一种天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃气技术领域，尤其是涉及一种天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统。


背景技术：

2.近年来我国为改善大气环境，在大中城市实施煤改气，使得天然气在能源消费中所占比例越来越大。2019年，全国天然气表观消费量为 3064亿立方米，同比增长8.6%，在一次能源消费结构中占比达8.1%，同比上升0.3个百分点。然而，我国天然气储量少，为满足不断增长的使用需求，需要进口天然气，更重要的是要提高天然气的利用水平。
3.目前普通天然气热能动力设备应用时排烟温度均很高，户用热水供暖两用热水器/炉的排烟温度在120℃以上，燃气供暖锅炉的排烟温度一般在150~250℃以上，工业锅炉的排烟温度在200~ 260℃以上，燃气蒸汽联合循环的电锅炉的排烟温度仍在180℃以上，造成能源浪费和环境污染；因此需要研发一种节能减排、环保的天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种节能减排、环保的天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统。
5.为实现上述目的，本实用新型提供的方案为：一种天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统，包括加热罐体、烟囱、进水管、第一换热器、第一换热管、第二换热器、第二换热管，所述加热罐体用于接收蒸汽锅炉的烟气，所述加热罐体的出气端连接烟囱，所述第一换热管与第二换热管分别设置于加热罐体内，所述第一换热管的进水口连接进水管，出水口连通第一换热器，所述第一换热器连接第二换热管的进水口，所述第二换热管的出水口连接第二换热器，其中，所述第二换热管与第一换热管沿排气方向依次设置。
6.本实用新型的有益效果为：节能减排、环保，该回收利用系统通过设置加热罐体、烟囱、进水管、第一换热器、第一换热管、第二换热器、第二换热管，通过供给自来水，然后利用第一换热管与第二换热管对自来水进行加热，再输送至第一换热器、第二换热器分别供给热用户、高温高压生产热用户处使用，有效回收利用蒸汽锅炉排放的烟热，同时，第一换热管与第二换热管对自来水进行加热时会形成冷凝水，形成的冷凝水不但可回收再利用，节省水资源，还能吸收烟气中的有害气体，减少烟气的排放量，减少对大气的污染，使该回收利用系统整体节能减排，环保可靠。
7.进一步地，所述进水管上设置有补水泵与过滤器。
8.进一步地，所述过滤器包括壳体、过滤滤芯、多块过滤网，所述壳体成形有过滤通道，所述过滤通道内设置所述过滤滤芯、多块过滤网，所述过滤滤芯上游与下游分别设置所述过滤网。本实用新型采用上述结构后，可对输入的自来水进行过滤。
9.进一步地，所述过滤通道内开有两上下相对的转动槽，所述过滤滤芯上下两端分
别成形有转动轴，所述转动轴插入转动槽内实现过滤滤芯可拆装安装于壳体内，所述过滤通道成形有多对连接块，一对所述连接块通过螺丝可拆卸连接一块过滤网。本实用新型采用上述结构后，便于安装拆卸过滤网、过滤滤芯。
10.进一步地，所述第一换热管与第二换热管分别螺旋盘绕设置于加热罐体内。本实用新型采用上述结构后，提高换热面积，从而提高换热效率。
11.进一步地，还包括第一导水管、第二导水管、第三导水管，所述第一换热管的出水口与第一换热器的进水口之间通过第一导水管连接，所述第一换热器的出水口与第二换热管的进水口之间通过第二导水管连接，所述第二换热管的出水口与第二换热器之间通过第三导水管连接。
12.进一步地，所述第二导水管上设置有高压水泵。本实用新型采用上述结构后，以满足高温高压生产热用户的使用需求。
13.进一步地，所述第一导水管上分别设置有温度计、三通电磁阀，所述温度计、三通电磁阀沿输水方向依次设置，所述第一导水管上的三通电磁阀一出口与进水管之间连接有第一回流管。本实用新型采用上述结构后，可对水温不合格的自来水进行回流重新加热。
14.进一步地，所述第三导水管上分别设置有温度计、三通电磁阀，所述温度计、三通电磁阀沿输水方向依次设置，所述第三导水管上的三通电磁阀一出口与第二导水管之间连接有第二回流管。本实用新型采用上述结构后，可对水温不合格的自来水进行回流重新加热。
