本发明涉及烟气余热回收与净化技术领域，尤其涉及一种喷淋式烟气余热回收与净化系统。
背景技术：
天然气的主要成分是甲烷，燃烧后会产生大量的水蒸气，由于排烟温度一般在180～250℃，水蒸气中的部分显热和全部潜热会随着排烟一起排放到大气中，而随着烟气排放的还有氮氧化物和细微颗粒物等污染物。为了减少能源浪费和保护环境，对烟气余热进行回收和净化是十分必要的。
现有的余热回收方式有间接式换热和直接式换热，间接式换热由于管道热阻较大，占地面积大，换热不充分，排烟温度较高，烟气中的大部分潜热仍会随着较高的排烟温度排到大气中，且间接式换热对管道的防腐能力要求较高。直接式换热能充分的回收烟气的显热和大部分烟气的冷凝热，对热量的回收较为彻底，但烟气与水换热后的水呈酸性，不能直接利用。
而现有的烟气净化方式有燃烧前脱氮处理技术、燃烧过程中控制NOx的生成技术以及燃烧后对生成物NOx的处理技术，其中燃烧前燃料脱氮处理，缺乏研究，成本昂贵；燃烧中低氮燃烧技术应用较多的是烟气再循环技术，但烟气再循环使得空气流速增加，会引起燃烧不稳定现象；燃烧后对NOx处理常见的技术手段是加入少量的碱性物质中和酸性物质，但对加入何种物质与此物质的量的定性研究缺乏规律性认识。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种喷淋式烟气余热回收与净化系统，解决现有的余热回收方式存在的换热不充分，排烟温度较高，无法回收烟气中的潜热，无法有效解决喷淋后水溶液的酸性问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷淋式烟气余热回收与净化系统，包括标准气体模拟烟气发生系统、燃气锅炉排烟系统和余热回收净化系统，所述余热回收净化系统分别连接所述标准气体模拟烟气发生系统和所述燃气锅炉排烟系统；
所述标准气体模拟烟气发生系统包括氧气集气瓶、一氧化氮集气瓶、二氧化碳集气瓶、二氧化硫集气瓶、水蒸气集气瓶、臭氧发生器和管式电阻炉，其中所述氧气集气瓶的出气口与所述臭氧发生器的入气口相连，所述臭氧发生器、氧气集气瓶、一氧化氮集气瓶、二氧化碳集气瓶、二氧化硫集气瓶和水蒸气集气瓶的出气口分别与所述管式电阻炉的入气口相连；
所述燃气锅炉排烟系统包括燃气锅炉、热用户、热泵和恒温水浴，其中所述燃气锅炉通过锅炉出水管与所述热用户相连，所述热用户通过热用户回水管与所述热泵相连，所述热泵通过锅炉回水管与所述燃气锅炉相连，所述热泵通过凝结水出水管与所述恒温水浴相连；
所述余热回收净化系统包括余热回收器、PH计和加药水箱，所述余热回收器通过凝结水出水管与所述加药水箱相连，所述加药水箱通过凝结水输送管与所述热泵相连；
所述管式电阻炉通过混合气体输送管与所述余热回收器相连，所述燃气锅炉通过锅炉烟气输送管与所述余热回收器相连，所述恒温水浴通过恒温水浴出水管与所述余热回收器中设置在喷淋段的喷淋管相连。
进一步地，所述余热回收器包括从上到下依次设置的除雾段、喷淋段和凝水段，其中所述喷淋段设有从上到下依次排列的至少三层喷淋管，各所述喷淋管分别与所述恒温水浴出水管相连。
进一步地，所述PH计包括设置在所述加药水箱外部的显示屏和插入设置在所述加药水箱内部凝结水中的检测插头。
进一步地，所述氧气集气瓶通过氧气供应管与所述臭氧发生器相连，所述氧气供应管上设有第一氧气流量计、第一氧气控制阀和第一氧气压力表；所述臭氧发生器通过臭氧输送管与所述管式电阻炉相连，所述臭氧输送管上设有臭氧控制阀和臭氧流量计；所述氧气集气瓶通过氧气输送管与所述管式电阻炉相连，所述氧气输送管上设有第二氧气流量计、第二氧气控制阀和第二氧气压力表；所述一氧化氮集气瓶通过一氧化氮输送管与所述管式电阻炉相连，所述一氧化氮输送管上设有一氧化氮流量计、一氧化氮控制阀和一氧化氮压力表；所述二氧化碳集气瓶通过二氧化碳输送管与所述管式电阻炉相连，所述二氧化碳输送管上设有二氧化碳流量计、二氧化碳控制阀和二氧化碳压力表；所述二氧化硫集气瓶通过二氧化硫输送管与所述管式电阻炉相连，所述二氧化硫输送管上设有二氧化硫流量计、二氧化硫控制阀和二氧化硫压力表；所述水蒸气集气瓶通过水蒸气输送管与所述管式电阻炉相连，所述水蒸气输送管上设有水蒸气流量计、水蒸气控制阀和水蒸气压力表。
