一种干燥尾气的低温余热处理设备的制作方法

本发明涉及尾气处理等领域，具体为一种干燥尾气的低温余热处理设备。

背景技术：

物料干燥是化工企业重要的生产过程之一，其目的是除去某些原料、半成品、成品中的水分，使物料便于包装、运输、储存、加工和使用。干燥工艺涉及化工、石化、医药、食品、造纸、木材、粮食与农副产品加工、建材、环保等众多领域。由于干燥是借助于加热的作用，使物料中的湿分汽化并除去，所以，干燥是一种高能耗的单元操作之一。据统计，英国各行业干燥能耗总和大约占整个工业系统总能耗的8％，而我国的干燥能耗占整个工业能耗的比例比英国高一半，达12％。当前我国一般化学工业生产中干燥能量利用率仅为20％～60％。干燥工艺废气的排放损失了非常高的能量，因此，干燥废气余热利用技术将进一步促进干燥工艺能效的提高。因此，干燥废气余热利用是干燥节能研究的重要方向。

一般按照尾气的温度水平不同，将余热划分为三种：高温余热(500℃)以上、中温余热(200～500℃)和低温余热(200℃)以下。当前，余热的回收利用的余热主要来高温和中温余热，低温余热(即低品位余热)基本没有回收利用。相对于高、中品位热源而言，低品位余热在相同单位内包含的能量有限，同时低温余热大部分都集中在在企业废气、废水的排放过程中，利用难度大，但是从能源利用的格局来看，低品位余热占余热的50～60％以上，因此低品位余热的将作为产能和用能的关键环节，对国家节能减排十三五期间的战略起着重要的作用。

现有的废气循环节能技术在很大程度上提高了能量利用率，有效的节约能量，减少了废气的排放，即便如此，外排的干燥尾气温度仍然高达150～180℃，同时尾气中含有一定量的腐蚀性气体和粉尘，通常采用填料洗涤塔脱酸除尘后直接排放，废气外排的过程中不但消耗大量急冷水，而且造成大量废热损失，同时高温下含酸性气体降低了脱酸除尘设备使用寿命，装置的运行成本比较高。

多效节能干燥技术采用组合干燥，使用两个或者两个以上干燥设备串联使用。其干燥流程如下。

在第一级干燥过程中高温热空气进入密封干燥仓的传热管对物料进行加热干燥，将传热管内降温后的热空气和干燥仓内的高温水蒸气通过引风机移出干燥仓外混合后进入第二级干燥仓。出第一级干燥仓的高温高湿气体进入第二级干燥仓传热管内对物料加热，其余热传导给物料进行干燥使热能得到第二次利用。第二级干燥仓加热管内的中温气体经由引风机引出到回风管路进入加热系统，加热后循环使用。第二级干燥仓内的中温饱和水蒸气进入第三级干燥仓，传热管内中高温的饱和水蒸气冷凝释放汽化潜热，传导给物料进行升温干燥使热能得到第三次利用。第三级干燥仓内角状管出口和冷凝器连接，冷凝器和真空泵连接。干燥仓内中温的饱和水蒸气经由管路进入冷凝器冷凝后将冷凝水加热到小于50度，中温冷凝水可用于洗浴、取暖，使热能得到第四次利用。

多效节能干燥技术主要针对粉尘含量小，物料是含量比较小、干燥末级尾气露点不高的情况，因此多效节能干燥技术目前多在谷物的塔式干燥器上应用比较广泛，上述干燥废气余热利用技术使新型干燥设备总能耗是传统干燥技术设备的20％～30％。能量利用率非常高。而针对物料水含量比较大，粉尘多，干燥后水含量要求高的情况无法使用，由于其露点及粉尘限制尾气无法进行多次利用。

