一种非金属冷凝式烟气处理设备的制作方法

本发明涉及化石燃料燃烧后产生的烟气回收处理领域，更具体地，涉及一种非金属冷凝式烟气处理设备。

背景技术：

化石燃料燃烧后产生的烟气中往往含有一定的水蒸气及粉尘，特别是对于燃烧褐煤、天然气等燃料的电厂，烟气中水蒸气含量可以高达20％(体积百分比)以上，这种烟气直接排入大气，不仅造成环境污染和热量的损失，也造成水资源的浪费。因此，将化石燃料燃烧后产生的烟气中的水分和热量加以回收并减少粉尘排入大气利用具有良好的经济和社会意义。

常规烟气中水蒸汽回收一般利用气-液换热器将烟气冷却到水蒸汽冷凝点之下，使烟气中水蒸汽冷凝成液态加以回收，而常规烟气回收设备受制于冷源的温度及换热方式，排烟温度至少要高于烟气酸露点10℃以上，而由于烟气中水蒸气的冷凝温度在30～55℃的区间内，且烟气中有酸液析出会造成腐蚀，因此通过传统方式是无法回收的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非金属冷凝式烟气处理设备。

为实现上述目的，本发明的方案是：

一种非金属冷凝式烟气处理设备，其特征在于：所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器、冷却介质平衡及加药系统、循环泵和冷却换热器；所述氟塑料换热器与冷却换热器互连形成循环回路；

所述氟塑料换热器由至少1个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板，管箱换热结构，喷淋系统，冷凝水回收通道，布管系统；所述顶板包括顶板金属件，所述顶板金属件的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层，所述管箱换热结构包括管箱，管板，氟塑料换热管，所述管箱在管板处与氟塑料换热管密封连接；所述管箱进水口设置有缓冲板；所述氟塑料换热管为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束；所述氟塑料换热管束由布管系统多级固定；所述氟塑料换热管束u型段为至少1u型管束设计；

所述氟塑料换热器用于与烟气实现非接触式换热；

所述冷却介质平衡和加药系统，用于保持冷却介质的ph值；

所述循环泵给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；

所述冷却换热器用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环。

发明人发现采用氟塑料换热器能与烟气进行高效地热交换，其氟塑料换热表面不易沾污结垢，且氟塑料换热器耐酸碱性能好。使用本发明的非金属冷凝式烟气处理设备时，当烟气通过烟道进入氟塑料烟气换热器，氟塑料换热器内的低温闭式循环介质和烟气通过换热器管束实现非接触式换热，在烟气温度降低时,靠近换热面区域,烟气中水蒸汽冷凝,实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放,而换热器内的冷却介质吸热而被加热,实现热能回收。凝结水在换热管束表面冷凝析出的同时，烟气中粉尘在冲刷换热管束同时被凝结水吸附捕捉，随凝结水一起被析出，降低了粉尘浓度，达到除尘效果。

发明人还发现将氟塑料换热器模块化，可根据不同需要进行组装，提高非金属冷凝式烟气处理设备的使用效率，以满足更广泛的市场需要。此外，在所述管箱进水口设置缓冲板，可以使进入各换热管的水压基本均衡，换热效果好，结构简单，不会发生换热管局部压力过大而发生冲击破裂现象，延长了换热器的使用寿命。

作为一种优选方案，所述氟塑料换热管束由布管系统多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有通孔的氟塑料限位件，使一行/列氟塑料换热管束恰好穿过氟塑料限位件的通孔；所述氟塑料限位件两端固定于卡件固定梁上；所述氟塑料限位件之间设置有定距环；所述卡件固定梁为表面覆盖有氟塑料的金属。

作为一种优选方案，所述氟塑料换热管束由布管系统多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有与所述氟塑料换热管束位置和大小对应通孔的氟塑料限位板，使所述氟塑料换热管束穿过氟塑料限位板的通孔；所述氟塑料限位板固定于限位固定档上。

通过布管系统可增大氟塑料换热器的内部空间利用率，提高换热效率。

作为一种优选方案，所述氟塑料换热管束u型段为2u型管束设计。

作为一种更优选方案，所述管箱换热结构为四管箱2u型结构。

四管箱2u型结构可确保换热管束压力和流体均匀分布。

作为一种更优选方案，所述管箱换热结构为三管箱2u型结构。

三管箱2u型结构通过中间两管箱的整合，留出了大型仪表的安装空间，简化了换热器组装过程。

所述氟塑料换热管采用的氟塑料可以是普通的含氟高分子材料。作为一种优选方案，所述氟塑料换热管采用的氟塑料为聚四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(pfa)中的一种或两种。

