一种直接接触式烟气冷凝潜热回收装置的制作方法

本实用新型属于烟气余热回收领域，具体涉及一种直接接触式烟气冷凝潜热回收装置。

背景技术：

目前，火力发电厂的排烟温度一般在150～160℃，烟气进入吸收塔后，经喷淋浆液洗涤后，温度降至50℃左右。而1kg 50℃的饱和湿烟气含有216KJ/kg的汽化潜热，由此可知，由吸收塔排出的烟气中含有大量的汽化潜热。但在多数火力发电厂中，此部分烟气一般直接经烟囱排入大气，造成资源浪费。在能源问题日益严重成为社会经济发展瓶颈的今天，深度回收再利用此部分烟气的汽化潜热，作为二次能源资源化利用，已成为节能工作最具潜力的部分之一。不经潜热回收的烟气中携带大量的水汽，排向大气时，会在烟囱附近出现白烟，产生视觉污染。

现有火力发电厂回收烟气余热的设备多为间壁式和带有填料层的接触式。其中，间壁式烟气余热回收装置的热损失大，同时又存在低温腐蚀的问题，所以对其材质要求较高；而带喷淋层的接触式烟气余热回收装置虽然潜热回收效率高，但因填料层的存在，使装置阻力增大，对脱硫系统有一定的影响，并且容易发生填料堵塞问题。所以，该装置的使用，不但增大了系统阻力，还需定期更换填料，增加运行成本。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种直接接触式烟气冷凝潜热回收装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种直接接触式烟气冷凝潜热回收装置，从下至上依次包括循环水储蓄段、烟气导流段、潜热回收段、雾化喷淋段和除雾段，各段之间相互连通，所述烟气导流段设置有烟气进口，所述除雾段的上方设置有烟气出口；

其中，循环水储蓄段为设置于装置底部的空腔，烟气导流段包括下层导流结构和上层导流结构，下层导流结构沿烟气流动方向倾斜向上设置，上层导流结构水平设置，两层导流结构均覆盖了装置的横截面，且分布在烟气进口的上下两侧，上层导流结构和下层导流结构都是有若干个平行设置的条状薄板组成，相邻条状薄板之间留有间隙；

潜热回收段为烟气导流段和雾化喷淋段之间的空间，在此发生烟气与喷淋水的传质和传热；雾化喷淋段中包括至少一层喷淋层，每层喷淋层均布有若干喷淋头；所述除雾段设置有除雾器，烟气经除雾后排放。

下层导流结构沿烟气流动方向倾斜向上设置，上层导流结构水平设置，两层导流结构的配合，可以将烟气在潜热回收装置的横截面均匀分布，实现烟气流动状态的稳定性过渡。在横截面上均匀分布的烟气与充分雾化的喷淋水直接接触时，瞬间换热，提高了烟气与喷淋水之间的传热效率。

本装置的结构简单，回收低品位能量效率高，除雾效率高，阻力小，有一定的除尘脱硫效果，后端无需再增设湿式电除尘器，可以明显减缓烟囱“白烟”现象。

进一步的，所述下层导流结构与水平方向的夹角为30°-60°。

当下层导流结构的与水平方向的夹角为30°-60°时，可以对烟气起到良好的导流均布的效果。

进一步的，所述上层导流结构的上方设置有维修格栅。

进一步的，所述除雾器为旋流板除尘除雾器，包括多个除尘除雾单元，所述除尘除雾单元包括中空的过流筒体，过流筒体内部设有旋流子，所述旋流子下部连接有烟气导流装置，烟气导流装置与过流筒体固定连接，所述烟气导流装置设有吹扫孔，所述过流筒体内壁上设有排污孔，烟气导流装置为截面积连续性变化的变截面圆台形中空筒体，圆台形中空筒体的上端面与旋流子连接。

饱和湿烟气自下而上通过旋流子时，烟气导流装置实现了气流运动状态的连续性变化，实现了气体分布状态的稳定性过渡，水平运动的饱和湿烟气转变为高速旋转状态，期间，细小的液滴在湍流碰撞过程中团聚长成为较大的液滴，利用烟气中携带的液滴、烟尘的分离惯性不同，长大的液滴与烟气中的粉尘颗粒被甩到旋风烟道内壁的液膜上，实现对液滴和烟尘的捕捉，液膜的高度与厚度通过排污孔保持。

进一步的，所述旋流子包括中心固定筒、多个导流叶片和外部包围板，所述导流叶片按照设置仰角径向垂直分布于中心固定筒外壁和外部包围板内壁之间的环形区域。

进一步的，所述循环储蓄段的上端设置有溢流管，溢流管与装置外部连通。

由于装置内部的喷淋层不断喷洒喷淋水，如果循环储蓄段中的水来不及排出，则会导致循环储蓄段中的液位过高，如果液位达到烟气进口的位置，则会影响烟气的通入，妨碍了工艺的连续正常进行。溢流管的设置可以使循环储蓄段维持在一定的液位，保证了工艺的连续正常进行。

进一步的，所述雾化喷淋段设置有2-3层喷淋层，每层喷淋层均布有多个喷淋头。进一步的，所述循环水储蓄段和雾化喷淋段通过泵连接。

由于喷淋水在装置内部下降的速度较快，与烟气经过一次接触时，难以加热到较高的温度，所以将循环水储蓄段中的温度较低的水重新泵入雾化喷淋段进行喷淋换热，可以进行再次换热，将循环水加热到较高的温度，便于后续的利用。

