一种基于中空陶瓷膜回收烟气水分与余热的装置及方法与流程

本发明涉及一种基于中空陶瓷膜回收烟气水分与余热的装置及方法，尤其适用于回收火电厂锅炉排烟中水蒸气及余热，属于火力发电厂的节能减排技术领域。

背景技术：

燃煤锅炉排烟水分平均值约10%，燃气锅炉排烟水分平均值在15%以上。按2013年统计数据，我国火电机组烟气水分年排放总量约10.1亿吨/年，而火电用水总量约84.4亿吨/年，废水排放总量约3.9255亿吨/年。由此可见，我国每年有大量水资源伴随火电厂烟气排入大气中，如能采取有效措施回收这部分水资源供电厂使用，那么电厂每年节能方面收益可观。

国内外有已有大量关于使用换热器降低烟气温度至露点温度以下从而回收烟气余热以及凝结水的研究。作为一种新型“绿色技术”，膜分离方法也在脱湿与回收水分等领域得到越来越广泛的关注。但目前研究的膜法分离及捕集水分多集中在有机膜的研究。有机膜多有高水蒸气渗透系数与较好的水蒸气与氮气分离性。但是总体来看，有机膜的渗透通量多比无机膜要低。对于现场处理大流量气体来说，无机膜有更大的应用潜力。多孔陶瓷膜属于无机膜，其在高温及酸碱环境和微生物侵蚀环境下均表现出高度的稳定性。这种稳定性使得其在电厂烟气这种复杂环境下拥有很强的适用性。

国内目前还没有中空陶瓷膜技术应用在火电厂烟气水分回收上做深入研究。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于中空陶瓷膜回收烟气水分与余热的装置及方法，其特征在于：该装置由中空陶瓷膜组件、真空系统和热交换冷凝系统，并通过阀门、真空调节阀、真空管道、换热管道、排水管道等连接而成；由多根中空陶瓷膜错列布置在矩形烟道中，组成中空陶瓷膜组件，中空陶瓷膜上下端分别被固定在烟道左右两侧，接触面使用耐高温橡胶塞进行密封；烟道上侧与真空渐缩管连接，渐缩管通过真空管道与热交换冷凝系统相连；热交换冷凝管道系统有换热管道、带调节阀真空泵及带阀门排水管道；真空泵使中空陶瓷膜外部形成真空，并通过真空调节阀调节真空大小，使得水蒸气在中空陶瓷管内外形成合适的压差，水蒸气通过管内渗透出管外被回收。

所述基于空陶瓷膜回收烟气水分与余热的装置的方法，其特征在于：烟气流经矩形烟道，进入中空陶瓷管内；同时真空泵开始工作，并通过使用真空调节阀在整个矩形烟道内（即所有中空陶瓷管外侧）造成合适真空，使得中空陶瓷管内外具有压力差；烟气中水蒸气在压力差的作用下透过中空陶瓷膜，由于控制压力差维持在较小数值且陶瓷膜具有较强的亲水性，烟气中的其他组分较难通过中空陶瓷膜；进入渐缩管的水蒸气在压力差的作用下，从真空端流向热交换冷凝系统；水蒸气在热交换冷凝系统中被冷凝为液态水并向热交换系统中冷端释放出潜热；最后烟气中水分及其潜热被回收利用。

本发明的有益效果为：本发明可回收火电厂排烟水分，回收率最高可达55%。达到火电厂节水目的，同时回收部分烟气余热资源，为火电厂节能。

附图说明

图1为中空陶瓷膜的烟气水分余热回收装置结构示意图。

图2为中空陶瓷膜组件在烟道中的装配示意图。

图3为中空陶瓷膜两端固定示意图。

编号说明： 1为中空陶瓷膜，2为中空陶瓷膜组件，3渐缩管，4为真空管道，5为热交换冷凝系统，6为真空泵，7为调节阀，8为阀门，9为排水管道，10为换热管道，11为耐高温密封圈。

具体实施方式

本发明提供了一种基于中空陶瓷膜回收烟气水分与余热的装置及方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1所示为中空陶瓷膜的烟气水分余热回收装置结构示意图。该装置由中空陶瓷膜组件、真空系统和热交换冷凝系统，并通过阀门、真空调节阀、真空管道、换热管道、排水管道组成；由多根中空陶瓷膜1错列布置在矩形烟道中，组成中空陶瓷膜组件2，中空陶瓷膜上下端分别被固定在烟道左右两侧，接触面使用耐高温橡胶塞11进行密封；烟道上侧与渐缩管3连接，渐缩管3通过真空管道4与热交换冷凝系统5相连；热交换冷凝管道系统5有换热管道10、带调节阀7真空泵6及带阀门8排水管道9；真空泵6使中空陶瓷膜1外部形成真空，并通过真空调节阀7调节真空大小，使得水蒸气在中空陶瓷膜1管内外形成合适的压差，水蒸气通过管内渗透出管外被回收。

在图1中，烟气流经矩形烟道，进入中空陶瓷膜1管内；同时真空泵6开始工作，并通过使用真空调节阀7在整个矩形烟道内（即所有中空陶瓷膜1管外侧）造成合适真空，使得中空陶瓷膜1管内外具有压力差；烟气中水蒸气在压力差的作用下透过中空陶瓷膜1，由于控制压力差维持在较小数值且陶瓷膜具有较强的亲水性，烟气中的其他组分较难通过中空陶瓷膜1；进入渐缩管3的水蒸气在压力差的作用下，从真空端流向热交换冷凝系统5；水蒸气在热交换冷凝系统5中被冷凝为液态水并向热交换系统5冷端释放出潜热；最后烟气中水分及其潜热被回收利用。