具体地，所述混合气体输送管上设有混合气体流量计和混合气体控制阀。
具体地，所述余热回收器的顶部设有烟气出气管，所述余热回收器的底部设有泄水管，所述泄水管上设有泄水阀。
具体地，所述烟气出气管上设有排放烟气分析仪，所述混合气体输送管上设有混合烟气分析仪。
具体地，所述锅炉烟气输送管上设有锅炉烟气分析仪和锅炉烟气控制阀。
具体地，所述恒温水浴出水管上设有恒温水流量计、喷淋水泵和喷淋水调节阀。
具体地，所述凝结水输送管上设有凝结水水泵和凝结水调节阀，所述凝结水出水管上设有凝结水控制阀。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
由于实际锅炉烟气的量与燃气锅炉的大小及所需负荷大小有关，烟气量不确定且如果燃气锅炉比较小，烟气量太少，不利于测量烟气中的氮氧化物的量，从而不能准确的研究加入冷凝水中碱性物的规律。因此，本发明提供一种喷淋式烟气余热回收与净化系统，将余热回收净化系统分别连接标准气体模拟烟气发生系统和燃气锅炉排烟系统，从而实现模拟烟气与实际烟气的校核。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，通过模拟烟气来模拟不同锅炉烟气的量，解决了小锅炉排放烟气中氮氧化物含量较少的问题；通过测试实际锅炉的排烟量，并与模拟烟气相互论证，使得结果更加准确。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，可以模拟不同锅炉大小的烟气量，满足不同热用户的要求，且可以净化烟气，减少排烟对环境的污染，提高了烟气的利用率，可以有规律地净化烟气。
附图说明
图1是本发明实施例喷淋式烟气余热回收与净化系统的结构示意图。
图中：1：臭氧发生器；2：臭氧控制阀；3：臭氧流量计；4:管式电阻炉；5：排放烟气分析仪；6：除雾段；7：喷淋段；8：凝水段；9：恒温水流量计；10：恒温水浴；11：喷淋水泵；12：余热回收器；13：PH计；14：加药水箱；15：泄水阀；16：凝结水水泵；17：燃气锅炉；18：热用户；19：热泵；20：第一氧气流量计；21：氧气集气瓶；22：一氧化氮集气瓶；23：二氧化碳集气瓶；24：二氧化硫集气瓶；25：水蒸气集气瓶；26：第一氧气控制阀；27：第一氧气压力表；28：第二氧气压力表；29：第二氧气控制阀；30：第二氧气流量计；31：一氧化氮压力表；32：一氧化氮控制阀；33：一氧化氮流量计；34：二氧化碳压力表；35：二氧化碳控制阀；36：二氧化碳流量计；37：二氧化硫压力表；38：二氧化硫控制阀；39：二氧化硫流量计；40：水蒸气压力表；41：水蒸气控制阀；42：水蒸气流量计；43：喷淋水调节阀；44：臭氧输送管；45：混合气体输送管；46：混合气体流量计；47：混合烟气分析仪；48：混合气体控制阀；49：凝结水控制阀；50：烟气出气管；51：泄水管；52：凝结水调节阀；53：凝结水输送管；54：凝结水出水管；55：恒温水浴出水管；56：喷淋管；57：热用户回水管；58：锅炉回水管；59：锅炉出水管；60：锅炉烟气分析仪；61：锅炉烟气控制阀；62：锅炉烟气输送管；63：凝结水出水管；64：氧气供应管；65：氧气输送管；66：一氧化氮输送管；67：二氧化碳输送管；68：二氧化硫输送管；69：水蒸气输送管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种喷淋式烟气余热回收与净化系统，包括标准气体模拟烟气发生系统、燃气锅炉排烟系统和余热回收净化系统，所述余热回收净化系统分别连接所述标准气体模拟烟气发生系统和所述燃气锅炉排烟系统。