采用ptfe、pfa中的一种或两种制作的氟塑料换热管具有更好的换热效果和防腐效果，且便于加工成氟塑料换热管束。

作为一种优选方案，所述氟塑料换热管直径为4～20mm。

氟塑料换热管直径控制在4～20mm范围内热交换效率更高。

通过在顶板金属件的烟气侧设置顶板氟塑料衬层，可以提高顶板在强腐蚀的工作环境中的防腐性能，延长使用寿命。顶板金属件和顶板氟塑料衬层可以通过覆膜、粘接、机械连接等多种方式结合。作为一种优选方案，所述顶板金属件为钢板，所述顶板氟塑料衬层为氟塑料板，所述钢板与所述氟塑料板螺钉铆接，所述螺钉螺帽外部设置有氟塑料封帽。

作为一种优选方案，所述喷淋系统包括竖直设置于所述氟塑料换热器一侧的喷淋主管和由喷淋主管横向分离出来的多级喷淋辅管，所述喷淋主管和所述喷淋辅管位于所述氟塑料换热器一侧的同一平面上；垂直于所述喷淋辅管所形成的平面，从所述喷淋辅管分离出多根喷淋管，且所述喷淋管与氟塑料换热管束竖直段呈空间垂直关系。

作为一种优选方案，所述冷却介质平衡和加药系统保持冷却介质的ph值为8.6～9.6。

通过冷却介质平衡和加药系统使冷却介质的ph值保持在8.6～9.6之间，可防止冷却介质流体与传热面之间的传热热阻增大，保持换热设备的传热性能，还能避免溶液对金属的腐蚀。

作为一种优选方案，所述氟塑料换热器内的低温闭式循环介质为水、油、氟利昂中的一种。

作为一种优选方案，所述冷却换热器所采用冷却介质为空气、水。

本发明的有益效果，本发明的非金属冷凝式烟气处理设备既可以有效回收烟气中的水蒸气和热量，又能起到良好的除尘效果，还具有使用寿命长的优点。本发明的非金属冷凝式烟气处理设备采用基于氟塑料的换热器，换热效率高，质量轻，使用方便；且耐腐蚀，不易坏。同时由于氟塑料表面不易附着烟灰，可以起到自清洁作用，只需要喷淋冲洗就可以维持设备高效运转，维护成本低。此外，氟塑料换热管束导热性能好，冷凝水回收效率高，除尘效果好；系统设计紧凑，占地面积少。

附图说明

图1为非金属冷凝式烟气处理设备工作示意图；

图2为氟塑料换热器单模块结构示意图；

图3为氟塑料换热器模块安装示意图；

图4为四管箱2u型结构示意图；

图5为三管箱2u型结构示意图；

图6为布管系统结构示意图(一)；

图7为布管系统结构示意图(二)；

图8为喷淋系统结构示意图；

图9为顶板结构示意图；

图10为缓冲板结构示意图。

具体的实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

如图1至图10所示，一种非金属冷凝式烟气处理设备，所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器1、冷却介质平衡及加药系统2、循环泵3和冷却换热器4；所述氟塑料换热器1与冷却换热器4互连形成循环回路；所述氟塑料换热器1由1个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板11，管箱换热结构12，喷淋系统13，冷凝水回收通道14，布管系统15；所述顶板11包括顶板金属件111和所述顶板金属件111的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层112；所述管箱换热结构12包括管箱121，管板122，氟塑料换热管123，所述管箱121在管板122处与氟塑料换热管123密封连接；所述管箱121进水口设置有缓冲板124；所述氟塑料换热管123为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束123a；所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定；所述氟塑料换热管束123au型段为至少1u型管束设计；所述氟塑料换热器1用于与烟气实现非接触式换热；所述冷却介质平衡和加药系统2，用于保持冷却介质的ph值；所述循环泵3给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；所述冷却换热器4用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环。

实施例2

如图1至图10所示，一种非金属冷凝式烟气处理设备，所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器1、冷却介质平衡及加药系统2、循环泵3和冷却换热器4；所 述氟塑料换热器1与冷却换热器4互连形成循环回路；所述氟塑料换热器1由1个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板11，管箱换热结构12，喷淋系统13，冷凝水回收通道14，布管系统15；所述顶板11包括顶板金属件111和所述顶板金属件111的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层112；所述管箱换热结构12包括管箱121，管板122，氟塑料换热管123，所述管箱121在管板122处与氟塑料换热管123密封连接；所述管箱121进水口设置有缓冲板124；所述氟塑料换热管123为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束123a；所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定；所述氟塑料换热管束123au型段为至少1u型管束设计；所述氟塑料换热器1用于与烟气实现非接触式换热；所述冷却介质平衡和加药系统2，用于保持冷却介质的ph值；所述循环泵3给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；所述冷却换热器4用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环；

