專(zhuān)利名稱：一種煙氣冷凝干化加熱裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為對(duì)鍋爐煙氣凝結(jié)水回收的一種裝置及方法，尤其是一種煙氣冷凝干化加 熱裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，水資源日益珍貴。燃料(包括煤、 石油、天然氣、生物質(zhì)和城市生活垃圾)燃燒后產(chǎn)生的煙氣中含有大量的水蒸汽，通過(guò)煙囪 排放到大氣中，不僅造成極大的水資源浪費(fèi)，而且水蒸汽在煙 中遇冷凝結(jié)成水沿壁面流 下，引起煙囪的腐蝕和結(jié)垢。如果能對(duì)煙氣中水蒸汽進(jìn)行回收處理利用，提高再生水利用率 對(duì)水資源匱乏的地區(qū)意義重大。常規(guī)的回收煙氣凝結(jié)水的方法是將采用冷卻換熱的方法將煙氣溫度降低到水蒸 汽露點(diǎn)以下，煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水排出，但這會(huì)造成煙氣溫度顯著降低。鍋爐煙氣中通 常含有大量的有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物，以及細(xì)微粉塵顆粒，嚴(yán)重危害著人類(lèi)的健康，這就要求鍋 爐煙氣必須通過(guò)煙囪向高空大氣排放。較高的排煙溫度有助于煙氣在煙囪中向上流動(dòng)，更 有利于煙氣中的污染物在高空大氣中擴(kuò)散。因此，將鍋爐煙氣中凝結(jié)水水蒸汽回收下來(lái)，加 以處理利用，提高再生水的利用率，同時(shí)不降低排煙溫度，滿足煙氣中污染物在高空大氣中 擴(kuò)散的溫度要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種煙氣冷凝干化加熱的裝置及方法，采用該方 法能夠安全有效地對(duì)煙氣進(jìn)行處理，便于煙氣中凝結(jié)水后續(xù)資源化開(kāi)發(fā)利用，同時(shí)滿足煙 氣中污染物通過(guò)煙囪向高空大氣中擴(kuò)散的溫度要求。技術(shù)方案本發(fā)明的煙氣冷凝干化加熱裝置包括高溫?zé)峁軗Q熱器和低溫?zé)峁軗Q熱 器；其中，高溫?zé)峁軗Q熱器包括高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口、高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段、高溫 熱管換熱器熱流體進(jìn)口、高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段、高溫?zé)峁堋⒏邷責(zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口、 高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口，位于高溫?zé)峁軗Q熱器中的高溫?zé)峁鼙坏谝桓綦x層分隔成上部 的高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段和下部的高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段兩部分，高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段 的兩端分別設(shè)有高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口，高溫?zé)峁軗Q熱 器蒸發(fā)段的兩端分別設(shè)有高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口和高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 ；低溫 熱管換熱器包括低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口、低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段、低溫?zé)峁軗Q熱器熱 流體進(jìn)口、低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段、低溫?zé)峁?、低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口、冷凝水出口、低 溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口，位于低溫?zé)峁軗Q熱器中的低溫?zé)峁鼙坏诙綦x層分隔成上部的 低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段和下部的低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段兩部分，低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段的 兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口和低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口，下部的低溫?zé)峁?換熱器蒸發(fā)段的兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口， 在低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段的最下部設(shè)有冷凝水出口 ；高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口相聯(lián)接，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口相 聯(lián)接。本發(fā)明的煙氣冷凝干化加熱裝置的煙氣冷凝干化加熱方法在于將濕煙氣的冷凝 干化和干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在低溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi)進(jìn)行濕煙氣的冷凝干化過(guò)程，在 高溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi)利用濕煙氣內(nèi)在的高品位熱能來(lái)加熱冷凝后的干化煙氣，提高干化煙氣 的排放溫度。具體是將濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段內(nèi)， 對(duì)高溫?zé)峁苓M(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口流出，進(jìn)入低溫?zé)峁?換熱器蒸發(fā)段，對(duì)低溫?zé)峁苓M(jìn)行加熱，冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入低溫?zé)?管換熱器冷凝段，通過(guò)低溫?zé)峁芎瓦M(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段內(nèi)濕煙氣進(jìn)行熱量交換，將 濕煙氣溫度降低至水蒸汽露點(diǎn)以下，濕煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水后從煙氣凝結(jié)水出口排 出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口排出，冷凝后的干化煙氣從低溫 熱管換熱器熱流體出口流出，經(jīng)高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段， 被高溫?zé)峁芗訜岷髲母邷責(zé)峁軗Q熱器冷流體出口流出，通過(guò)煙 排放到大氣。所述的高溫?zé)峁艿墓べ|(zhì)溫度高于低溫?zé)峁艿墓べ|(zhì)溫度。所述的冷媒介質(zhì)為空氣、水、海水或其它流體介質(zhì)。有益效果鍋爐煙氣中通常含有大量的有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物，以及細(xì)微粉塵顆粒，嚴(yán) 重危害著人類(lèi)的健康，這就要求鍋爐煙氣必須通過(guò)煙囪向高空大氣排放。較高的
排煙溫度有助于煙氣在煙囪中向上流動(dòng)，更有利于煙氣中的污染物在高空大氣中擴(kuò) 散。常規(guī)的回收煙氣凝結(jié)水的方法是將采用冷卻換熱的方法將煙氣溫度降低到水蒸一
2—