其中所述标准气体模拟烟气发生系统包括氧气集气瓶21、一氧化氮集气瓶22、二氧化碳集气瓶23、二氧化硫集气瓶24、水蒸气集气瓶25、臭氧发生器1和管式电阻炉4，其中所述氧气集气瓶21的出气口与所述臭氧发生器1的入气口相连，所述臭氧发生器1、氧气集气瓶21、一氧化氮集气瓶22、二氧化碳集气瓶23、二氧化硫集气瓶24和水蒸气集气瓶25的出气口分别与所述管式电阻炉4的入气口相连，所述管式电阻炉4的出气口连接有混合气体输送管45。
所述燃气锅炉排烟系统包括燃气锅炉17、热用户18、热泵19和恒温水浴10，其中所述燃气锅炉17通过锅炉出水管59与所述热用户18相连，所述热用户18通过热用户回水管57与所述热泵19相连，所述热泵19通过锅炉回水管58与所述燃气锅炉17相连，所述热泵19通过凝结水出水管54与所述恒温水浴10相连，所述恒温水浴10上连接有恒温水浴出水管55，所述燃气锅炉17上连接有锅炉烟气输送管62。
所述余热回收净化系统包括余热回收器12、PH计13和加药水箱14，所述余热回收器12通过凝结水出水管63与所述加药水箱14相连，所述加药水箱14通过凝结水输送管53与所述热泵19相连。其中所述余热回收器12包括从上到下依次设置的除雾段6、喷淋段7和凝水段8，其中所述喷淋段7设有从上到下依次排列的至少三层喷淋管56，通过多层喷淋管的设置来测试最佳喷淋高度。所述PH计13包括设置在所述加药水箱14外部的显示屏和插入设置在所述加药水箱14内部凝结水中的检测插头。
所述管式电阻炉4通过所述混合气体输送管45与所述余热回收器12相连，所述燃气锅炉17通过所述锅炉烟气输送管62与所述余热回收器12相连，所述恒温水浴10通过所述恒温水浴出水管55与所述余热回收器12中设置在喷淋段7的各所述喷淋管56相连。
进一步来说，所述氧气集气瓶21通过氧气供应管64与所述臭氧发生器1相连，所述氧气供应管64上设有第一氧气流量计20、第一氧气控制阀26和第一氧气压力表27。
所述臭氧发生器1通过臭氧输送管44与所述管式电阻炉4相连，所述臭氧输送管44上设有臭氧控制阀2和臭氧流量计3。
所述氧气集气瓶21通过氧气输送管65与所述管式电阻炉4相连，所述氧气输送管65上设有第二氧气流量计30、第二氧气控制阀29和第二氧气压力表28。
所述一氧化氮集气瓶22通过一氧化氮输送管66与所述管式电阻炉4相连，所述一氧化氮输送管66上设有一氧化氮流量计33、一氧化氮控制阀32和一氧化氮压力表31。
所述二氧化碳集气瓶23通过二氧化碳输送管67与所述管式电阻炉4相连，所述二氧化碳输送管67上设有二氧化碳流量计36、二氧化碳控制阀35和二氧化碳压力表34。
所述二氧化硫集气瓶24通过二氧化硫输送管68与所述管式电阻炉4相连，所述二氧化硫输送管68上设有二氧化硫流量计39、二氧化硫控制阀38和二氧化硫压力表37。
所述水蒸气集气瓶25通过水蒸气输送管69与所述管式电阻炉4相连，所述水蒸气输送管69上设有水蒸气流量计42、水蒸气控制阀41和水蒸气压力表40。
具体来说，所述混合气体输送管45上设有混合气体流量计46和混合气体控制阀48。
所述余热回收器12的顶部设有烟气出气管50，所述余热回收器12的底部设有泄水管51，所述泄水管51上设有泄水阀15。
所述烟气出气管50上设有排放烟气分析仪5，所述混合气体输送管45上设有混合烟气分析仪47。
所述锅炉烟气输送管62上设有锅炉烟气分析仪60和锅炉烟气控制阀61。
所述恒温水浴出水管55上设有恒温水流量计9、喷淋水泵11和喷淋水调节阀43。
所述凝结水输送管53上设有凝结水水泵16和凝结水调节阀52，所述凝结水出水管54上设有凝结水控制阀49。
所述凝结水出水管63设置在所述余热回收器12中靠近底部处，便于凝水段8中的凝结水流入到所述加药水箱14中。所述恒温水浴出水管55设置在所述恒温水浴10的下半部分，便于所述恒温水浴10中的恒温水流出。
