一种锅炉排烟消白与进风预热系统的制作方法

本发明涉及一种使用循环喷淋冷热水对锅炉烟气进行降温消白处理，以及对锅炉进风进行预热处理的系统，属于能源应用与环境治理技术领域。

背景技术

由于化石燃料消费的加速和人口快速增长，在人口集中的城市周边和工业地区发生了较为严重的环境问题。其中，化石燃料燃烧过程中产生的气体、粉尘所引起的大气污染问题尤为严重。燃气(燃煤)锅炉是我国北方城镇集中供暖普遍采用的热源形式，锅炉运行时其排烟中含有大量的二氧化硫和氮氧化物等有害气体，所以其在排放前往往要经过相应的脱硫脱硝装置的处理才能达到各种环境治理法规所设定的排放标准。然而，经脱硫脱硝装置处理后的烟气基本处于50℃～60℃之间的饱和状态，在排往大气的过程中，由于烟气含湿量较大，在与空气的降温混合过程中有液态水析出，形成白色“烟羽”。白色“烟羽”严重影响了空气的能见度，且在下落过程中会不断吸收有害粉尘产生雾霾，对排烟地域周围的环境造成了极大的影响。针对这一情况，各地政府又相继出台了各种补充法规和环境保护条例，并广泛开展“烟气脱白”的排烟治理行动。

目前烟气消白技术主要分为升温消白和降温脱湿消白两类。升温消白是利用100℃以上高温热源将50℃～60℃的饱和湿烟气直接加热至90℃以上，降低烟气相对湿度，使其排放到空气中不析出水蒸气的技术，该类技术需要消耗额外的热源且造成了极大的能量浪费，正在逐步被淘汰；降温脱湿消白是利用外部冷源将烟气进行降温至25℃左右并冷凝脱湿，后再升温至45℃左右降低相对湿度，从而实现消白的技术，该类技术可以通过循环水回收烟气中的热量，同时可有效降低烟气中二氧化硫、氮氧化物和有害粉尘的含量，正在被逐步广泛推广。

虽然降温脱湿消白技术具有明显的优势，但是现有的系统仍然存在着设备投入量大、流程设计不合理导致能源与循环水的浪费、设备腐蚀迅速等诸多问题，有待进一步的完善。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有锅炉烟气消白装置的缺陷，并且对锅炉烟气中的余热资源进行有效利用，提升锅炉效率，本发明提供一种锅炉排烟消白与进风预热系统。该系统利用循环水喷淋实现锅炉烟气的降温除湿，同时循环水将冷凝热转移后继续用于排烟的升温降湿和锅炉进风的预热，锅炉烟气降温除湿的冷却水利用外部低温空气通过蒸发冷却原理制取。整个系统形式简单，能效利用率高，有望替代现有烟气消白技术。

技术方案：本发明的一种锅炉排烟消白与进风预热系统，主要由烟气消白装置、锅炉进风预热装置和冷却水制取装置三个部分组成；其中，烟气消白装置用于锅炉烟气的降温除湿和冷凝热回收，锅炉进风预热装置使用吸收了冷凝热的循环热水对锅炉进风进行预热，冷却水制取装置使用室外低温新风、依据蒸发冷却原理给循环水降温制取冷却水。

具体的，所述一种锅炉排烟消白与进风预热系统的烟气消白装置中，经脱硫脱硝装置处理后高温饱和的锅炉烟气由底部进口进入，首先在喷淋塔一内被首次降温除湿；喷淋塔一由塔顶至塔底流动的是由第一热水喷淋器喷淋下来的余热水和由上部喷淋塔二落下的冷却水所组成的混合循环水，喷淋塔一内的循环水温低于进入的锅炉烟气的露点温度，所以烟气能够被降温除湿，循环水吸收了烟气热量和水分后落入底部的热水池；由喷淋塔一流出的烟气随后进入喷淋塔二进行二次降温和除湿，经过首次降温除湿后烟气的露点温度大幅降低，所以喷淋塔二内使用的是低温的冷却水，烟气在喷淋塔二内与低温冷却水传热传质实现二次降温除湿，喷淋塔二的低温冷却水由冷却水喷淋器喷淋，冷却水由冷却水制取装置提供；经过喷淋塔二处理后的烟气处于低温饱和状态，若此时直接排放到空气中仍然容易析出水蒸气，因此烟气随后经过第一表冷器进行再热，烟气温度升高后其相对湿度变小，此时顶部排烟出口流出的烟气进入空气中不会出现白烟现象；第一表冷器内使用的再生源为热水池内的循环热水。

进一步的，锅炉烟气消白装置底部热水池的循环热水经过热水泵输送进入热水供水立管，循环热水用作排烟的再热和锅炉进风的预热。热水供水立管内的循环水分为两部分使用，分别进入第一热水支路进水管和第二热水支路进水管；其中，第一热水支路进水管进入第一表冷器，用于排烟再热，此支路分配的循环热水量为立管总热水量的60％，热水量由设置在支路上的第一热水阀控制；第二热水支路进水管进入第二表冷器，用于锅炉进风的预热，此支路分配的循环热水量为立管总热水量的40％，热水量由设置在支路上的第二热水阀控制。

