本發(fā)明屬于工業(yè)與民用能源應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種將鍋爐及窯爐等領(lǐng)域排放的熱煙氣進(jìn)行深度脫水除濕處理，同時(shí)將排放煙氣中的廢熱能進(jìn)行回收并提升為高品位熱能，制取生活熱水或生產(chǎn)工藝熱水(或其他熱流體)的環(huán)保與廢熱能再生利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源與環(huán)保成為當(dāng)今社會(huì)的兩個(gè)重大問題。目前使用的各類鍋爐的排放煙氣中含有大量的水蒸汽與大量的廢熱，水蒸汽在空氣中將凝結(jié)為水，其混雜灰塵將形成霾，同時(shí)大量廢熱能的排放不但形成能源的浪費(fèi)，也造成了熱污染即加劇了大氣的熱島效應(yīng)；而且排放的煙氣中還含有一定的污染物，其中部分污染物是隨煙氣中的水分?jǐn)y帶而排出的；因此，如何更好地去除煙氣中的水分并回收煙氣中的低品位廢熱能，提高一次能源的利用效率并減少污染物的排放是我國目前的重要工作。

常規(guī)的煙氣熱能回收是采用冷卻式換熱系統(tǒng)，即主要是通過單一的煙氣-水換熱器，將煙氣溫度降溫，回收部分煙氣余熱，但其由于很難尋找低溫水源使得煙氣溫度無法降至足夠低，另煙氣體積流量非常大、熱焓低、換熱效率低，換熱設(shè)備體積非常大，熱能回收率很低，設(shè)備投資也非常巨大，熱能的回收利用難度較大；另外，常規(guī)煙氣脫水及換熱設(shè)備的煙氣側(cè)清污都是一個(gè)大難題。

現(xiàn)有技術(shù)也有采用其他方式回收煙氣熱能的，例如公開號(hào)為CN102650431A公開了一種燃?xì)鉄煔庥酂崽菁?jí)回收利用方法，其采用氣水間接換熱和氣水直接換熱兩種不同方式的串聯(lián)，梯級(jí)回收煙氣中的低品位熱能用于被加熱水溫度連續(xù)提升，被加熱水溫度經(jīng)過兩次連續(xù)提升，溫度升高到60-100℃作為鍋爐補(bǔ)水、其他工藝用水或生活熱水使用，但是該系統(tǒng)需消耗較多的高品位電能，且回收的主要是煙氣的顯熱部分，并且不能深度脫水。

公開號(hào)為CN203848505U公開了一種以熱泵方式回收燃?xì)忮仩t煙氣冷凝熱能的裝置，其采用高效冷凝換熱器將煙氣的熱量熱交換到低溫的一次循環(huán)水中，再通過熱泵機(jī)組將低溫的一次循環(huán)水中的熱量熱交換至二次循環(huán)水中，雖然相對于常規(guī)冷凝式換熱系統(tǒng)，其可以使煙氣降至露點(diǎn)以下進(jìn)行充分冷卻，提高了煙氣熱能回收率，其公開的熱泵機(jī)組可根據(jù)實(shí)際條件不同選擇電驅(qū)動(dòng)熱泵或吸收式熱泵；但其存在如下技術(shù)缺陷：一是僅適用于干凈能源排放的煙氣冷凝熱能回收，而不是適用于燃煤、火電廠、回轉(zhuǎn)窯等場所的煙氣熱能回收；二是煙氣與冷水的換能方式未明確，因煙氣體積流量非常大，熱焓低，換熱難度大，故煙氣與冷水的換能方式直接決定煙氣熱能回收率；三是由于與攜帶污染物的煙氣接觸的一次循環(huán)水是濁水并有腐蝕性，一次循環(huán)水與熱泵的能源交換器件清污及耐腐蝕都較為困難，尤其是吸收式熱泵低溫側(cè)低于露點(diǎn)以下溫度時(shí)，能效比很低，同時(shí)自身經(jīng)常會(huì)發(fā)生蒸發(fā)器污染需要進(jìn)行清洗，效率較低且成本增高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)問題，本發(fā)明提供了一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統(tǒng)，其技術(shù)思路是采用煙氣深冷處理，煙氣經(jīng)過低于露點(diǎn)溫度的水將煙氣中的水蒸汽凝析脫水，使煙氣中的水份大幅度脫除，同時(shí)水份中攜帶的污染物包括細(xì)小粉塵及液體污染物也同時(shí)被去除，實(shí)現(xiàn)對煙氣的再一次深度處理；在脫水除濕的同時(shí)將煙氣中的低品位熱能回收轉(zhuǎn)化為可利用熱能，提高了能源利用率；且脫水除濕后的煙氣體積減少很多，重量也減少很多，降低了引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，節(jié)省了高品位能源，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保；還有脫水除濕后的煙氣因攜帶的污染物被更多的去除，故有效降低了污染物的排放，且對后部煙道設(shè)施的損害將大大降低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統(tǒng)，包括多管水面自激波水床和除濕水換熱器，多管水面自激波水床和除濕水換熱器通過管路連接形成閉合回路；除濕水換熱器通過管路與熱泵連接獲得低溫冷源，熱泵的高溫側(cè)用于加熱需加熱水體；