汽露點(diǎn)以下，煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水排出，但這會(huì)造成煙氣溫度顯著降低，不利于煙 氣中的污染物通過(guò)煙囪向高空大氣中擴(kuò)散。本發(fā)明采用熱管換熱器作為濕煙氣冷凝干化和干化煙氣加熱的工作部件，熱管換 熱器的傳熱是通過(guò)熱管內(nèi)工質(zhì)的相變進(jìn)行的，換熱效率高，使用隔板將熱管換熱器的蒸發(fā) 段和冷凝段分隔開(kāi)，熱流體和冷流體互不接觸，由于冷、熱流體是通過(guò)熱管換熱器不同部位 進(jìn)行換熱，而熱管元件相互又是獨(dú)立的，即使某根熱管失效、穿孔也不會(huì)對(duì)濕煙氣的冷凝干 化和干化煙氣的加熱有較大的影響。本發(fā)明將濕煙氣的冷凝干化和干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在低溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi) 進(jìn)行濕煙氣的冷凝干化過(guò)程，在高溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi)利用濕煙氣內(nèi)在的高品位熱能來(lái)加熱冷 凝后的干化煙氣，提高干化煙氣的排放溫度。該技術(shù)不僅能防止鍋爐煙 的腐蝕和結(jié)垢，而 且能將鍋爐煙氣中水蒸汽回收下來(lái)，便于煙氣中凝結(jié)水后續(xù)資源化開(kāi)發(fā)利用，緩解水資源 緊張，同時(shí)又不降低排煙溫度，滿足煙氣中污染物通過(guò)煙囪向高空大氣中擴(kuò)散的溫度要求， 具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。


圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中有高溫?zé)峁軗Q熱器1，高溫?zé)峁軗Q熱器冷 流體出口 11，高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段12，高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 13，高溫?zé)峁軗Q熱器 蒸發(fā)段14，高溫?zé)峁?5，高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 16，高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 17，第一隔離層18 ；低溫?zé)峁軗Q熱器2，低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口 21，低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段 22，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 23，低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段M，低溫?zé)峁?5，低溫?zé)峁軗Q熱 器冷流體進(jìn)口 26，冷凝水出口 27，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 28，第二隔離層四。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的煙氣冷凝干化加熱裝置中，高溫?zé)峁軗Q熱器1包括高溫?zé)峁軗Q熱器冷流 體出口 11、高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段12、高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 13、高溫?zé)峁軗Q熱器蒸 發(fā)段14、高溫?zé)峁?5、高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 16、高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 17，位于 高溫?zé)峁軗Q熱器1中的高溫?zé)峁?5被第一隔離層18分隔成上部的高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段 12和下部的高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段14兩部分，高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段12的兩端分別設(shè)有 高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 16和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口 11，高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段 14的兩端分別設(shè)有高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 13和高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 17;低溫 熱管換熱器2包括低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口 21、低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段22、低溫?zé)峁軗Q 熱器熱流體進(jìn)口 23、低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段M、低溫?zé)峁?5、低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 沈、冷凝水出口 27、低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口觀，位于低溫?zé)峁軗Q熱器2中的低溫?zé)峁?5 被第二隔離層四分隔成上部的低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段22和下部的低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段 24兩部分，低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段22的兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口 21和低 溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 26，下部的低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段M的兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁?換熱器熱流體進(jìn)口 23和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 28，在低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段M的最 下部設(shè)有冷凝水出口 27 ；高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 17和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 23 相聯(lián)接，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口觀和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口 16相聯(lián)接。具體方法是將濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 13進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器蒸 發(fā)段14內(nèi)，對(duì)高溫?zé)峁?5進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 17流 出，進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段M，對(duì)低溫?zé)峁?5進(jìn)行加熱，冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器 冷流體進(jìn)口 26進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段22，通過(guò)低溫?zé)峁?5和進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器蒸 發(fā)段M內(nèi)濕煙氣進(jìn)行熱量交換，將濕煙氣溫度降低至水蒸汽露點(diǎn)以下，濕煙氣中的水蒸汽 凝結(jié)成水后從煙氣凝結(jié)水出口 27排出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體 出口 21排出，冷凝后的干化煙氣從低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口觀流出，經(jīng)高溫?zé)峁軗Q熱器 冷流體進(jìn)口 16進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段12，被高溫?zé)峁?5加熱后從高溫?zé)峁軗Q熱器冷 流體出口 11流出，通過(guò)煙囪排放到大氣。在整個(gè)煙氣冷凝干化加熱過(guò)程中，高溫?zé)峁?5的 工質(zhì)溫度高于低溫?zé)峁?5的工質(zhì)溫度。
