专利名称：一种烟气水分回收装置及方法
技术领域：
本发明为对锅炉烟气凝结水回收的一种装置及方法，尤其是一种烟气水分回收并对干化烟气进行加热的装置及方法。
背景技术：
随着社会经济的发展以及人民生活水平的提高，水资源日益珍贵。燃料(包括煤、 石油、天然气、生物质和城市生活垃圾)燃烧后产生的烟气中含有大量的水蒸汽，通过烟囱排放到大气中，不仅造成极大的水资源浪费，而且水蒸汽在烟 中遇冷凝结成水沿壁面流下，引起烟囱的腐蚀和结垢。如果能对烟气中水蒸汽进行回收处理利用，提高再生水利用率对水资源匮乏的地区意义重大。常规的回收烟气凝结水的方法是将采用冷却换热的方法将烟气温度降低到水蒸汽露点以下，烟气中的水蒸汽凝结成水排出，但这会造成烟气温度显著降低。锅炉烟气中通常含有大量的有机或无机污染物，以及细微粉尘颗粒，严重危害着人类的健康，这就要求锅炉烟气必须通过烟囱向高空大气排放。较高的排烟温度有助于烟气在烟囱中向上流动，更有利于烟气中的污染物在高空大气中扩散。因此，将锅炉烟气中凝结水水蒸汽回收下来，加以处理利用，提高再生水的利用率，同时不降低排烟温度，满足烟气中污染物在高空大气中扩散的温度要求，具有显著的经济和环境效益。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种烟气水分回收的装置及方法，采用该方法能够安全有效地对烟气进行处理，便于烟气中凝结水后续资源化开发利用，同时满足烟气中污染物通过烟囱向高空大气中扩散的温度要求。技术方案本发明的烟气水分回收装置包括热管换热器和管壳式换热器；其中， 热管换热器包括热管换热器冷流体出口、热管换热器冷凝段、热管换热器热流体进口、热管换热器蒸发段、热管、热管换热器热流体出口、热管换热器冷流体进口，位于热管换热器中的热管被隔离层分隔成上部的热管换热器冷凝段和下部的热管换热器蒸发段两部分，热管换热器冷凝段的两端分别设有热管换热器冷流体进口和热管换热器冷流体出口，热管换热器蒸发段的两端分别设有热管换热器热流体进口和热管换热器热流体出口 ；
管壳式换热器包括管壳式换热器热流体进口、换热管、冷凝水出口、管壳式换热器热流体出口、管壳式换热器冷流体进口和管壳式换热器冷流体出口，在管壳式换热器的最下部设有冷凝水出口；
热管换热器热流体出口和管壳式换热器热流体进口相联接，管壳式换热器热流体出口和热管换热器冷流体进口相联接。烟气水分回收装置的烟气水分回收方法采用热管换热器与管壳式换热器串联连接的方式，将湿烟气的水分冷凝回收与干化烟气的加热过程分隔开，在管壳式换热器内进行湿烟气的水分回收过程，在热管换热器内利用原始湿烟气内在的高品位热能来加热冷凝后的干化烟气，提高干化烟气的排放温度。具体是将湿烟气从热管换热器热流体进口进入热管换热器蒸发段内，对热管进行加热，降温后的湿烟气从热管换热器热流体出口流出，进入管壳式换热器热流体进口，冷媒介质从管壳式换热器冷流体进口进入换热管，冷媒介质通过换热管和进入管壳式换热器内湿烟气进行热量交换，将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下，湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口排出，吸收热量后的冷媒介质从管壳式换热器冷流体出口排出，冷凝后的干化烟气从管壳式换热器热流体出口流出，经热管换热器冷流体进口进入热管换热器冷凝段，被热管加热后从热管换热器冷流体出口排出。所述的冷媒介质为空气、水、海水或其它流体介质。有益效果锅炉烟气中通常含有大量的有机或无机污染物，以及细微粉尘颗粒，严重危害着人类的健康，这就要求锅炉烟气必须通过烟囱向高空大气排放。较高的