所述脫水除濕換熱器包括板式換熱器本體、高溫流體通道和低溫流體通道，高溫流體通道的兩端分別為高溫除濕水進(jìn)口和低溫除濕水出口，低溫流體通道的兩端分別為熱泵的低溫水進(jìn)口和高溫水出口；

所述多管水面自激波水床包括床體，床體內(nèi)的上方設(shè)有進(jìn)煙區(qū)，進(jìn)煙區(qū)與床體外的進(jìn)煙管道連接，床體內(nèi)的下方設(shè)有脫水除濕區(qū)，脫水除濕區(qū)的上方設(shè)有出煙區(qū)，出煙區(qū)與床體外的出煙管道連接，進(jìn)煙區(qū)與脫水除濕區(qū)之間設(shè)有密封隔板，密封隔板上設(shè)有多個(gè)連通進(jìn)煙區(qū)和脫水除濕區(qū)的煙管，煙管的下端口處設(shè)有疏波器，疏波器浸沒脫水除濕區(qū)的液面下方55-300mm處；脫水除濕區(qū)的床體上設(shè)有溢出口、回送口，溢出口、回送口分別連接有管道，多管水面自激波水床通過管道、設(shè)在管道上的除濕水增壓泵與脫水除濕換熱器的高溫除濕水進(jìn)口連接，脫水除濕換熱器的低溫除濕水出口通過管道、回送口與脫水除濕區(qū)連接，水床的下方還設(shè)有通過管道依次連接的排污泵、過濾裝置，過濾裝置通過管道與所述除濕水增壓泵連接。

優(yōu)選地，所述疏波器由中空管、阻隔板和疏波齒組成，中空管外側(cè)壁上等距設(shè)有三層以上的阻隔板，每層阻隔板與中空管的夾角為 30-90°，最外層阻隔板除外的每層阻隔板的下方設(shè)有一圈疏波齒，每層阻隔板下方的疏波齒的長度由里層至外層逐層遞減，最外層阻隔板上可斜向布置疏波齒，最外層阻隔板上的疏波齒與中空管的夾角為 30-90°，同層疏波齒之間的氣槽是等高、等寬設(shè)置，相鄰的阻隔板的下方的疏波齒是錯(cuò)位設(shè)置的。

進(jìn)一步地，所述脫水除濕換熱器的低溫流體通道的兩端通過管道與熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器連接，熱泵機(jī)組的冷凝器與需被加熱水體連接。

優(yōu)選地，所述熱泵機(jī)組采用大功率熱泵，熱泵動(dòng)力采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，汽輪機(jī)的余熱用來加熱需被加熱水體。

進(jìn)一步地，所述脫水除濕換熱器為采用防腐材料的水水板式換熱器，水水板式換熱器內(nèi)采用防污染設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明采用煙氣深冷處理技術(shù)，煙氣經(jīng)過低于大氣下的露點(diǎn)溫度的水即低于12℃以下，煙氣中的水分凝析脫水實(shí)現(xiàn)大幅除濕，同時(shí)煙氣中的潛熱被回收，一般煙氣含水率在8%—12%之間，采用本發(fā)明裝置脫水后，煙氣中的含水率低于1%—2%以下，可脫除煙氣中80%水分，水分中攜帶的污染物，包括細(xì)小粉塵及液體污染物都被去除，因此本發(fā)明對煙氣是再一次深度處理；

（2）本發(fā)明采用煙氣與低溫除濕水直接交換熱量的方法，煙氣中的熱能與水體的熱能交換是分子間直接交換，煙氣與水的換熱效率大大提高，設(shè)備體積減小，同時(shí)，煙氣中的顆粒物、腐蝕性物質(zhì)等污染物直接進(jìn)入水體，不會(huì)發(fā)生對換熱設(shè)備表面的堵塞及腐蝕，將常規(guī)方法中難以處理的設(shè)備污染問題輕松解決；