15.进一步地，所述加热罐体内成形有收集槽，所述收集槽用于收集第一换热管与第二换热管形成的冷凝水，所述收集槽连接有排水管。本实用新型采用上述结构后，可对冷凝水进行收集，便于后续的再利用。
附图说明
16.图1为本实用新型的整体管道流程图。
17.图2为本实用新型的加热罐体与烟囱连接图。
18.图3为本实用新型的过滤器内部结构图。
19.图4为本实用新型的烟气体积流量随过剩空气系数的变化。
20.图5为本实用新型的烟气质量流量随过剩空气系数的变化。
21.图6为本实用新型的回收利用系统热效率随过剩空气系数的变化。
22.图7为本实用新型的燃气利用效率随进口烟温的变化。
23.图8为本实用新型的燃气利用效率随烟气温降的变化。
24.图9为本实用新型的回收热量随过剩空气系数的变化。
25.图10为本实用新型的烟气冷凝水量随过剩空气系数的变化。
26.其中，1为加热罐体，11为排水管，2为烟囱，3为进水管，4为第一换热器，41为第一导水管，42为第一回流管，5为第一换热管，51为第二导水管，52为第二回流管，6为第二换热器，61为第三导水管，7为第二换热管，8为过滤器，81为壳体，82为过滤通道，821为转动槽，822为连接块，83为过滤滤芯，831为转动轴，84为过滤网，91为补水泵，92为高压水泵，93为温度计，94为三通电磁阀。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：
28.参见附图1至附图3所示，一种天然气利用设备烟气冷凝热能回收利用系统，包括加热罐体1、烟囱2、进水管3、第一换热器4、第一换热管5、第二换热器6、第二换热管7，加热罐体1用于接收蒸汽锅炉的烟气，加热罐体1的出气端连接烟囱2，第一换热管5与第二换热管7分别设置于加热罐体1内，第一换热管5的进水口连接进水管3，出水口连通第一换热器4，第一换热器4连接第二换热管7的进水口，第二换热管7的出水口连接第二换热器6。
29.在本实施例中，进水管3上设置有补水泵91与过滤器8。
30.在本实施例中，过滤器8包括壳体81、过滤滤芯83、多块过滤网84，壳体81成形有过滤通道82，过滤通道82内设置过滤滤芯83、多块过滤网84，过滤滤芯83上游与下游分别设置过滤网84；其中，过滤通道82内开有两上下相对的转动槽821，过滤滤芯83上下两端分别成形有转动轴831，转动轴831插入转动槽821内实现过滤滤芯83可拆装安装于壳体81内，过滤通道82成形有多对连接块822，一对连接块822通过螺丝可拆卸连接一块过滤网84，其中，第二换热管7与第一换热管5沿排气方向依次设置。
31.在本实施例中，第一换热管5与第二换热管7分别螺旋盘绕设置于加热罐体1内。
32.本实施例还包括第一导水管41、第二导水管51、第三导水管61，第一换热管5的出水口与第一换热器4的进水口之间通过第一导水管41连接，第一换热器4的出水口与第二换热管7的进水口之间通过第二导水管51连接，第二换热管7的出水口与第二换热器6之间通过第三导水管61连接。
33.在本实施例中，第二导水管51上设置有高压水泵92。
34.在本实施例中，第一导水管41上分别设置有温度计93、三通电磁阀94，温度计93、三通电磁阀94沿输水方向依次设置，第一导水管41上的三通电磁阀94一出口与进水管3之间连接有第一回流管42。
35.在本实施例中，第三导水管61上分别设置有温度计93、三通电磁阀94，温度计93、三通电磁阀94沿输水方向依次设置，第三导水管61上的三通电磁阀94一出口与第二导水管51之间连接有第二回流管52。
36.在本实施例中，加热罐体1内成形有收集槽，收集槽用于收集第一换热管5与第二换热管7形成的冷凝水，收集槽连接有排水管11。
37.在本实施例中，具体回收利用过程为：当加热罐体1工作时，同步启动补水泵91与高压水泵92，以抽吸水使自来水进入进水管3内，然后通过过滤器8的过滤网84与过滤滤芯83对自来水进行过滤，然后进入第一换热管5内与加热罐体1内的高温气体进行换热，以向第一导水管41输送高温自来水，再通过温度计93进行检测，若第一导水管41的水温≥90℃，则配合三通电磁阀94将高温自来水输送至第一换热器4中换热后，供热用户使用；若第一导水管41的水温＜90℃，则通过三通电磁阀94将高温自来水输送至第一回流管42、进水管3，以进行重新加热；
