的药液罐24，在药液罐24在水箱之间连接有加药管道22。
58.药液罐24下侧通过加药管道22连接加药泵23，加药管道22输出端口处设有两处分支，分别通往高温水箱10和低温水箱11。
59.水箱加药装置3通过水箱内安装的侵入式酸碱度传感器(图中未示出)测量的酸碱度数据实时传给plc控制器，再由plc程序控制实现参数的设定并给出控制信号，使电动调节阀16启动，药液罐24中药液经搅拌泵25均匀混合后，通过加药泵23将药液罐24中的药液抽送至水箱，完成自动加药功能，以平衡水质的酸碱度。
60.本实用新型中的烟气余热深度回收系统，基于喷淋式换热的一次换热与外部循环换热的二次热量吸收，可将排烟温度降至20℃，提高原系统能源利用率7％-10％；同时，利用直接接触式的喷淋形式，可实现对烟气的二次减排，烟气降温的过程中伴随着烟气中水分的大量冷凝，最终基本消除“冒白烟”现象。
61.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
62.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。