本實(shí)用新型涉及火電廠煙氣余熱回收領(lǐng)域，涉及一種噴淋吸收式煙氣余熱回收利用系統(tǒng)，特別是提供一種噴淋塔筒內(nèi)噴淋系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)供熱領(lǐng)域的天然氣供熱方式包括燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)、燃?xì)鉄犭娎渎?lián)供三種方式，其中最主要的是燃?xì)忮仩t和燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)，燃?xì)忮仩t供熱能耗約31.7Nm3天然氣/GJ，燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)約11.4Nm3/GJ，對(duì)應(yīng)單位GJ供熱量的CO2排放量為22-61kg/GJ。燃?xì)忮仩t的排煙溫度普遍在100℃左右，排煙熱損失約占總能耗的15％左右。

為了充分回收利用天然氣煙氣中的水蒸氣潛熱，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)天然氣煙氣中水蒸氣作為水資源的收集，同時(shí)吸收煙氣中的SO2、NOx和粉塵等污染物，提高經(jīng)濟(jì)效益，潔凈煙氣，保護(hù)環(huán)境，需要一種天然氣煙氣余熱、冷凝水回收裝置。

煙氣余熱深度回收裝置可以分為間接接觸式與直接接觸式。由于間接接觸式裝置需要較大的金屬接觸面，且傳熱系數(shù)較低，所以回收裝置的體積往往較大，成本較高。同時(shí)煙氣冷凝液的酸性對(duì)于金屬材料也有一定腐蝕，需要特殊的金屬材料或者是噴涂防腐材料，進(jìn)一步增加了設(shè)備成本。直接接觸式裝置又分為填料直接接觸式與無(wú)填料直接接觸式。填料直接接觸式裝置在設(shè)備內(nèi)加裝填料，增加了煙氣流動(dòng)阻力，在使用一段時(shí)間后，填料可能會(huì)被沾污或堵塞，降低了設(shè)備可靠性。無(wú)填料直接接觸式裝置為空塔布置，使用噴淋管束將循環(huán)冷卻水均勻霧化，同時(shí)可以保證足夠小的霧滴粒徑與接觸換熱時(shí)間。

噴淋吸收式煙氣余熱深度回收利用是國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄所列項(xiàng)目。該技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備是直接接觸式煙氣冷凝換熱器(煙氣換熱塔，也稱噴淋塔)。冷介質(zhì)(水)與煙氣在噴淋塔中直接接觸換熱，煙氣和水在很小溫差下即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定接觸換熱，無(wú)需金屬換熱面，降低了煙氣側(cè)阻力，減小了換熱器的體積，大幅度降低了換熱器成本，回收煙氣顯熱和煙氣中水蒸氣的汽化潛熱，煙氣的排煙溫度最低可達(dá)30℃以下。同時(shí)，將煙氣溫度降低到水露點(diǎn)以下時(shí)，可以回收煙氣中的水。另外，噴淋過(guò)程實(shí)際上也是對(duì)煙氣的洗滌過(guò)程，減少了廢氣中NOx等污染物排放。

目前的噴淋吸收式煙氣余熱回收裝置內(nèi)部的布置形式單一，存在換熱接觸不充分、換 熱分布不均勻，無(wú)法實(shí)現(xiàn)煙氣余熱深度回收，需要進(jìn)一步改進(jìn)提高其工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種噴淋塔筒內(nèi)噴淋系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)冷介質(zhì)(水)與煙氣高效換熱。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括噴淋塔筒和內(nèi)部噴淋水幕系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)部噴淋水幕系統(tǒng)布置了若干層噴嘴組件；每一層噴嘴組件上安裝有多個(gè)霧化噴嘴；煙氣通過(guò)噴淋塔筒側(cè)面進(jìn)入，從塔筒上的排煙口排出塔筒。

