專利名稱：一種煙氣水分回收裝置及方法
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，尤其是一種煙氣水分回收并對(duì)干化煙氣進(jìn)行加熱的裝置及方法。
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水分回收的裝置及方法，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)明的煙氣水分回收裝置包括熱管換熱器和管殼式換熱器；其中， 熱管換熱器包括熱管換熱器冷流體出口、熱管換熱器冷凝段、熱管換熱器熱流體進(jìn)口、熱管換熱器蒸發(fā)段、熱管、熱管換熱器熱流體出口、熱管換熱器冷流體進(jìn)口，位于熱管換熱器中的熱管被隔離層分隔成上部的熱管換熱器冷凝段和下部的熱管換熱器蒸發(fā)段兩部分，熱管換熱器冷凝段的兩端分別設(shè)有熱管換熱器冷流體進(jìn)口和熱管換熱器冷流體出口，熱管換熱器蒸發(fā)段的兩端分別設(shè)有熱管換熱器熱流體進(jìn)口和熱管換熱器熱流體出口 ；
管殼式換熱器包括管殼式換熱器熱流體進(jìn)口、換熱管、冷凝水出口、管殼式換熱器熱流體出口、管殼式換熱器冷流體進(jìn)口和管殼式換熱器冷流體出口，在管殼式換熱器的最下部設(shè)有冷凝水出口；
熱管換熱器熱流體出口和管殼式換熱器熱流體進(jìn)口相聯(lián)接，管殼式換熱器熱流體出口和熱管換熱器冷流體進(jìn)口相聯(lián)接。煙氣水分回收裝置的煙氣水分回收方法采用熱管換熱器與管殼式換熱器串聯(lián)連接的方式，將濕煙氣的水分冷凝回收與干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行濕煙氣的水分回收過(guò)程，在熱管換熱器內(nèi)利用原始濕煙氣內(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。具體是將濕煙氣從熱管換熱器熱流體進(jìn)口進(jìn)入熱管換熱器蒸發(fā)段內(nèi)，對(duì)熱管進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從熱管換熱器熱流體出口流出，進(jìn)入管殼式換熱器熱流體進(jìn)口，冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入換熱管，冷媒介質(zhì)通過(guò)換熱管和進(jìn)入管殼式換熱器內(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)從管殼式換熱器冷流體出口排出，冷凝后的干化煙氣從管殼式換熱器熱流體出口流出，經(jīng)熱管換熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入熱管換熱器冷凝段，被熱管加熱后從熱管換熱器冷流體出口排出。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)明為煙氣水分回收的一種方法，具體為將濕煙氣從熱管換熱器熱流體進(jìn)口進(jìn)入熱管換熱器蒸發(fā)段內(nèi)，對(duì)熱管進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從熱管換熱器熱流體出口流出， 進(jìn)入管殼式換熱器內(nèi)，冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入換熱管，冷媒介質(zhì)通過(guò)換熱管和進(jìn)入管殼式換熱器內(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)從管殼式換熱器冷流體出口排出，冷凝后的干化煙氣從管殼式換熱器熱流體出口流出，經(jīng)熱管換熱器冷流體進(jìn)口進(jìn)入熱管換熱器冷凝段，被熱管加熱后從熱管換熱器冷流體出口流出，通過(guò)煙囪排放到大氣。本發(fā)明采用熱管換熱器作為濕煙氣水分回收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)濕煙氣的水分回收和干化煙氣的加熱有較大的影響。本發(fā)明將濕煙氣的水分回收和干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行濕煙氣的水分回收過(guò)程，在熱管換熱器內(nèi)利用原始濕煙氣內(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，其中有熱管換熱器1，熱管換熱器冷流體出口 11，熱管換熱器冷凝段12，熱管換熱器熱流體進(jìn)口 13，熱管換熱器蒸發(fā)段14，熱管15，熱管換熱器熱流體出口 16，熱管換熱器冷流體進(jìn)口 17，隔離層18 ；管殼式換熱器2，管殼式換熱器熱流體進(jìn)口 21、換熱管22、冷凝水出口 23、管殼式換熱器熱流體出口 M、管殼式換熱器冷流體進(jìn)口 25，管殼式換熱器冷流體出口沈。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的煙氣水分回收裝置中，熱管換熱器1包括熱管換熱器冷流體出口 11、熱管換熱器冷凝段12、熱管換熱器熱流體進(jìn)口 13、熱管換熱器蒸發(fā)段14、熱管15、熱管換熱器熱流體出口 16、熱管換熱器冷流體進(jìn)口 17，位于熱管換熱器1中的熱管15被隔離層18分隔成上部的熱管換熱器冷凝段12和下部的熱管換熱器蒸發(fā)段14兩部分，熱管換熱器冷凝段12的兩端分別設(shè)有熱管換熱器冷流體進(jìn)口 17和熱管換熱器冷流體出口 11，熱管換熱器蒸發(fā)段14的兩端分別設(shè)有熱管換熱器熱流體進(jìn)口 13和熱管換熱器熱流體出口 16 ；