热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为低温废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。目前，国内针对热管的特点结合干燥尾气的特性，开发了振荡流热管换热器。通常，包括水蒸气的潜热，从干燥器出来的尾气携带了输人系统总热量的80％。而振荡流热管换热器用于干燥尾气余热回，效果明显，余热回收在20％以上。但是热管式换热器在实际应用中受热载体介质的成分的影响比较大，如冷、热介质对管壁的低温腐蚀、积灰、结垢等，这些都直接影响热管的运行稳定性、可靠性和使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种干燥尾气的低温余热处理设备，以解决现有技术中一种或以上的技术缺陷，达到充分回收利用低温余热和节能环保的目的。

实现上述目的的技术方案是：一种干燥尾气的低温余热处理设备，包括尾气处理腔室，所述尾气处理腔室由下至上依次设有真空闪蒸段、喷淋集热段、雾化除尘段、静电除尘段；尾气进入所述喷淋集热段，通过循环水将热量富集，所述循环水进入到所述真空闪蒸段产生负压蒸汽，所述负压蒸汽作为所述真空闪蒸段中的真空热泵的热源；当所述循环水经闪蒸处理降温后，所述循环水通过所述真空热泵输送并循环使用，经过降温后的尾气依次进入到所述雾化除尘段和所述静电除尘段进一步除尘，并将经所述静电除尘段的部分尾气通入所述喷淋集热段。

在本发明一较佳实施例中，所述喷淋集热段包括至少一层喷淋洗涤机构，所述尾气由下至上通过所述喷淋洗涤机构，所述喷淋洗涤机构对所述尾气进行喷淋洗涤，通过所述循环水将热量富集。

在本发明一较佳实施例中，每一所述喷淋洗涤机构包括喷嘴，设于所述尾气处理腔室的腔壁；进液口，连通于所述喷嘴；出液口，连通于所述进液口，且所述出液口连接于所述真空热泵。

在本发明一较佳实施例中，所述真空闪蒸段还包括计算流体动力学模拟系统，根据所述尾气的组分，分析所述尾气的流动并得到分析结果；余热换热器，根据所述计算流体动力学模拟系统的分析结果，用于将尾气露点以上的余热回收同时对所述处理设备底部的溶液闪蒸产生所述负压蒸汽。

所述余热换热器包括传热模组设于所述传热模组一端的媒介管箱及设置于传热模组上下两侧的烟道过渡箱；所述烟道过渡箱上下两端分别设有尾气通道口。

在本发明一较佳实施例中，所述传热模组包括至少一板束模块，所述板束模块包括多张板片，所述板片包括主传热面和均匀分布于所述主传热面的承压波纹及设于所述主传热面一端并向另一端延伸的分程波纹。

在本发明一较佳实施例中，所述余热换热器还包括液位计，用于测量所述尾气处理腔室底部的所述循环液的液位。

在本发明一较佳实施例中，所述雾化除尘段包括雾化器，用于制造雾气，凝结尾气中的颗粒物和溶解尾气中的部分酸性气体。

在本发明一较佳实施例中，所述静电除尘段包括静电除尘网，分布有蜂窝状的除尘孔。

在本发明一较佳实施例中，所述的干燥尾气的低温余热处理设备还包括温度计，设于所述喷淋集热段和/或雾化除尘段；用于测量所述喷淋集热段和/或雾化除尘段的温度；气压计，设于所述喷淋集热段和/或雾化除尘段，用于测量所述喷淋集热段和/或雾化除尘段的气压；计量计，设于所述喷淋集热段和/或雾化除尘段，用于测量所述喷淋集热段和/或雾化除尘段的尾气流量。