所述一种锅炉排烟消白与进风预热系统的第二表冷器设置在锅炉进风预热装置内。室外新风由进风预热装置底部进入后经过第二表冷器被加热，加热后的新风随后送入锅炉，作为锅炉进风使用，可以提升锅炉的热效率。

进一步的，第一热水支路进水管和第二热水支路进水管中的循环热水分别在第一表冷器和第二表冷器内转移了部分热量后，通过第一热水支路出水口和第二热水支路出水口在热水回水立管内汇合。随后，降温后的循环热水再次分为两部分，分别进入第三热水支路和第四热水支路。其中，第三热水支路与烟气消白装置内的第一热水喷淋器相连接，这部分热水用于高温高湿烟气的降温除湿，分配的循环热水量为热水回水立管总水量的35％，由设置在支路上的第三热水阀控制；第四热水支路则连接至冷却水制取装置内的第二热水喷淋器，这部分热水用于制取冷却水，分配的循环热水量为热水回水立管总水量的65％，由设置在支路上的第四热水阀控制。

所述一种锅炉排烟消白与进风预热系统中冷却水制取装置内设有第二热水喷淋器和喷淋塔三，由第二热水喷淋器喷淋到喷淋塔三上的热水与进入冷却水制取装置的室外低温新风进行传热传质，最终热水被冷却后进入冷却水制取装置底部的冷却水池，吸收了热量和水分的新风则由上部出口排出。进一步的，冷却水池内的冷却水随后由冷却水泵输送到冷水供水立管，冷水供水立管连接至烟气消白装置内的冷却水喷淋器，用于烟气的降温除湿。

所述一种锅炉排烟消白与进风预热系统中所使用的循环喷淋冷、热水均采用氢氧化钠溶液中和，冷、热水池的池底ph值调整到7～8的范围；进一步的，烟气消白装置内的喷淋塔一、喷淋塔二，以及冷却水制取装置内的喷淋塔三，均采用方形规整填料，将聚丙乙烯材料制成波纹状填料装于方框内制成填料模块，将多个框型填料堆叠起来置于塔内，框内填料芯采用pvc双面复合无纺布，可长时间耐受100℃以下高温和腐蚀。

有益效果：

1、经本系统处理后锅炉烟气的排放温度能够有效降低、烟气排放的相对湿度也大幅降低，消除了锅炉烟囱排烟所存在的白雾现象；同时经过喷淋过程，能够降低烟气中的二氧化硫含量50％～60％、氮氧化物含量10％和粉尘量30％～40％；系统整体的环保效益明显。

2、用于烟气降温和除湿的冷却水由系统自身所设置的冷却水制取装置制取，所采用的冷源为免费的室外新风，系统的能耗和成本相比于传统锅炉排烟处理装置能够大幅降低。

3、合理的利用了锅炉烟气中的余热资源，通过循环热水在锅炉进风预热装置中实现了锅炉进风(室外新风)的预热，可以有效提高锅炉运行时的效率，同时提升锅炉所在工厂的整体热效率。

4、相比于锅炉排烟直接加热或降温脱湿排放技术，本系统方案的优势在于设备形式更为简单，无需额外的外部冷热源，实现烟气污染物排放的控制，并且能够有效的利用烟气的余热，提升了能源利用率。

附图说明

图1是本发明的系统流程示意图；

图1中有：烟气消白装置1，锅炉进风预热装置2，第一新风进口201第一新风出口202，冷却水制取装置3，第二新风进口301，第二新风出口302，喷淋塔一4，第一热水喷淋器5，喷淋塔二6，冷却水喷淋器7，第一表冷器8，排烟出口81，热水泵9，第一热水阀10，第二热水阀11，第二表冷器12，第三热水阀13，第四热水阀14，第二热水喷淋器15，喷淋塔三16，冷却水泵17，热水池18，锅炉烟气进口181，热水供水立管19，第一热水支路进水管191，第二热水支路进水管192，第一热水支路出水管193，第二热水支路出水管194，热水回水立管20，第三热水支路2001，第四热水支路2002，冷水池21，冷水供水立管22。