管殼式換熱器2包括管殼式換熱器熱流體進(jìn)口 21、換熱管22、冷凝水出口 23、管殼式換熱器熱流體出口 M、管殼式換熱器冷流體進(jìn)口 25和管殼式換熱器冷流體出口沈，在管殼式換熱器2的最下部設(shè)有冷凝水出口 23 ；熱管換熱器熱流體出口 16和管殼式換熱器熱流體進(jìn)口 21相聯(lián)接，管殼式換熱器熱流體出口 M和熱管換熱器冷流體進(jìn)口 17相聯(lián)接，該裝置的進(jìn)口是熱管換熱器熱流體進(jìn)口 13，該裝置的出口是熱管換熱器冷流體出口 11。具體方法是將濕煙氣從熱管換熱器熱流體進(jìn)口 13進(jìn)入熱管換熱器蒸發(fā)段14內(nèi)， 對(duì)熱管15進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣從熱管換熱器熱流體出口 16流出，進(jìn)入管殼式換熱器 2，冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體進(jìn)口 25進(jìn)入換熱管22，通過(guò)換熱管22和進(jìn)入管殼式換熱器2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 23排出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體出口沈排出，冷凝后的干化煙氣從管殼式換熱器熱流體出口 M流出，經(jīng)熱管換熱器冷流體進(jìn)口 17進(jìn)入熱管換熱器冷凝段12，被熱管15加熱后從熱管換熱器冷流體出口 11流出，通過(guò)煙囪排放到大氣。
權(quán)利要求
1.一種煙氣水分回收裝置，其特征在于該裝置包括熱管換熱器(1)和管殼式換熱器 (2)；其中，熱管換熱器(1)包括熱管換熱器冷流體出口(11)、熱管換熱器冷凝段(12)、熱管換熱器熱流體進(jìn)口( 13)、熱管換熱器蒸發(fā)段(14)、熱管(15)、熱管換熱器熱流體出口( 16)、 熱管換熱器冷流體進(jìn)口(17)，位于熱管換熱器(1)中的熱管(15)被隔離層(18)分隔成上部的熱管換熱器冷凝段(12)和下部的熱管換熱器蒸發(fā)段(14)兩部分，熱管換熱器冷凝段 (12)的兩端分別設(shè)有熱管換熱器冷流體進(jìn)口(17)和熱管換熱器冷流體出口(11)，熱管換熱器蒸發(fā)段(14)的兩端分別設(shè)有熱管換熱器熱流體進(jìn)口(13)和熱管換熱器熱流體出口 (16)；管殼式換熱器(2)包括管殼式換熱器熱流體進(jìn)口(21)、換熱管(22)、冷凝水出口(23)、 管殼式換熱器熱流體出口(24)、管殼式換熱器冷流體進(jìn)口(25)和管殼式換熱器冷流體出口(26)，在管殼式換熱器(2)的最下部設(shè)有冷凝水出口(23)；熱管換熱器熱流體出口(16)和管殼式換熱器熱流體進(jìn)口(21)相聯(lián)接，管殼式換熱器熱流體出口(24)和熱管換熱器冷流體進(jìn)口( 17)相聯(lián)接。
2.一種如權(quán)利要求1所述的煙氣水分回收裝置的煙氣水分回收方法，其特征在于采用熱管換熱器(1)與管殼式換熱器(2)串聯(lián)連接的方式，將濕煙氣的水分冷凝回收與干化煙氣的加熱過(guò)程分隔開(kāi)，在管殼式換熱器(2)內(nèi)進(jìn)行濕煙氣的水分回收過(guò)程，在熱管換熱器 (1)內(nèi)利用原始濕煙氣內(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所述的煙氣水分回收裝置的煙氣水分回收方法，其特征在于將濕煙氣從熱管換熱器熱流體進(jìn)口( 13)進(jìn)入熱管換熱器蒸發(fā)段(14)內(nèi)，對(duì)熱管(15)進(jìn)行加熱， 降溫后的濕煙氣從熱管換熱器熱流體出口(16)流出，進(jìn)入管殼式換熱器熱流體進(jìn)口(21)， 冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體進(jìn)口(25)進(jìn)入換熱管(22)，冷媒介質(zhì)通過(guò)換熱管(22)和進(jìn)入管殼式換熱器(2)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(23)排出，吸收熱量后的冷媒介質(zhì)從管殼式換熱器冷流體出口(26)排出，冷凝后的干化煙氣從管殼式換熱器熱流體出口(24)流出，經(jīng)熱管換熱器冷流體進(jìn)口( 17)進(jìn)入熱管換熱器冷凝段(12)，被熱管(15)加熱后從熱管換熱器冷流體出口(11)排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣水分回收裝置的煙氣水分回收方法，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
煙氣水分回收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，該裝置的熱管換熱器熱流體出口和管殼式換熱器熱流體進(jìn)口相聯(lián)接，管殼式換熱器熱流體出口和熱管換熱器冷流體進(jìn)口相聯(lián)接，其方法在于將濕煙氣進(jìn)入熱管換熱器蒸發(fā)段內(nèi)，對(duì)熱管進(jìn)行加熱，降溫后的濕煙氣進(jìn)入管殼式換熱器，冷媒介質(zhì)進(jìn)入管殼式換熱器的換熱管，通過(guò)換熱管的換熱作用，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)從管殼式換熱器冷流體出口排出，冷凝后的干化煙氣被熱管換熱器的熱管加熱后通過(guò)煙囪排放。
文檔編號(hào)F23J15/00GK102410548SQ201110292730
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者張海峰, 沈來(lái)宏 申請(qǐng)人:東南大學(xué)