本发明的优点是：本发明的干燥尾气的低温余热处理设备，结合干燥尾气的性质和组成，干燥物料的特性，将尾气余热回收最大化，同时实现尾气达标排放。针对用户对回收后的热源需求，真空蒸汽或者电力或者实现干燥尾气预热干燥空气，结合实际干燥过程的分析及干燥尾气的组成情况，设计过程中结合专有设备的使用，将尾气余热露点进行切割，露点以上采用低低温换热器进行热量回收，露点一下采用一体化设备进行回收。再设计过程中充分考虑烟气水的露点和腐蚀性气体的露点，实现热量回收工艺最优化和最大化；将防酸露点超低低温换热设备、高效洗涤、酸吸收、真空闪蒸、湿法电除尘技术、真空闪蒸蒸汽技术等有机组合一起，在保证尾气达标排放的同时，将干燥尾气热能最大化、最优化的转化为蒸汽或电力用于生产，是干燥装置成为清洁、环保、节能的装置；针对尾气高湿、低酸露点的特点，根据显热和潜热不同状态，开发超低温废热锅炉回收显热，利用洗涤液循环吸收和真空闪蒸回收潜热，采用低温闪蒸压缩热泵技术提升闪蒸蒸汽压力，实现热能提升和转化。针对露点以下的尾气温度降低到酸露点(通常在100～120℃)以下，而此时喷雾干燥尾气所含的水蒸气的露点温度70～80℃之间，尾气所含的热能大部分为其中的蒸汽潜热需要降低至饱和蒸汽露点温度以下才能释放出来，将洗涤塔、酸吸收、真空闪蒸、循环洗涤和湿法静电除尘结合，开发出高效节水的脱酸、水蒸汽回收、热量转化、高效除尘一体化技术，在尾气热能利用最大化的同时，实现粉尘及hcl达标排放。低低温换热器为2205双相不锈钢材质、直通道板式结构，传热效率高、不易积灰、耐腐蚀、耐磨损，设备结构紧凑、占用空间小、重量轻、安装实施方便；仅600～800mm的烟气行程，吹灰方便、彻底，设备可靠性高，检修维护量小；解决了传统翅片管式换热器普遍存在的易腐蚀、易积灰、压降大、安装空间大等问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。

图1是本发明实施例的干燥尾气的低温余热处理设备结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明方法实施例的干燥尾气的低温余热处理方法步骤流程图。

图4是图3中步骤s3的具体分步骤流程图。

图5是图4中步骤s32的具体分步骤流程图。

其中，

1真空闪蒸段；2喷淋集热段；

3雾化除尘段；4静电除尘段；

5温度计；6气压计；

7计量计；11传热模组；

12烟道过渡箱；13尾气通道口；

21喷嘴；22进液口；

23出液口。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：一种干燥尾气的低温余热处理设备，包括尾气处理腔室，所述尾气处理腔室由下至上依次设有真空闪蒸段1、喷淋集热段2、雾化除尘段3、静电除尘段4。

本实施例中，所述喷淋集热段2包括至少一层喷淋洗涤机构，所述尾气由下至上通过所述喷淋洗涤机构，所述喷淋洗涤机构对所述尾气进行喷淋洗涤，通过所述循环水将热量富集。

本实施例中，所述喷淋集热段2中的喷淋洗涤机构设有三层，每一层的喷淋洗涤机构包括多个喷嘴21、进液口22以及出液口23。其中，所述喷嘴21设于所述尾气处理腔室的腔壁，并绕所述腔壁的周面布置；所述进液口22连通于所述喷嘴21；所述出液口23连通于所述进液口22，且所述出液口23连接于所述真空热泵。本实施例中，所述出液口23设于所述真空闪蒸段1的底部，即尾气通道口的下方。

本实施例中，所述真空闪蒸段1还包括计算流体动力学模拟系统、余热换热器。其中，所述计算流体动力学模拟系统根据所述尾气的组分，分析所述尾气的流动并得到分析结果。所述余热换热器根据所述计算流体动力学模拟系统的分析结果，用于将尾气露点以上的余热回收同时对所述处理设备底部的溶液闪蒸产生所述负压蒸汽。

其中，所述余热换热器包括传热模组11、媒介管箱、烟道过渡箱12、尾气通道口13、液位计以及真空热泵。所述媒介管箱设于所述传热模组11一端；所述烟道过渡箱12设于传热模组11上下两侧。所述烟道过渡箱12上下两端分别设有尾气通道口13。所述液位计用于测量所述尾气处理腔室底部的所述循环液的液位。