更进一步的，所述循环水储蓄段、烟气导流段、潜热回收段和雾化喷淋段的内径相同，高度之比为1:1.2-1.5:2-3.5:0.3-0.7。

由于潜热回收段是烟气与喷淋水的换热段，所以将潜热回收段设计为较大的高度，由于循环水储蓄段中的水是循环水，循环水储蓄段中的水位不会过高，而且在其上部设置溢流管，所以循环水储蓄段的高度不需要太高。当各段之间的高度之比为1:1.2-1.5:2-3.5:0.3-0.7 时，可以保证该装置具有良好的换热效率。

进一步的，所述烟气出口水平设置，与烟气出口相对的侧壁朝向烟气出口方向向上倾斜设置。

烟气出口水平设置，便于装置与后续的设备连接，便于烟气的输送。倾斜设置的侧壁具有导流作用，使原先垂直流动的烟气逐步变为水平流动，烟气流向的平稳过渡避免了对于装置内壁的过度冲击作用，提高了装置的使用寿命。

本实用新型产生的有益效果：

1.本实用新型是由循环水储蓄段、烟气导流段、潜热回收段、雾化喷淋段、除雾段组成的一体化装置。与其他烟气余热回收装置相比，本装置结构简单、回收低品位能量效率高、阻力小、运行成本低，后端无需再增设湿式电除尘器。

2.本实用新型实现了节能降耗，进一步脱硫除尘，减缓烟囱“白烟”现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为旋流板除雾器示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为下层导流结构的俯视图。

其中，1、循环水储蓄段，2、潜热回收段，3、雾化喷淋段，4、除雾段，5、导流侧壁，6、烟气出口，7、喷淋头，8、上层导流结构，9、烟气导流段，10、下层导流结构， 11、溢流管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种直接接触式烟气冷凝潜热回收装置，由下至上依次包括循环水储蓄段1、烟气导流段9、潜热回收段2、雾化喷淋段3、除雾段4和烟气出口6。

循环水储蓄段1用于暂时储存喷淋层喷淋的喷淋水，为了保证循环水储蓄段1内部的液位不超过设定值，在循环水储蓄段1的上端设定高度处设置溢流管11，该溢流管11可以设置成水平管，也可以为折管，也可以设置成为类似水龙头的形状；循环水储蓄段1还设置有热水出口，便于将加热后的热水送出，图1中循环水储蓄段1中引出的箭头即指热水的流动方向。

烟气导流段9包括上层导流结构8和下层导流结构10，两层导流结构上均设置有通孔，便于喷淋水通过通孔流入循环水储蓄段1中储存，两层导流结构之间设置有烟气进口，其中的箭头指向即为烟气的流向。如图4所示，上层导流结构8和下层导流结构10都是有若干个平行设置的条状薄板组成，相邻条状薄板之间留有间隙，上层导流结构8的上方还设置有维修格栅。条状薄板通过网状支撑架进行固定设置。

潜热回收段2具有较大的高度，烟气和喷淋水在此处发生传热，高度较大时，烟气与喷淋水接触的时间长，可以提高传热效率。雾化喷淋段3中包括两层喷淋层，每层喷淋层设置有多个喷淋头，喷淋水在喷淋层中均布、雾化、喷淋。

如图2和图3所示，除雾段4设置有除雾器，该除雾器为旋流板除尘除雾器(申请号为201520382829.2，一种旋流板除尘除雾装置)，包括多个除尘除雾单元，所述除尘除雾单元包括中空的过流筒体，过流筒体内部设有旋流子，所述旋流子下部连接有烟气导流装置，烟气导流装置与过流筒体固定连接，所述烟气导流装置设有吹扫孔，所述过流筒体内壁上设有排污孔，烟气导流装置为截面积连续性变化的变截面圆台形中空筒体，圆台形中空筒体的上端面与旋流子连接。所述旋流子包括中心固定筒、多个导流叶片和外部包围板，所述导流叶片按照设置仰角径向垂直分布于中心固定筒外壁和外部包围板内壁之间的环形区域。

烟气出口6为水平设置，烟气出口6处的箭头是指烟气的流动方向。与烟气出口6相对的侧壁(导流侧壁5)朝向烟气出口方向向上倾斜设置，该导流侧壁5的设置可以将烟气由竖直流向逐步导流为水平流向。

由吸收塔排出的烟气进入直接接触式烟气冷凝潜热回收装置，首先经过烟气导流段9，烟气被均匀分布，实现烟气流动状态的稳定性过渡，而后进入潜热回收段2与雾化喷淋段3 喷淋的循环冷水相遇，均布的烟气与充分雾化的喷淋水直接接触，瞬间换热，烟气放热降温，雾化水滴吸热升温。在此过程中烟气中的部分二氧化硫与粉尘与雾化水滴发生碰撞、凝聚、吸收，小的雾化液滴也在碰撞过程中团聚成的大液滴。烟气携带大量水汽进入除雾段4，经旋流板除雾器时，利用烟气和烟气中携带的液滴、烟尘的分离惯性不同，团聚形成的含有二氧化硫和粉尘的大液滴与烟气中的粉尘颗粒被甩到筒体内壁的液膜上，实现对液滴和烟尘的捕捉，达到脱硫除雾除尘的效果。经装置除雾后，外排烟气中大量的水汽被截留，从而减缓了烟囱“白烟”现象。

换热后的喷淋水与除雾段的截留水一同流入循环水储蓄段1，经中和过滤处理后进入热泵，将吸收烟气的热量与蒸汽提供的热量共同加热管网回水，减少蒸汽用量，实现节能目的。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。