一种烟气水分回收、烟气净化和余热利用联合系统装置的制作方法

本发明属于节能环保技术领域，涉及一种烟气水分回收、烟气净化和余热利用联合系统装置。

背景技术：

燃煤锅炉尾部烟气中含有大量水分，在脱硫出口约50℃烟温条件下接近甚至已达到饱和状态，再者烟气进入脱硫塔被脱硫浆液混合冷却时也会导致脱硫浆液水分蒸发，因此我国绝大多数燃煤电厂脱硫系统出口烟气中的水处于饱和甚至过饱和状态。如果能将电厂烟气中水分回收并进行资源化利用，对于缺水地区建设燃煤机组或者沿海地区火电机组降低用水成本、减少对海水淡化的依赖具有重要的经济意义。

针对电厂烟气中水分回收，目前有所研究的主要有冷却冷凝、液体吸收和膜分离三种技术，不过均尚无成熟的工程应用案例。其中针对燃煤烟气流量大、含尘高的特点，冷却冷凝技术相对具有更好的工程适应性。水饱和烟气通过降温进行水凝结，理论和实践上都不复杂，但工程应用中尚有需要解决的关键问题：

(1)由于烟温低(50℃)，采用水介质冷却所需的水量巨大，烟气脱水未必具有良好的效益，需要选择具有良好热容能力的介质；(2)冷凝的雾滴粒径较小(一般<15μm)，常规的气液分离器难以分离；(3)为提升烟气水分回收的总体效益，可综合考虑冷凝过程对烟气中固体与气溶胶等微细颗粒的脱除、低温余热的综合利用。

技术实现要素：

为解决背景所涉及的问题，本发明提供了一种烟气水分回收、烟气净化和余热利用联合系统装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括冷凝换热管、声波凝聚器、微细雾滴分离器、冷凝分离器烟道、冷凝水储箱、压缩机、热泵、冷凝剂缓冲罐。

所述的冷凝换热管，是烟气冷却的核心部件，烟气在管外流动，管内采用低沸点冷凝剂进行换热，冷凝剂在进入冷凝换热管时是液态，在冷凝换热管中被加热气化，气态流出冷凝换热管。为调节冷凝剂蒸发温度点，冷凝换热管内控制合适的真空度。

所述的冷凝换热管，为了防止积灰并同步具有高效换热和捕水疏水能力，冷凝换热管前几级采用钢管光管，根据工程实际一般选择3～5级，后续冷凝换热管采用螺旋鳍片换热管。光管换热管让烟气初步降温，此时烟气中液态水含量不高，光管可以有效防止积灰，在烟气适度降温后，烟气中液态水含量增加，采用螺旋鳍片管提升换热效率，同时依靠螺旋鳍片捕集分离液态水，并对螺旋鳍片管上附着的液态水进行导流，螺旋鳍片管上的液态水流动也具有自清洗能力，有效防止积灰。

所述的冷凝换热管，根据工程实际需求进行换热面积设计，目标为控制烟气降温幅度为8～12℃。

所述的声波凝聚器，利用声波凝聚技术将冷凝的微细雾滴凝聚为较大颗粒，更便于气液分离。气态水在冷凝为液滴的过程中需要凝结核，烟气中存在的微细颗粒污染物(包括固体和气溶胶)刚好可以作为凝结核，因此，烟气冷凝凝结可以起到脱水与脱除微细颗粒污染物的双重作用。不过，水的自然凝结不可避免形成粒径微细(<15μm)的液滴，不利于气液高效分离。声波凝聚是利用超声波促进微细颗粒运动，使其相互间发生更大机率的碰撞合并，从而形成较大的颗粒。

所述的微细雾滴分离器，在冷凝凝结和声波凝聚的共同作用下，冷凝换热管对冷凝下来的水进行初步分离，但不可避免还有部分液滴不能在冷凝过程中被分离，尤其是粒径较小的液滴，因此，在烟气冷凝过后，再布置微细雾滴分离器，对剩余雾滴进行高效分离。宜采用对粒径<15μm液滴有较高分离效率、阻力系数较小的分离器。

所述的冷凝分离器烟道，用于安装布置冷凝换热器、声波凝聚器和微细雾滴分离器，为了合理控制冷凝换热器管间流速、微细雾滴分离器内烟气流速，冷凝分离器烟道的截面积一般会大于正常空烟道，此时进出口需要设计合理的扩口及导流装置，使流经冷凝换热器和微细雾滴分离器的气流流场均匀。