其中，所述传热模组11包括至少一板束模块，所述板束模块包括多张板片，所述板片包括主传热面和均匀分布于所述主传热面的承压波纹及设于所述主传热面一端并向另一端延伸的分程波纹。

本实施例中，还包括温度计5、气压计6和计量计7，所述温度计5设于所述喷淋集热段2和/或雾化除尘段3；用于测量所述喷淋集热段2；气压计6设于所述喷淋集热段2用于测量所述喷淋集热段2和/或雾化除尘段3的气压；所述计量计7设于所述喷淋集热段2和雾化除尘段3，用于测量所述喷淋集热段2和/或雾化除尘段3的尾气流量。

所述雾化除尘段3包括雾化器，用于制造雾气，凝结尾气中的颗粒物和溶解尾气中的部分酸性气体。所述静电除尘段4包括静电除尘网，分布有蜂窝状的除尘孔。

在实际使用时，所述尾气由尾气通道口13进入所述喷淋集热段2，所述喷淋集热段2的喷嘴21喷出循环液，并通过循环水将热量富集，所述循环水由于重力作用，进入到所述真空闪蒸段1，真空热泵对所述真空闪蒸段1抽真空并加热，产生负压蒸汽，即所述负压蒸汽作为所述真空闪蒸段1中的真空热泵的热源。

当所述循环水经闪蒸处理降温后，所述循环水通过所述真空热泵输送并循环使用，经过降温后的尾气依次进入到所述雾化除尘段3和所述静电除尘段4进一步除尘，并将经所述静电除尘段4的部分尾气通入所述喷淋集热段2。

根据上述的干燥尾气的低温余热处理设备而实现的处理方法，具体包括如下步骤。

步骤s1)使尾气经过干燥设备进入喷淋集热段2。

在本步骤s1)中，所述干燥设备的热源包括负压蒸汽释放的热量，所述干燥设备的热源还可以包括电力加热装置等等。

步骤s2)喷淋循环水，溶解尾气中的颗粒物以及酸性气体；循环水进入真空闪蒸段1以及处理后的尾气进入雾化除尘段3。

在本步骤s2)中，所述循环水的输送动力源为步骤s3)中的所述真空闪蒸段1中的真空热泵。

在本步骤s2)中，每一层的喷淋洗涤机构都设有温度计5、气压计6以及计量计7，温度计5用于测量该层的喷淋洗涤机构循环水的温度或喷淋集热段2中的空气温度，所述气压计6测量所述喷淋集热段2中的气压或者喷嘴21的水压。计量计7用于测量循环水的流量或者尾气的流量。

步骤s3)通过真空闪蒸段1收集循环水中的余热，并将该循环水返回至所述喷淋集热段2。

本步骤s3)具体包括以下步骤：

s31)根据所述尾气的组分，分析所述尾气的流动并得到分析结果。具体的，本实施例中，通过所述计算流体动力学模拟系统分析所述尾气的流动并得到分析结果。

s32)根据所述计算流体动力学模拟系统的分析结果，用于将尾气露点以上的余热回收同时对所述处理设备底部的溶液闪蒸产生所述负压蒸汽。本步骤中，产生的负压蒸汽可以作为真空热泵的热源。

具体的，所述s32)中包括以下步骤。

s321)根据分析结果对所述真空闪蒸段1抽真空，并对循环水加热。

s322)产生负压蒸汽。

s323)所述负压蒸汽散热降温，其所散出热量作为所述真空热泵的部分热源。

步骤s4)雾化部分循环水形成雾气，使进入所述雾化除尘段3中的所述尾气中的颗粒物聚集沉降，处理后的尾气进入所述静电除尘段4。在本步骤s4)中，也设有一计量计7，该计量计7用于测量雾化除尘段3中的尾气的流量。

步骤s5)对尾气进行静电除尘处理，并将剩余的尾气循环通入至所述喷淋集热段2。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。