具体实施方式

结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示的一种锅炉排烟消白与进风预热系统，主要包括烟气消白装置1、锅炉进风预热装置2和冷却水制取装置3。烟气消白装置1中自下而上依次设有热水池18、喷淋塔一4、第一热水喷淋器5、喷淋塔二6、冷却水喷淋器7和第一表冷器8。其中，锅炉烟气由底部进口进入烟气消白装置1，经喷淋塔一4被初步的降温和除湿，喷淋塔一4由塔顶至塔底流动的是由第一热水喷淋器5喷淋的余热水和由上部喷淋塔二6落下的冷却水所组成的混合循环水，此时混合循环水的温度低于高温高湿烟气的露点温度，烟气将热量和水分传递给循环水，升温后的循环水进入底部热水池。由喷淋塔一4流出的烟气随后进入喷淋塔二6进行二次降温和除湿，喷淋塔二6由塔顶至塔底流动的是由冷却水喷淋器7喷淋的低温冷却水，低温冷却水由冷却水制取装置提供。经喷淋塔二流出的烟气为低温饱和状态，需经过再热提供温度和相对湿度后排放入空气才不会形成白烟。由喷淋塔二6流出的低温饱和烟气随后流经第一表冷器8，低温饱和烟气经第一表冷器8时被其中的热水升温而相对湿度大幅降低，经烟气消白装置1处理后的排烟随后输入到外部烟囱内。

烟气消白装置1底部的热水池出口连接至热水泵9，热水泵9的出口连接热水供水立管19，热水供水立管19在立管的a点出分为第一热水支路进水管191和第二热水支路进水管192两部分，其中，第一热水支路进水管191连接至第一表冷器8，第二热水支路进水管192连接至第二表冷器12，第一热水支路上由a点至第一表冷器8热水进口之间的管路上设有第一热水阀10，第二热水支路上由a点至第二表冷器12热水进口之间的管路上设有第二热水阀11，用于控制热水流量的分配；其中，分配到第一热水支路进水管191的热水量为热水供水立管19总流量的60％，分配到第二热水支路进水管192的热水量为40％。

锅炉进风预热装置2内设有第二表冷器12，室外低温新风由锅炉进风预热装置2底部第一新风进口201流入后流经第二表冷器12，被第二表冷器12内的热水加热，加热后的新风随后通过锅炉进风预热装置2顶部的第一新风出口202送入外部锅炉，作为锅炉进风提升锅炉生产效率。

第一表冷器8热水出口所在的第一热水支路出水管193与第二表冷器12热水出口所在的第二热水支路出水管194，在热水回水立管20上相汇于b点。随后，热水回水立管20在c点又分为第三热水支路2001和第四热水支路2002两个部分，其中，第三热水支路2001连接至第一热水喷淋器5的热水进口管道，第三热水支路2001上设有第四热水阀14用于控制热水流量；第四热水支路2002连接至第二热水喷淋器15的热水进口管道，第四热水支路上设有第三热水阀13用于控制热水流量。分配到第三热水支路2001的热水量为热水回水立管总流量的35％，分配到第四热水支路2002的热水量为65％。

进一步的，所述一种锅炉排烟消白与进风预热系统中冷却水制取装置3内由底部至顶部依次设置有冷水池21、喷淋塔三16和第二热水喷淋器15。室外低温新风由冷却水制取装置3底部第二新风进口301进入，随后自下而上经过喷淋塔三16，低温新风在喷淋塔三16内与第二热水喷淋器15所喷淋的热水进行热质交换，新风吸收水分和热量后由第二新风出口302排出，水热将热量传递给新风后转化为低温冷却水进入冷水池21；冷却水制取装置3底部冷水池的出口连接至冷却水泵17，冷却水泵17的出口与冷水供水立管22相连，冷水供水立管22则连接至冷却水喷淋器7的冷水进口。

本装置中喷淋塔均采用方形规整填料，将聚丙乙烯材料制成波纹状填料装于方框内制成填料模块，将多个框型填料堆叠起来置于塔内，框内填料芯采用pvc双面复合无纺布，可长时间耐受100℃以下高温和腐蚀。而由于锅炉烟气呈弱酸性，本系统中所使用的循环喷淋冷、热水均采用氢氧化钠溶液中和，冷热水池的池底ph值调整到7～8的范围，以防止设备的腐蚀。

本装置有益效果如下：

有益效果：

1、经本系统处理后锅炉烟气的排放温度能够有效降低、烟气排放的相对湿度也大幅降低，消除了锅炉烟囱排烟所存在的白雾现象；同时经过喷淋过程，能够降低烟气中的二氧化硫含量50％～60％、氮氧化物含量10％和粉尘量30％～40％；系统整体的环保效益明显。

2、用于烟气降温和除湿的冷却水由系统自身所设置的冷却水制取装置制取，所采用的冷源为免费的室外新风，系统的能耗和成本相比于传统锅炉排烟处理装置能够大幅降低。

3、合理的利用了锅炉烟气中的余热资源，通过循环热水在锅炉进风预热装置中实现了锅炉进风(室外新风)的预热，可以有效提高锅炉运行时的效率，同时提升锅炉所在工厂的整体热效率。

4、相比于锅炉排烟直接加热或降温脱湿排放技术，本系统方案的优势在于设备形式更为简单，无需额外的外部冷热源，实现烟气污染物排放的控制，并且能够有效的利用烟气的余热，提升了能源利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。