進(jìn)一步地，噴淋塔內(nèi)部整個(gè)換熱截平面的水幕密度采用梯級(jí)分布，位于噴淋塔中心設(shè)置水幕密度最大，沿中心向外徑向逐級(jí)減小，在噴淋塔內(nèi)部邊緣設(shè)置水幕密度最小。

進(jìn)一步地，若干層噴嘴組件具有相同的平面結(jié)構(gòu)尺寸。

進(jìn)一步地，若干層噴嘴組件具有變化的平面的結(jié)構(gòu)尺寸，由上至下逐層減小。

進(jìn)一步地，若干層噴嘴組件每一個(gè)具有多個(gè)子層結(jié)構(gòu)，該多個(gè)子層結(jié)構(gòu)具有變化的平面的結(jié)構(gòu)尺寸，由上至下逐層減??；若干層噴嘴組件則具有相同中的結(jié)構(gòu)和尺寸。

進(jìn)一步地，若干層噴嘴組件具有相同的平面結(jié)構(gòu)尺寸，在每一層的構(gòu)成管路上安裝噴嘴的數(shù)量變化，位于中心的同心圓區(qū)間的管路上單位長(zhǎng)度上噴嘴數(shù)量最多，位于邊緣的同心圓區(qū)間的管路上單位長(zhǎng)度上噴嘴數(shù)量最少，從中心到邊緣梯級(jí)減小數(shù)量。

進(jìn)一步地，每層噴嘴組件采用多個(gè)環(huán)形管構(gòu)成，在環(huán)形管上以設(shè)定間距安裝一定數(shù)量的噴嘴。

進(jìn)一步地，每層噴嘴組件還包括正交的兩主管路構(gòu)成單層結(jié)構(gòu)本體，用于連接多個(gè)環(huán)形管；最上層噴嘴組件的一條主管路用于從外部通入冷卻水；兩主管路交叉部位用于連接多層噴嘴組件間的垂直連接管。

進(jìn)一步地，若干層噴嘴組件包括N+2層管路，N層管路用于運(yùn)行，2層備用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的一種噴淋塔筒內(nèi)噴淋系統(tǒng)，多層水幕能夠大幅度提高直接接觸式噴淋塔的換熱效率，深度回收煙氣余熱；筒內(nèi)水幕分布密度變化，可減小冷卻水用量的同時(shí)保證煙氣余熱效率；多種布置制作方式可降低生產(chǎn)復(fù)雜度和控制加工成本。

附圖說(shuō)明

圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為單層管路連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為水幕密度梯級(jí)分布示意圖；

圖4-6為本實(shí)用新型的三種改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。

在本實(shí)施例中，結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。

噴淋塔噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本技術(shù)的核心。

如圖1所示，噴淋塔是一個(gè)直徑約十多米、高度約四十米的圓形塔筒，為了實(shí)現(xiàn)噴淋塔內(nèi)部換熱空間的充分利用，煙氣與噴淋水進(jìn)行充分接觸，里面布置了若干層噴嘴組，通常可根據(jù)需要設(shè)置5-7層。90℃左右的煙氣從噴淋塔筒底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，與噴嘴里霧化噴嘴里噴出來(lái)的多層水幕之間多次接觸后，從塔筒上的排煙口排出塔筒。煙氣中的顯熱和煙氣中水蒸氣的汽化潛熱，被水(冷介質(zhì))吸收，煙氣的排煙溫度最低可降到30℃以下。同時(shí)，可以回收煙氣中的水，排向大氣的煙氣污染物含量大大減少，煙氣也不再出現(xiàn)冒“白煙”現(xiàn)象。

噴淋塔筒內(nèi)噴淋系統(tǒng)由N+2層管路組成，管路上安裝噴嘴組，管路跟水(冷介質(zhì))系統(tǒng)連接。N層管路(噴嘴組)運(yùn)行，2層備用。

每一層的管路結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用呈正交的兩主管路構(gòu)成單層結(jié)構(gòu)本體，并連接多層環(huán)形管，在環(huán)形管上以設(shè)定間距安裝一定數(shù)量的噴嘴。最上層的一條主管路用于從外部通入冷卻水。兩主管路交叉部位用于連接多層間的垂直連接管。

