一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統的制作方法
【專利摘要】一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，包括噴淋塔筒和內部噴淋水幕系統，內部噴淋水幕系統布置了若干層噴嘴組件；每一層噴嘴組件上安裝有多個霧化噴嘴；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；筒內水幕分布密度變化，可減小冷卻水用量的同時保證煙氣余熱效率；多種布置制作方式可降低生產復雜度和控制加工成本。
【專利說明】
一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及火電廠煙氣余熱回收領域，涉及一種噴淋吸收式煙氣余熱回收利用系統，特別是提供一種噴淋塔筒內噴淋系統。
【背景技術】
[0002]目前，我國供熱領域的天然氣供熱方式包括燃氣鍋爐、燃氣熱電聯產、燃氣熱電冷聯供三種方式，其中最主要的是燃氣鍋爐和燃氣熱電聯產，燃氣鍋爐供熱能耗約31.7Nm3天然氣/GJ，燃氣熱電聯產約11.4Nm3/GJ，對應單位GJ供熱量的C02排放量為22-61kg/GJ。燃氣鍋爐的排煙溫度普遍在100 °C左右，排煙熱損失約占總能耗的15 %左右。
[0003]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，實現天然氣煙氣中水蒸氣作為水資源的收集，同時吸收煙氣中的S02、N0x和粉塵等污染物，提高經濟效益，潔凈煙氣，保護環(huán)境，需要一種天然氣煙氣余熱、冷凝水回收裝置。
[0004]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，且傳熱系數較低，所以回收裝置的體積往往較大，成本較高。同時煙氣冷凝液的酸性對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，進一步增加了設備成本。直接接觸式裝置又分為填料直接接觸式與無填料直接接觸式。填料直接接觸式裝置在設備內加裝填料，增加了煙氣流動阻力，在使用一段時間后，填料可能會被沾污或堵塞，降低了設備可靠性。無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，同時可以保證足夠小的霧滴粒徑與接觸換熱時間。
[0005]噴淋吸收式煙氣余熱深度回收利用是國家重點節(jié)能低碳技術推廣目錄所列項目。該技術中的關鍵設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(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現穩(wěn)定接觸換熱，無需金屬換熱面，降低了煙氣側阻力，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汽的汽化潛熱，煙氣的排煙溫度最低可達30°C以下。同時，將煙氣溫度降低到水露點以下時，可以回收煙氣中的水。另外，噴淋過程實際上也是對煙氣的洗滌過程，減少了廢氣中NOx等污染物排放。
[0006]目前的噴淋吸收式煙氣余熱回收裝置內部的布置形式單一，存在換熱接觸不充分、換熱分布不均勻，無法實現煙氣余熱深度回收，需要進一步改進提高其工作效率。

【發(fā)明內容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種噴淋塔筒內噴淋系統，用于實現冷介質(水)與煙氣高效換熱。
[0008]本發(fā)明采用的技術方案是，一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，所述系統包括噴淋塔筒和內部噴淋水幕系統，其特征在于，內部噴淋水幕系統布置了若干層噴嘴組件;每一層噴嘴組件上安裝有多個霧化噴嘴;煙氣通過噴淋塔筒側面進入，向上流動，與噴嘴里霧化噴嘴里噴出來的多層水幕之間多次接觸后，從塔筒上的排煙口排出塔筒。
[0009]進一步地，噴淋塔內部整個換熱截平面的水幕密度采用梯級分布，位于噴淋塔中心設置水幕密度最大，沿中心向外徑向逐級減小，在噴淋塔內部邊緣設置水幕密度最小。
[0010]進一步地，若干層噴嘴組件具有相同的平面結構尺寸。
[0011]進一步地，若干層噴嘴組件具有變化的平面的結構尺寸，由上至下逐層減小。
[0012]進一步地，若干層噴嘴組件每一個具有多個子層結構，該多個子層結構具有變化的平面的結構尺寸，由上至下逐層減小;若干層噴嘴組件則具有相同中的結構和尺寸。
[0013]進一步地，若干層噴嘴組件具有相同的平面結構尺寸，在每一層的構成管路上安裝噴嘴的數量變化，位于中心的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最多，位于邊緣的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最少，從中心到邊緣梯級減小數量。。
[0014]進一步地，每層噴嘴組件采用多個環(huán)形管構成，在環(huán)形管上以設定間距安裝一定數量的噴嘴。
[0015]進一步地，每層噴嘴組件還包括正交的兩主管路構成單層結構本體，用于連接多個環(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。
[0016]進一步地，若干層噴嘴組件包括N+2層管路，N層管路用于運行，2層備用。
[0017]與現有技術相比，本發(fā)明所提供的一種噴淋塔筒內噴淋系統，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;筒內水幕分布密度變化，可減小冷卻水用量的同時保證煙氣余熱效率;多種布置制作方式可降低生產復雜度和控制加工成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本系統的結構示意圖
[0019]圖2為單層管路連接結構示意圖
[0020]圖3為水幕密度梯級分布示意圖
[0021]圖4-6為本發(fā)明的三種改進結構示意圖
【具體實施方式】
[0022]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0023]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0024]在本實施例中，結合附圖，對本發(fā)明的結構進行詳細描述。
[0025]噴淋塔噴淋系統設計是本技術的核心。