38.第一换热器4换热后，通过第二导水管51将高温自来水输送至第二换热管7中进行进一步加热，然后输送至第三导水管61，若第三导水管61的水温达到设定值以上，则配合三通电磁阀94将高温自来水输送至第二换热器6中换热后，供高温高压生产热用户使用；若第三导水管61的水温不达到设定值以上，则通过三通电磁阀94将高温自来水输送至第二回流
管52、第二导水管51，以进行重新加热，其中第二导水管51的水温约为70℃。
39.实验检测：
40.对本实施例的回收利用系统进行烟气流量、烟速、烟温及水温检测：
41.表1 烟气和水的部分参数检测结果
过剩空气系数烟气进口温度/℃烟气出口温度/℃烟气露点温度/℃进口水温/℃出口水温/℃平均水温/℃烟气进口速度/(m/s)烟气岀口速度/(m/s)1.1697.439.55627.938.933.42.662.021.9477.635.54624.935.930.43.853.232.1587.335.74425.831.828.84.023.251.9952.830.53919.730.625.15.675.19
42.由附图4、5中看出，加热罐体1的出口烟气量小于进口烟气量，是由于烟气中的水蒸气凝结成了冷凝水，进出口烟气流量和烟气流速随着过剩空气系数的增大而增大；进入加热罐体的水温为 20～28℃（即进水管3的水温），烟温为53～98 ℃，烟气露点温度为39～56℃，经过本实施例的回收利用系统后的排烟温度均降到 30～40 ℃，比加热罐体的进水温度高约10℃。
43.参见附图6、7、8、9所示，在烟气进口温度为53～98℃、进出口温降为22～58 ℃时，本实施例的回收利用系统仍能提高燃气利用热效率8%～10%；排烟温度每降低10 ℃，本实施例的回收利用系统提高燃气利用热效率1.7%～3.5%，其中潜热占总热量的54%～73%。
44.参见附图10所示，随过剩空气系数增大，烟气露点温度降低，为39～56℃，烟气中水蒸气含量减少，产生的冷凝水量随之减少。过剩空气系数为2.16时，锅炉的工况为大火燃烧，此时加热罐体的进出口烟温均高于小火工况下的进出口烟温，产生的烟气冷凝水相对少；本实施例的回收利用系统烟气冷凝过程中，每t锅炉每天可产生约1.2～1.8 t烟气冷凝水，节水效果可观。
45.对烟气净化作用和烟气冷凝水ph值及酸根离子检测结果如下：
46.表2 ph值和冷凝水中酸根离子检测结果
so
42-/(mg/l)no
3-/(mg/l)co
32-/(mol/l)cl-/(mg/l)f-/(mg/l)no
2-/(mg/l)ph值47.704.7700.200.00502.4945.144.2500.160.00502.6635.894.0400.220.00502.7148.965.2600.280.00502.94
47.表3烟气净化效率、冷凝水量及ph值
[0048][0049]
烟气冷凝水ph值为2.49～5.69，呈现强酸性，随烟气冷凝水量的增加烟气冷凝水的ph值降低、酸性增强，主要原因是烟气冷凝热回收装置产生的烟气冷凝水量增加，强化了净化烟气效果，另外与大气中硫化物等成分及含量有关。
[0050]
烟气冷凝水中含有so42-、no3-、cl-、no2-、f-、hco3-等酸根离子，其中so42-一主要来自助燃空气，即大气中的so2，就此意义上讲，大气经热能动力设备和本实施例的回收利用系统后可以得到净化，脱硫效率可达98％，因此，本实施例的回收利用系统同时兼具节能减排和净化烟气及空气的作用。
[0051]
经过对实验结果获得如下结论：
[0052]
1、本实施例的回收利用系统的进口烟温在53～98℃，经本实施例的回收利用系统后的排烟温度均降到30～40℃，比本实施例的回收利用系统的进水温度高约10℃，提高燃气利用热效率8％～10％，排烟温度每降低10℃，本实施例的回收利用系统提高燃气利用热效率1.7％～3.5％，其中潜热占总热量的54％～73％。
[0053]
2、烟气冷凝过程中，每t锅炉每天可产生约1.2～1.8 t烟气冷凝水，经处理后可资源化再利用，节水效果可观。
[0054]
3、烟气冷凝过程中，烟气冷凝水可以对烟气产生净化作用，烟气冷凝热回收装置的脱硫效率可达98％。
[0055]
以上所述之实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。