所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有通孔的氟塑料限位件151，使一行/列氟塑料换热管束123a恰好穿过氟塑料限位件151的通孔；所述氟塑料限位件151两端固定于卡件固定梁153上；所述氟塑料限位件151之间设置有定距环152；所述卡件固定梁153为表面覆盖有氟塑料的金属；

所述氟塑料换热管束123au型段为2u型管束设计；

所述管箱换热结构12为四管箱2u型结构；

所述氟塑料换热管采用的氟塑料为聚四氟乙烯(ptfe)；

所述氟塑料换热管123直径为4mm；

所述喷淋系统13包括竖直设置于所述氟塑料换热器1一侧的喷淋主管131和由喷淋主管131横向分离出来的多级喷淋辅管132，所述喷淋主管131和所述喷淋辅管132位于所述氟塑料换热器1一侧的同一平面上；垂直于所述喷淋辅管132所形成的平面，从所述喷淋辅管132分离出多根喷淋管133，且所述喷淋管133与氟塑料换热管束123a竖直段呈空间垂直关系；

所述顶板金属件111为钢板，所述顶板氟塑料衬层112为氟塑料板，所述钢板与所述氟塑料板螺钉113铆接，所述螺钉113螺帽外部设置有氟塑料封帽114；

所述氟塑料换热器内走的低温闭式循环介质为水。

实施例3

如图1至图10所示，一种非金属冷凝式烟气处理设备，所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器1、冷却介质平衡及加药系统2、循环泵3和冷却换热器4；所 述氟塑料换热器1与冷却换热器4互连形成循环回路；所述氟塑料换热器1由5个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板11，管箱换热结构12，喷淋系统13，冷凝水回收通道14，布管系统15；所述顶板11包括顶板金属件111和所述顶板金属件111的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层112；所述管箱换热结构12包括管箱121，管板122，氟塑料换热管123，所述管箱121在管板122处与氟塑料换热管123密封连接；所述管箱121进水口设置有缓冲板124；所述氟塑料换热管123为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束123a；所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定；所述氟塑料换热管束123au型段为至少1u型管束设计；所述氟塑料换热器1用于与烟气实现非接触式换热；所述冷却介质平衡和加药系统2，用于保持冷却介质的ph值；所述循环泵3给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；所述冷却换热器4用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环；

所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有与所述氟塑料换热管束123a位置和大小对应通孔的氟塑料限位板154，使所述氟塑料换热管束123a穿过氟塑料限位板的通孔；所述氟塑料限位板154固定于限位固定档155上；

所述氟塑料换热管束123au型段为2u型管束设计；

所述管箱换热结构12为三管箱2u型结构；

所述氟塑料换热管采用的氟塑料为四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物；

所述氟塑料换热管123直径为14mm；

所述喷淋系统13包括竖直设置于所述氟塑料换热器1一侧的喷淋主管131和由喷淋主管131横向分离出来的多级喷淋辅管132，所述喷淋主管131和所述喷淋辅管132位于所述氟塑料换热器1一侧的同一平面上；垂直于所述喷淋辅管132所形成的平面，从所述喷淋辅管132分离出多根喷淋管133，且所述喷淋管133与氟塑料换热管束123a竖直段呈空间垂直关系；

所述顶板金属件111为钢板，所述顶板氟塑料衬层112为氟塑料板，所述钢板与所述氟塑料板螺钉113铆接，所述螺钉113螺帽外部设置有氟塑料封帽114；

所述氟塑料换热器内走的低温闭式循环介质为油；

所述冷却介质平衡和加药系统2保持冷却介质的ph值为9.6。

实施例4

如图1至图10所示，一种非金属冷凝式烟气处理设备，所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器1、冷却介质平衡及加药系统2、循环泵3和冷却换热器4；所 述氟塑料换热器1与冷却换热器4互连形成循环回路；所述氟塑料换热器1由2个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板11，管箱换热结构12，喷淋系统13，冷凝水回收通道14，布管系统15；所述顶板11包括顶板金属件111和所述顶板金属件111的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层112；所述管箱换热结构12包括管箱121，管板122，氟塑料换热管123，所述管箱121在管板122处与氟塑料换热管123密封连接；所述管箱121进水口设置有缓冲板124；所述氟塑料换热管123为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束123a；所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定；所述氟塑料换热管束123au型段为至少1u型管束设计；所述氟塑料换热器1用于与烟气实现非接触式换热；所述冷却介质平衡和加药系统2，用于保持冷却介质的ph值；所述循环泵3给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；所述冷却换热器4用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环；