为了降低系统中烟气以及凝结水对管道的腐蚀，本系统所所采用的所有管道均采用耐腐蚀性强的管材，且在各个管道外均设置有保温材料。
本发明实施例所述喷淋式烟气余热回收与净化系统的工作原理是：
1、氧气集气瓶21中的氧气通过氧气供应管64进入臭氧发生器1中，在臭氧发生器1中所产生的臭氧再通过臭氧输送管44进入管式电阻炉4中，用以氧化混合气体，混合气体被氧化后通过混合气体输送管45进入余热回收器12中，与喷淋水进行换热。
2、标准气体氧气、一氧化氮、二氧化碳、二氧化硫和水蒸气，分别通过氧气集气瓶21、一氧化氮集气瓶22、二氧化碳集气瓶23、二氧化硫集气瓶24和水蒸气集气瓶25中输送至管式电阻炉4中，并分别通过第二氧气控制阀29、一氧化氮控制阀32、二氧化碳控制阀35、二氧化硫控制阀38和水蒸气控制阀41控制各标准气体的输入量，以使其按照某燃气锅炉燃烧所产烟气的成分比模拟标准烟气，进入到管式电阻炉4后的模拟混合气体被臭氧氧化后经过混合气体输送管45进入到余热回收器12中与喷淋水充分接触，其中在混合气体输送管45上设有混合烟气分析仪47，用来测量没有处理时的混合烟气各成分的浓度。
3、模拟烟气与喷淋水换热完成后通过烟气出气管50排到大气中，其中烟气出气管50上安装有排放烟气分析仪5，用来测量排放烟气中各成分的浓度。而换热后的凝结水经过凝结水出水管63进入到加药水箱14中，PH计13的检测插头插入到加药水箱14中，并保证检测插头浸没在凝结水中，通过PH计的显示屏显示酸碱性，并向加药水箱14中加入某种碱性物质用以中和酸性，并最终通过凝结水输送管排出。
4、燃气锅炉17燃烧后烟气通过锅炉烟气输送管62进入余热回收器12中，并与喷淋水充分接触换热后通过烟气出气管50排到大气中，其中锅炉烟气输送管62上安装有锅炉烟气分析仪，用来测量没有处理时的锅炉烟气各成分的浓度。
5、从加药水箱14排出的凝结水通过凝结水输送管53进入到热泵19中，温度降低后通过凝结水出水管54回到恒温水浴10中，通过调整恒温水浴10的温度来改变喷淋水水温，最终喷淋水经过恒温水浴出水管55进入余热回收器12中的喷淋管56，在喷淋管56中的喷淋水经过喷淋后与余热回收器12中的烟气充分接触换热，换热后成为凝结水排到加药水箱14中。
6、燃气锅炉17加热后的热水由锅炉出水管59进入到热用户18中，散热后再通过热用户回水管57进入到热泵19中吸收热量，之后再通过锅炉回水管58回流到锅炉19中，以此循环。
综上所述，本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，可以模拟不同锅炉大小的烟气量，通过喷淋接触回收全部显热和大部分潜热，喷淋后的凝结水通过碱处理后变成中性水，中性水可以回收再利用。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，通过输入不同标准气体来模拟出不同锅炉大小的排烟量，进而能效分析出烟气余热回收与净化协同反应规律。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，可以同时测量某燃气锅炉燃烧后烟气与喷淋水的反应规律，以此规律与模拟烟气与喷淋水反应的规律相互验证，得出最终结果。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，能够尽可能多地供给不同的热用户，同时可以避免在锅炉满负荷运行和部分符合运行时对排烟量的要求，由排烟量的不同可以选择性地配置模拟烟气的量。
本发明所述的喷淋式烟气余热回收与净化系统，对喷淋后的水处理提出了解决办法，在较多的回收烟气余热量的同时兼顾净化烟气和处理喷淋后的酸性水质的优点。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。