排烟温度有助于烟气在烟囱中向上流动，更有利于烟气中的污染物在高空大气中扩散。常规的回收烟气凝结水的方法是将采用冷却换热的方法将烟气温度降低到水蒸汽露点以下，烟气中的水蒸汽凝结成水排出，但这会造成烟气温度显著降低，不利于烟气中的污染物通过烟囱向高空大气中扩散。本发明为烟气水分回收的一种方法，具体为将湿烟气从热管换热器热流体进口进入热管换热器蒸发段内，对热管进行加热，降温后的湿烟气从热管换热器热流体出口流出， 进入管壳式换热器内，冷媒介质从管壳式换热器冷流体进口进入换热管，冷媒介质通过换热管和进入管壳式换热器内湿烟气进行热量交换，将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下， 湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口排出，吸收热量后的冷媒介质从管壳式换热器冷流体出口排出，冷凝后的干化烟气从管壳式换热器热流体出口流出，经热管换热器冷流体进口进入热管换热器冷凝段，被热管加热后从热管换热器冷流体出口流出，通过烟囱排放到大气。本发明采用热管换热器作为湿烟气水分回收和干化烟气加热的工作部件，热管换热器的传热是通过热管内工质的相变进行的，换热效率高，使用隔板将热管换热器的蒸发段和冷凝段分隔开，热流体和冷流体互不接触，由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位进行换热，而热管元件相互又是独立的，即使某根热管失效、穿孔也不会对湿烟气的水分回收和干化烟气的加热有较大的影响。本发明将湿烟气的水分回收和干化烟气的加热过程分隔开，在管壳式换热器内进行湿烟气的水分回收过程，在热管换热器内利用原始湿烟气内在的高品位热能来加热冷凝后的干化烟气，提高干化烟气的排放温度。该技术不仅能防止锅炉烟 的腐蚀和结垢，而且能将锅炉烟气中水蒸汽回收下来，便于烟气中凝结水后续资源化开发利用，缓解水资源紧张，同时又不降低排烟温度，满足烟气中污染物通过烟囱向高空大气中扩散的温度要求，具有显著的经济和环境效益。
图1是本发明的装置结构示意图，其中有热管换热器1，热管换热器冷流体出口 11，热管换热器冷凝段12，热管换热器热流体进口 13，热管换热器蒸发段14，热管15，热管换热器热流体出口 16，热管换热器冷流体进口 17，隔离层18 ；管壳式换热器2，管壳式换热器热流体进口 21、换热管22、冷凝水出口 23、管壳式换热器热流体出口 M、管壳式换热器冷流体进口 25，管壳式换热器冷流体出口沈。
具体实施例方式本发明的烟气水分回收装置中，热管换热器1包括热管换热器冷流体出口 11、热管换热器冷凝段12、热管换热器热流体进口 13、热管换热器蒸发段14、热管15、热管换热器热流体出口 16、热管换热器冷流体进口 17，位于热管换热器1中的热管15被隔离层18分隔成上部的热管换热器冷凝段12和下部的热管换热器蒸发段14两部分，热管换热器冷凝段12的两端分别设有热管换热器冷流体进口 17和热管换热器冷流体出口 11，热管换热器蒸发段14的两端分别设有热管换热器热流体进口 13和热管换热器热流体出口 16 ；
管壳式换热器2包括管壳式换热器热流体进口 21、换热管22、冷凝水出口 23、管壳式换热器热流体出口 M、管壳式换热器冷流体进口 25和管壳式换热器冷流体出口沈，在管壳式换热器2的最下部设有冷凝水出口 23 ；热管换热器热流体出口 16和管壳式换热器热流体进口 21相联接，管壳式换热器热流体出口 M和热管换热器冷流体进口 17相联接，该装置的进口是热管换热器热流体进口 13，该装置的出口是热管换热器冷流体出口 11。具体方法是将湿烟气从热管换热器热流体进口 13进入热管换热器蒸发段14内， 对热管15进行加热，降温后的湿烟气从热管换热器热流体出口 16流出，进入管壳式换热器 2，冷媒介质从管壳式换热器冷流体进口 25进入换热管22，通过换热管22和进入管壳式换热器2内湿烟气进行热量交换，将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下，湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口 23排出，吸收热量后的冷媒介质从管壳式换热器冷流体出口沈排出，冷凝后的干化烟气从管壳式换热器热流体出口 M流出，经热管换热器冷流体进口 17进入热管换热器冷凝段12，被热管15加热后从热管换热器冷流体出口 11流出，通过烟囱排放到大气。