[0026]如圖1所示，噴淋塔是一個直徑約十多米、高度約四十米的圓形塔筒，為了實現噴淋塔內部換熱空間的充分利用，煙氣與噴淋水進行充分接觸，里面布置了若干層噴嘴組，通?？筛鶕枰O置5-7層。90°C左右的煙氣從噴淋塔筒底部進入，向上流動，與噴嘴里霧化噴嘴里噴出來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汽的汽化潛熱，被水(冷介質)吸收，煙氣的排煙溫度最低可降到30°C以下。同時，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，煙氣也不再出現冒“白煙”現象。
[0027]噴淋塔筒內噴淋系統由N+2層管路組成，管路上安裝噴嘴組，管路跟水(冷介質)系統連接。N層管路(噴嘴組)運行，2層備用。
[0028]每一層的管路結構如圖2所示，采用呈正交的兩主管路構成單層結構本體，并連接多層環(huán)形管，在環(huán)形管上以設定間距安裝一定數量的噴嘴。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。
[0029]水栗將水(冷介質)通過管路輸送到噴嘴組，一定壓力和流速的水，以霧化水幕方式，從一個個噴嘴噴出。
[0030]螺旋噴嘴通過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。
[0031]選用螺旋噴嘴，316L材質，精密鑄造工藝?？招幕驅嵭腻F噴霧均可，噴霧角度:60度、90度、120度、150度、170度均可。
[0032]在計算設計具體結構時，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應的。那么，每個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，必須讓煙氣穿過水幕，不能有漏隙。
[0033]水(冷介質)以霧化水幕方式，從一個個噴嘴噴出，形成完整的水幕裙層，將噴淋塔筒的截面積全部覆蓋住。
[0034]由于噴淋塔其空間體積較大，其內部流過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。噴淋塔內部的煙氣流與水幕的直接接觸換熱并沒有實現效率最大化，未能充分進行煙氣余熱的深度回收。
[0035]考慮到上述不足，可通過調整水幕密度分布實現噴淋塔內部整個換熱空間的充分利用。如圖3所示，噴淋塔內部整個換熱截平面的水幕密度可采用梯級分布，位于噴淋塔中心的煙氣流速最大，需要相應的設置水幕密度最大，沿中心向外徑向逐級減小，在噴淋塔內部邊緣煙氣流速最小，需要相應的設置水幕密度最小。可根據工況需要設置3-5級梯級分布。
[0036]如圖4-6所示，水幕密度可采用梯級分布可采用多種具體實現方式。
[0037]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。多層設置的徑向尺寸不同的噴嘴組可實現水幕密度在整個換熱截平面上的梯級分布；
[0038]方式二，為了實現部件生產標準化，可將多層噴嘴組中的每一層都制作成具有2-3個子層的標準結構和大小的噴嘴組，每一個標準噴嘴組中進行分層設置，多個子層可采用如方式一中所述的徑向尺寸變化方式，可實現水幕密度在整個換熱截平面上的梯級分布；
[0039]方式三，進一步為了方便制作與安裝，可將多層噴嘴組設計成相同的標準大小，在每一層的構成管路上調整其安裝噴嘴組的數量多少，將構成管路分布3-5級同心圓區(qū)間，位于中心的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最多，位于邊緣的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最少，從中心到邊緣梯級減小數量。
[0040]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
【主權項】
1.一種噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，所述系統包括噴淋塔筒和內部噴淋水幕系統，其特征在于，內部噴淋水幕系統布置了若干層噴嘴組件;每一層噴嘴組件上安裝有多個霧化噴嘴;煙氣通過噴淋塔筒側面進入，向上流動，與噴嘴里霧化噴嘴里噴出來的多層水幕之間多次接觸后，從塔筒上的排煙口排出塔筒。2.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，噴淋塔內部整個換熱截平面的水幕密度采用梯級分布，位于噴淋塔中心設置水幕密度最大，沿中心向外徑向逐級減小，在噴淋塔內部邊緣設置水幕密度最小。3.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，若干層噴嘴組件具有相同的平面結構尺寸。4.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，若干層噴嘴組件具有變化的平面的結構尺寸，由上至下逐層減小。5.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，若干層噴嘴組件每一個具有多個子層結構，該多個子層結構具有變化的平面的結構尺寸，由上至下逐層減??；若干層噴嘴組件則具有相同中的結構和尺寸。6.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，若干層噴嘴組件具有相同的平面結構尺寸，在每一層的構成管路上安裝噴嘴的數量變化，位于中心的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最多，位于邊緣的同心圓區(qū)間的管路上單位長度上噴嘴數量最少，從中心到邊緣梯級減小數量。7.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，每層噴嘴組件采用多個環(huán)形管構成，在環(huán)形管上以設定間距安裝一定數量的噴嘴。8.根據權利要求7所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，每層噴嘴組件還包括正交的兩主管路構成單層結構本體，用于連接多個環(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。9.根據權利要求1所述噴淋吸收式煙氣余熱回收系統，其特征在于，若干層噴嘴組件包括N+2層管路，N層管路用于運行，2層備用。
【文檔編號】F23J15/06GK106090975SQ201610583638
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月15日 公開號201610583638.1, CN 106090975 A, CN 106090975A, CN 201610583638, CN-A-106090975, CN106090975 A, CN106090975A, CN201610583638, CN201610583638.1
【發(fā)明人】王巖, 李本鋒, 盧海申, 馬建忠, 郭清溫, 郭永紅, 楊磊磊
【申請人】大唐(北京)能源管理有限公司