權(quán)利要求
1.一種煙氣冷凝干化加熱裝置，其特征在于該裝置包括高溫?zé)峁軗Q熱器(1)和低溫?zé)?管換熱器O)；其中，高溫?zé)峁軗Q熱器(1)包括高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口(11)、高溫?zé)峁?換熱器冷凝段(12)、高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口(13)、高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段(14)、高溫 熱管(15)、高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口(16)、高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口(17)，位于高溫 熱管換熱器(1)中的高溫?zé)峁?1 被第一隔離層(18)分隔成上部的高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝 段(1 和下部的高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段(14)兩部分，高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段(1 的兩 端分別設(shè)有高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口(16)和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口(11)，高溫?zé)?管換熱器蒸發(fā)段(14)的兩端分別設(shè)有高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口(1 和高溫?zé)峁軗Q熱 器熱流體出口(17)；低溫?zé)峁軗Q熱器( 包括低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口(21)、低溫?zé)峁?換熱器冷凝段(22)、低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口(23)、低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段(M)、低溫 熱管(25)、低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口( )、冷凝水出口(27)、低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出 口(觀)，位于低溫?zé)峁軗Q熱器O)中的低溫?zé)峁?5)被第二隔離層09)分隔成上部的低 溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段0 和下部的低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段04)兩部分，低溫?zé)峁軗Q熱器 冷凝段0 的兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口 和低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn) 口( )，下部的低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段04)的兩端分別設(shè)有低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 (23)和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口( )，在低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段04)的最下部設(shè)有冷 凝水出口 (XT)；高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口(17)和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口 相聯(lián) 接，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 08)和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口(16)相聯(lián)接。
2.一種如權(quán)利要求1所述的煙氣冷凝干化加熱裝置的煙氣冷凝干化加熱方法，其特征 在于將濕煙氣的冷凝干化與干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在低溫?zé)峁軗Q熱器內(nèi)進(jìn)行濕 煙氣的冷凝干化過(guò)程，在高溫?zé)峁軗Q熱器(1)內(nèi)利用濕煙氣內(nèi)在的高品位熱能來(lái)加熱冷凝 后的干化煙氣，提高干化煙氣的排放溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣冷凝干化加熱裝置的煙氣冷凝干化加熱方法，其特征在 于將濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口(1 進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段(14)內(nèi)，對(duì)高 溫?zé)峁?1 進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口(17)流出，進(jìn)入低溫 熱管換熱器蒸發(fā)段(M)，對(duì)低溫?zé)峁? 進(jìn)行加熱，冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn) 口 06)進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段(22)，通過(guò)低溫?zé)峁? 和進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā) 段04)內(nèi)濕煙氣進(jìn)行熱量交換，將濕煙氣溫度降低至水蒸汽露點(diǎn)以下，濕煙氣中的水蒸汽 凝結(jié)成水后從煙氣凝結(jié)水出口 (XT)排出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流 體出口 排出，冷凝后的干化煙氣從低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口 08)流出，經(jīng)高溫?zé)峁?換熱器冷流體進(jìn)口(16)進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段(12)，被高溫?zé)峁?1 加熱后從高溫 熱管換熱器冷流體出口(11)排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣冷凝干化加熱裝置的煙氣冷凝干化加熱方法，其特征在 于所述的高溫?zé)峁?1 的工質(zhì)溫度高于低溫?zé)峁? 的工質(zhì)溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣冷凝干化加熱裝置的煙氣冷凝干化加熱方法，其特征在 于所述的冷媒介質(zhì)為空氣、水、海水或其它流體介質(zhì)。
全文摘要
煙氣冷凝干化加熱裝置及方法是一種能夠回收煙氣中凝結(jié)水資源化利用，同時(shí)滿足煙氣中污染物向高空大氣擴(kuò)散的溫度要求的裝置及方法，該裝置的高溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口和低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體進(jìn)口相聯(lián)接，低溫?zé)峁軗Q熱器熱流體出口和高溫?zé)峁軗Q熱器冷流體進(jìn)口相聯(lián)接，其方法在于將濕煙氣進(jìn)入高溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段內(nèi)，對(duì)高溫?zé)峁苓M(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器蒸發(fā)段，冷媒介質(zhì)進(jìn)入低溫?zé)峁軗Q熱器冷凝段，通過(guò)低溫?zé)峁艿膿Q熱作用，將濕煙氣溫度降低至水蒸汽露點(diǎn)以下，濕煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水后從煙氣凝結(jié)水出口排出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從低溫?zé)峁軗Q熱器冷流體出口排出，冷凝后的干化煙氣被高溫?zé)峁芗訜岷笸ㄟ^(guò)煙囪排放。
文檔編號(hào)B01D5/00GK102058994SQ20101057840
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者張海峰, 沈來(lái)宏 申請(qǐng)人:東南大學(xué)