（3）本發(fā)明在煙氣脫水除濕的同時(shí)將煙氣中的低品位熱能回收轉(zhuǎn)化為可利用熱能，采用熱泵將低品位熱能回收用于加熱供熱循環(huán)水或加熱鍋爐進(jìn)水等；煙氣回收的熱量相當(dāng)于提高鍋爐熱效率8%—20%左右，從而大大提高了能源利用率；

（4）本發(fā)明使得脫水除濕后的煙氣體積減少很多，重量也減少很多，降低了引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，節(jié)省了高品位能源，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保；還有脫水除濕后的煙氣因攜帶的污染物被去除，故有效降低了污染物的排放，且對后部煙道設(shè)施的損害將大大降低；

（5）本發(fā)明的多管水面自激波水床中的疏波器的多層阻隔板不斷地將煙氣流分割成均等的小氣流，每個(gè)小氣流形成各自的震蕩波，小震蕩波之間又有對撞沖擊，加劇了氣與液的碰撞與攪拌，最終在水面形成劇烈且穩(wěn)定均等的自激波層，在自激波層的煙氣由于經(jīng)過多層疏波齒的不斷疏波均流、氣液接觸非常充分且在不斷阻隔的過程中氣液反應(yīng)時(shí)間延長，從而大大提升了凈化效率，故環(huán)保效果好；且因自激波層在水面處，煙氣阻力比較小，能量消耗少，故節(jié)能效果非常好；尤其是，本發(fā)明的疏波齒在液體的自激波區(qū)域中，因氣流震蕩作用氣槽不容易發(fā)生板結(jié)、堵塞，故障率低，不僅延長了疏波器的使用壽命，而且還大大提升了凈化率，另外，還節(jié)約了成本和資源消耗；

（6）本發(fā)明采用汽輪機(jī)做熱泵動(dòng)力，汽輪機(jī)乏汽再加熱循環(huán)水，熱泵實(shí)際耗能很小，能源利用率非常高，并且成本很低；

（7）本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，僅消耗了少量的高品位能源（電能或熱能）將煙氣中水分脫出并提取了大量的低品位廢熱能，將其轉(zhuǎn)化為可利用熱能，使得煙氣中的熱能被大量回收利用，有效的減少了一次能源的消耗及污染物的排放提高了能源利用率，達(dá)到了節(jié)能與環(huán)保的雙目的。

（8）本發(fā)明中水床的水體內(nèi)若加入脫硫、脫硝等藥劑，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的深度處理，因硫和硝的低溫水處理效率比常溫水處理效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的疏波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-多管水面自激波水床，2-除濕水換熱器，3-熱泵，4-需被加熱水體，101-床體，102-進(jìn)煙區(qū)，103-脫水除濕區(qū)，104-出煙區(qū)，105-密封隔板，106-煙管，107-疏波器，108-溢出口，109-回送口，110-管道，111-除濕水增壓泵，112-排污泵，113-過濾裝置，114-中空管，115-阻隔板，116-疏波齒，117-氣槽，118-中空管外側(cè)壁，201-高溫流體通道，202-低溫流體通道，301-蒸發(fā)器，302-冷凝器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統(tǒng)，包括多管水面自激波水床1和除濕水換熱器2，多管水面自激波水床1和除濕水換熱器2通過管路連接形成閉合回路，所述脫水除濕換熱器2包括高溫流體通道201和低溫流體通道202，高溫流體通道201的兩端分別為高溫除濕水進(jìn)口和低溫除濕水出口，低溫流體通道202的兩端分別為熱泵的低溫水進(jìn)口和高溫水出口；所述多管水面自激波水床1包括床體101，床體101內(nèi)的上方設(shè)有進(jìn)煙區(qū)102，進(jìn)煙區(qū)102與床體1外的進(jìn)煙管道連接，床體1內(nèi)的下方設(shè)有脫水除濕區(qū)103，脫水除濕區(qū)103的上方設(shè)有出煙區(qū)104，出煙區(qū)104與床體1外的出煙管道連接，進(jìn)煙區(qū)102與脫水除濕區(qū)103之間設(shè)有密封隔板105，密封隔板105上設(shè)有多個(gè)連通進(jìn)煙區(qū)104和脫水除濕區(qū)103的煙管106，煙管106的下端口處設(shè)有疏波器107，疏波器107浸沒脫水除濕區(qū)103的液面下方55-300mm處；所述疏波器107由中空管114、阻隔板115和疏波齒116組成，中空管外側(cè)壁118上等距設(shè)有三層以上的阻隔板，每層阻隔板與中空管的夾角為 30°或45°或60°之一，最外層阻隔板除外的每層阻隔板的下方設(shè)有一圈疏波齒，每層阻隔板下方的疏波齒的長度由里層至外層逐層遞減，最外層阻隔板上可斜向布置疏波齒，最外層阻隔板上的疏波齒與中空管的夾角為 30°或45°或60°之一，同層疏波齒之間的氣槽117是等高、等寬設(shè)置，相鄰的阻隔板的下方的疏波齒是錯(cuò)位設(shè)置的。脫水除濕區(qū)103的床體101上設(shè)有溢出口108、回送口109，溢出口108、回送口109分別連接有管道，脫水除濕區(qū)103通過管道110、設(shè)在管道110上的除濕水增壓泵111與所述脫水除濕換熱器2的高溫除濕水進(jìn)口連接，所述脫水除濕換熱器2的低溫除濕水出口通過管道110、回送口109與脫水除濕區(qū)103連接，水床的下方還設(shè)有通過管道110依次連接的排污泵112、過濾裝置113，過濾裝置113通過管道110與所述除濕水增壓泵111連接；所述脫水除濕換熱器2的低溫流體通道的兩端通過管道110與熱泵3的低溫側(cè)即蒸發(fā)器301連接，熱泵3的高溫側(cè)即冷凝器302與被加熱水體4連接；所述熱泵機(jī)組3采用大功率熱泵，用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)（或電動(dòng)、空氣源動(dòng)力等）。