所述的冷凝分离器烟道，需要在其内部布置水冲洗装置，用于对冷凝换热管和微细雾滴分离器在必要时进行冲洗。

所述的冷凝分离器烟道，其下部底面设计为一定的倾斜角度进行疏水，并设置具有水封作用的排水口，用于冷凝水的连续排出。

所述的冷凝水储箱，用于冷凝水的收集，并与冷凝分离器烟道的排水口共同形成水封结构。

所述的压缩机、热泵、冷凝剂缓冲罐，共同组成一套热泵系统，实现冷凝剂的循环。热泵采用电厂低品位蒸汽作为动力。热泵系统所获得的来自于烟气的热量可用于生活用热或热力系统低温加热或净烟气再热。

本发明有益效果如下：

本发明的目的就是在脱硫后烟道中布置烟气冷凝脱水装置，实现烟气中水分的高效回收，同步利用凝结凝聚技术脱除烟气中的微细颗粒污染物，并利用热泵实现烟气余热的有效回收利用。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图1中：1、冷凝换热管；2、声波凝聚器；3、微细雾滴分离器；4、冷凝分离器烟道；5、冷凝水储箱；6、压缩机；7、热泵；8、冷凝剂缓冲罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种脱硝催化剂性能监测方法与装置，包括冷凝换热管1、声波凝聚器2、微细雾滴分离器3、冷凝分离器烟道4、冷凝水储箱5、压缩机6、热泵7、冷凝剂缓冲罐8。

所述的冷凝换热管1，脱硫后的烟气首先进入冷凝换热管1，烟气在管外流动，管内采用低沸点冷凝剂进行换热。冷凝剂采用逆流布置，即从冷凝换热管1的低温端流入，从高温端流出。为调节冷凝剂蒸发温度点，冷凝换热管1内控制合适的真空度。

所述的冷凝换热管1，为了防止积灰并同步具有高效换热和捕水疏水能力，冷凝换热管1前几级采用钢管光管，根据工程实际一般选择3～5级，后续冷凝换热管1采用螺旋鳍片换热管。光管换热管让烟气初步降温，此时烟气中液态水含量不高，光管可以有效防止积灰，在烟气适度降温后，烟气中液态水含量增加，采用螺旋鳍片管提升换热效率，同时依靠螺旋鳍片捕集分离液态水，并对螺旋鳍片管上附着的液态水进行导流，螺旋鳍片管上的液态水流动也具有自清洗能力，有效防止积灰。

所述的冷凝换热管1，根据工程实际需求进行换热面积设计，目标为控制烟气降温幅度为8～12℃。

所述的声波凝聚器2，布置于冷凝分离器烟道4的壁面或内部，根据声波凝聚器2的功率大小和冷凝分离器烟道4的具体结构可以分布式布置多个，实现声波全流场内有效覆盖。

所述的微细雾滴分离器3，布置与冷凝换热器后部，可布置一级或多级。微细雾滴分离器3根据具体结构，在布置时需要考虑其疏水和清洗能力。

所述的冷凝分离器烟道4，用于安装布置冷凝换热器1、声波凝聚器2和微细雾滴分离器3，为了合理控制冷凝换热器1管间流速、微细雾滴分离器2内烟气流速，冷凝分离器烟道4的截面积一般会大于正常空烟道，此时进出口需要设计合理的扩口及导流装置，使流经冷凝换热器1和微细雾滴分离器3的气流流场均匀。

所述的冷凝分离器烟道4，需要在其内部布置水冲洗装置，用于对冷凝换热管1和微细雾滴分离器3在必要时进行冲洗。

所述的冷凝分离器烟道4，其下部底面设计为一定的倾斜角度进行疏水，并设置具有水封作用的排水口，用于冷凝水的连续排出。

所述的冷凝水储箱5，用于冷凝水的收集，并与冷凝分离器烟道4的排水口共同形成水封结构。

所述的压缩机6、热泵7、冷凝剂缓冲罐8，共同组成一套热泵系统，实现冷凝剂的循环。热泵7采用电厂低品位蒸汽作为动力。热泵系统所获得的来自于烟气的热量可用于生活用热或热力系统低温加热或净烟气再热。