权利要求
1.一种烟气水分回收装置，其特征在于该装置包括热管换热器(1)和管壳式换热器 (2)；其中，热管换热器(1)包括热管换热器冷流体出口(11)、热管换热器冷凝段(12)、热管换热器热流体进口( 13)、热管换热器蒸发段(14)、热管(15)、热管换热器热流体出口( 16)、 热管换热器冷流体进口(17)，位于热管换热器(1)中的热管(15)被隔离层(18)分隔成上部的热管换热器冷凝段(12)和下部的热管换热器蒸发段(14)两部分，热管换热器冷凝段 (12)的两端分别设有热管换热器冷流体进口(17)和热管换热器冷流体出口(11)，热管换热器蒸发段(14)的两端分别设有热管换热器热流体进口(13)和热管换热器热流体出口 (16)；管壳式换热器(2)包括管壳式换热器热流体进口(21)、换热管(22)、冷凝水出口(23)、 管壳式换热器热流体出口(24)、管壳式换热器冷流体进口(25)和管壳式换热器冷流体出口(26)，在管壳式换热器(2)的最下部设有冷凝水出口(23)；热管换热器热流体出口(16)和管壳式换热器热流体进口(21)相联接，管壳式换热器热流体出口(24)和热管换热器冷流体进口( 17)相联接。
2.一种如权利要求1所述的烟气水分回收装置的烟气水分回收方法，其特征在于采用热管换热器(1)与管壳式换热器(2)串联连接的方式，将湿烟气的水分冷凝回收与干化烟气的加热过程分隔开，在管壳式换热器(2)内进行湿烟气的水分回收过程，在热管换热器 (1)内利用原始湿烟气内在的高品位热能来加热冷凝后的干化烟气，提高干化烟气的排放温度。
3.根据权利要求2所述的烟气水分回收装置的烟气水分回收方法，其特征在于将湿烟气从热管换热器热流体进口( 13)进入热管换热器蒸发段(14)内，对热管(15)进行加热， 降温后的湿烟气从热管换热器热流体出口(16)流出，进入管壳式换热器热流体进口(21)， 冷媒介质从管壳式换热器冷流体进口(25)进入换热管(22)，冷媒介质通过换热管(22)和进入管壳式换热器(2)内湿烟气进行热量交换，将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下，湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口(23)排出，吸收热量后的冷媒介质从管壳式换热器冷流体出口(26)排出，冷凝后的干化烟气从管壳式换热器热流体出口(24)流出，经热管换热器冷流体进口( 17)进入热管换热器冷凝段(12)，被热管(15)加热后从热管换热器冷流体出口(11)排出。
4.根据权利要求3所述的烟气水分回收装置的烟气水分回收方法，其特征在于所述的冷媒介质为空气、水、海水或其它流体介质。
全文摘要
烟气水分回收装置及方法是一种能够回收烟气中凝结水资源化利用，同时满足烟气中污染物向高空大气扩散的温度要求的装置及方法，该装置的热管换热器热流体出口和管壳式换热器热流体进口相联接，管壳式换热器热流体出口和热管换热器冷流体进口相联接，其方法在于将湿烟气进入热管换热器蒸发段内，对热管进行加热，降温后的湿烟气进入管壳式换热器，冷媒介质进入管壳式换热器的换热管，通过换热管的换热作用，将湿烟气温度降低至水蒸汽露点以下，湿烟气中的水蒸汽凝结成水后从烟气凝结水出口排出，吸收热量后的冷媒介质从管壳式换热器冷流体出口排出，冷凝后的干化烟气被热管换热器的热管加热后通过烟囱排放。
文档编号F23J15/00GK102410548SQ201110292730
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张海峰, 沈来宏 申请人:东南大学