所述脫水除濕換熱器2為采用防腐材料的水水板式換熱器，水水板式換熱器內(nèi)采用防污結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

常規(guī)煙氣脫水技術(shù)處理后的煙氣水分在5%左右，采用本發(fā)明裝置脫水后，煙氣中的含水率低于1%—2%以下，可脫除煙氣中80%水分，水分中攜帶的污染物，包括細(xì)小粉塵及液體污染物都被去除，因此本發(fā)明對煙氣是再一次深度處理；本發(fā)明采用煙氣與低溫除濕水直接交換熱量的方法，在脫水除濕的同時(shí)將煙氣中的低品位熱能回收轉(zhuǎn)化為可利用熱能用于加熱供熱循環(huán)水或加熱鍋爐進(jìn)水等，煙氣回收的熱量相當(dāng)于提高鍋爐熱效率8%—20%左右，從而提高了能源利用率；且，本發(fā)明由于采用了煙氣與低溫除濕水直接交換熱量的方法，煙氣中的熱能與水體的熱能交換是分子間直接交換，換熱效率大大提高，設(shè)備體積減小，同時(shí)，煙氣中的顆粒物、腐蝕性物質(zhì)等污染物直接進(jìn)入水體，不會(huì)發(fā)生對換熱設(shè)備表面的堵塞及腐蝕，將常規(guī)方法中難以處理的設(shè)備污染問題輕松解決。

本發(fā)明通過疏波器將煙氣流分割成均等的小氣流，每個(gè)小氣流形成各自的震蕩波，小震蕩波之間又有對撞沖擊，加劇了氣與液的碰撞與攪拌，最終在水面形成劇烈且穩(wěn)定均等的自激波層，在自激波層的煙氣由于經(jīng)過多層疏波齒的不斷疏波均流、氣液接觸非常充分且在不斷阻隔的過程中氣液反應(yīng)時(shí)間延長，從而大大提升了凈化效率，也提高了換熱效率，脫水除濕后的煙氣體積減少很多，重量也減少很多，降低了引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，節(jié)省了高品位能源，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保；且還有脫水除濕后的煙氣因攜帶的污染物被去除，故有效降低了污染物的排放，且對后部煙道設(shè)施的損害將大大降低；

煙氣深度脫水處理與熱能回收系統(tǒng)制取的高溫?zé)崮芸筛鶕?jù)使用要求輸出，熱水溫度可達(dá)50℃～90℃，裝置可以根據(jù)使用要求增加或減少相應(yīng)配置。

本發(fā)明的煙氣深度脫水處理與熱能回收系統(tǒng)可應(yīng)用于燃煤、燃?xì)馀c燃油鍋爐、窯爐等所有含水熱煙氣場合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。