水泵將水(冷介質(zhì))通過(guò)管路輸送到噴嘴組，一定壓力和流速的水，以霧化水幕方式，從一個(gè)個(gè)噴嘴噴出。

螺旋噴嘴通過(guò)螺紋或者法蘭或者焊接方式固定在水管路上。螺旋噴嘴全部朝下噴出。

選用螺旋噴嘴，316L材質(zhì)，精密鑄造工藝?？招幕?qū)嵭腻F噴霧均可，噴霧角度：60度、90度、120度、150度、170度均可。

在計(jì)算設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)時(shí)，螺旋噴嘴噴出的錐形水幕的錐高、底圓直徑都是跟水壓和流速對(duì)應(yīng)的。那么，每個(gè)噴嘴的水幕底圓直徑(尺寸)就可以是已知的。噴淋塔筒 的截面積也是已知的。噴嘴組的水幕底圓直徑(尺寸)要將噴淋塔筒的截面積全部覆蓋住，要將煙氣封住，必須讓煙氣穿過(guò)水幕，不能有漏隙。

水(冷介質(zhì))以霧化水幕方式，從一個(gè)個(gè)噴嘴噴出，形成完整的水幕裙層，將噴淋塔筒的截面積全部覆蓋住。

由于噴淋塔其空間體積較大，其內(nèi)部流過(guò)的煙氣流平面分布并不平均，而霧化噴嘴形成的水幕其是平均分布的。噴淋塔內(nèi)部的煙氣流與水幕的直接接觸換熱并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)效率最大化，未能充分進(jìn)行煙氣余熱的深度回收。

考慮到上述不足，可通過(guò)調(diào)整水幕密度分布實(shí)現(xiàn)噴淋塔內(nèi)部整個(gè)換熱空間的充分利用。如圖3所示，噴淋塔內(nèi)部整個(gè)換熱截平面的水幕密度可采用梯級(jí)分布，位于噴淋塔中心的煙氣流速最大，需要相應(yīng)的設(shè)置水幕密度最大，沿中心向外徑向逐級(jí)減小，在噴淋塔內(nèi)部邊緣煙氣流速最小，需要相應(yīng)的設(shè)置水幕密度最小?？筛鶕?jù)工況需要設(shè)置3-5級(jí)梯級(jí)分布。

如圖4-6所示，水幕密度可采用梯級(jí)分布可采用多種具體實(shí)現(xiàn)方式。

方式一，多層噴嘴組其徑向尺寸從上層向下層逐漸減小，最下層的徑向尺寸不小于最上層的徑向尺寸的1/2。多層設(shè)置的徑向尺寸不同的噴嘴組可實(shí)現(xiàn)水幕密度在整個(gè)換熱截平面上的梯級(jí)分布；

方式二，為了實(shí)現(xiàn)部件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，可將多層噴嘴組中的每一層都制作成具有2-3個(gè)子層的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和大小的噴嘴組，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴組中進(jìn)行分層設(shè)置，多個(gè)子層可采用如方式一中所述的徑向尺寸變化方式，可實(shí)現(xiàn)水幕密度在整個(gè)換熱截平面上的梯級(jí)分布；

方式三，進(jìn)一步為了方便制作與安裝，可將多層噴嘴組設(shè)計(jì)成相同的標(biāo)準(zhǔn)大小，在每一層的構(gòu)成管路上調(diào)整其安裝噴嘴組的數(shù)量多少，將構(gòu)成管路分布3-5級(jí)同心圓區(qū)間，位于中心的同心圓區(qū)間的管路上單位長(zhǎng)度上噴嘴數(shù)量最多，位于邊緣的同心圓區(qū)間的管路上單位長(zhǎng)度上噴嘴數(shù)量最少，從中心到邊緣梯級(jí)減小數(shù)量。

本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。