所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有与所述氟塑料换热管束123a位置和大小对应通孔的氟塑料限位板154，使所述氟塑料换热管束123a穿过氟塑料限位板的通孔；所述氟塑料限位板154固定于限位固定档155上；

所述氟塑料换热管束123au型段为3u型管束设计；

所述管箱换热结构12为四管箱3u型结构；

所述氟塑料换热管采用的氟塑料为聚四氟乙烯(ptfe)和四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(pfa)；

所述氟塑料换热管123直径为10mm；

所述喷淋系统13包括竖直设置于所述氟塑料换热器1一侧的喷淋主管131和由喷淋主管131横向分离出来的多级喷淋辅管132，所述喷淋主管131和所述喷淋辅管132位于所述氟塑料换热器1一侧的同一平面上；垂直于所述喷淋辅管132所形成的平面，从所述喷淋辅管132分离出多根喷淋管133，且所述喷淋管133与氟塑料换热管束123a竖直段呈空间垂直关系；

所述顶板金属件111为钢板，所述顶板氟塑料衬层112为氟塑料板，所述钢板与所述氟塑料板螺钉113铆接，所述螺钉113螺帽外部设置有氟塑料封帽114；

所述氟塑料换热器内走的低温闭式循环介质为氟利昂；

所述冷却介质平衡和加药系统2保持冷却介质的ph值为9.2。

实施例5

如图1至图10所示，一种非金属冷凝式烟气处理设备，所述非金属冷凝式烟气处理设备包括依次互连的氟塑料换热器1、冷却介质平衡及加药系统2、循环泵3和冷却换热器4；所述氟塑料换热器1与冷却换热器4互连形成循环回路；所述氟塑料换热器1由2个氟塑料换热器模块组成；所述氟塑料换热器模块包括顶板11，管箱换热结构12，喷淋系统13，冷凝水回收通道14，布管系统15；所述顶板11包括顶板金属件111和所述顶板金属件111的烟气侧设置有顶板氟塑料衬层112；所述管箱换热结构12包括管箱121，管板122，氟塑料换热管123，所述管箱121在管板122处与氟塑料换热管123密封连接；所述管箱121进水口设置有缓冲板124；所述氟塑料换热管123为多根呈竖直阵列分布的氟塑料换热管束123a；所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定；所述氟塑料换热管束123au型段为至少1u型管束设计；所述氟塑料换热器1用于与烟气实现非接触式换热；所述冷却介质平衡和加药系统2，用于保持冷却介质的ph值；所述循环泵3给所述非金属冷凝式烟气处理设备提供动力，克服循环阻力损失；所述冷却换热器4用于将被氟塑料换热器加热的冷却介质降温，然后循环回氟塑料换热器，实现闭式循环；

所述氟塑料换热管束123a由布管系统15多级固定的固定方式为：各级分别采用设置有与所述氟塑料换热管束123a位置和大小对应通孔的氟塑料限位板154，使所述氟塑料换热管束123a穿过氟塑料限位板的通孔；所述氟塑料限位板154固定于限位固定档155上；

所述氟塑料换热管束123au型段为3u型管束设计；

所述管箱换热结构12为四管箱3u型结构；

所述氟塑料换热管采用的氟塑料为聚四氟乙烯(ptfe)和四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(pfa)；

所述氟塑料换热管123直径为20mm；

所述喷淋系统13包括竖直设置于所述氟塑料换热器1一侧的喷淋主管131和由喷淋主管131横向分离出来的多级喷淋辅管132，所述喷淋主管131和所述喷淋辅管132位于所述氟塑料换热器1一侧的同一平面上；垂直于所述喷淋辅管132所形成的平面，从所述喷淋辅管132分离出多根喷淋管133，且所述喷淋管133与氟塑料换热管束123a竖直段呈空间垂直关系；

所述顶板金属件111为钢板，所述顶板氟塑料衬层112为氟塑料板，所述钢板与所述氟塑料板螺钉113铆接，所述螺钉113螺帽外部设置有氟塑料封帽114；

所述氟塑料换热器内走的低温闭式循环介质为氟利昂；

所述冷却介质平衡和加药系统2保持冷却介质的ph值为8.6。

上述实施实例用来解释说明本发明，而不对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。