一种低氮高效的烟气余热回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供热装置，特别是关于一种低氮高效的烟气余热回收装置。
【背景技术】
[0002]天然气、油以及生物质等燃料含氢量很高，因而燃烧后排出的烟气中含有大量的水蒸气。比如天然气锅炉的烟气中，水蒸气的容积成分接近20%，是烟气热量的主要携带者。据统计每INm3天然气可以产生1.55kg水蒸气，潜热大约为3600KJ/Nm3，占天然气低位发热量的10%左右，因此，这部分水蒸气以及其热量(主要是潜热)的回收在经济上是很有意义的。此外，国家环保部提出在2017年4月I日起对燃气锅炉氮氧化物排放实施新标准，新标准要求氮氧化物浓度需降低至30mg/m3以下，因此，采取有效措施降低燃气锅炉氮氧化物排放也迫在眉睫。
[0003]现有技术公开了一种回收利用燃气、燃油锅炉烟气中水蒸气潜热的供热装置，其包括锅炉、冷凝热交换器、供热管和由发生器、溶液交换器、吸收器、蒸发器、冷凝器以及连接管构成的吸收式热栗，以烟气作为低温热源，利用吸收式热栗回收烟气余热。但是该供热装置结构复杂，设备制造难度大，成本高，特别是烟气冷凝换热器因传热系数低，造成设备体积庞大，耗材与成本极大；而且烟气冷凝换热器不会对烟气中氮氧化物的浓度产生影响，整套回收烟气余热供热的装置并没有降氮的效果。现有技术中还公开了一种利用吸收式热栗回收烟气余热的集中供热系统，其对上述供热装置进行了改进，用烟气-水直接接触式换热器代替了间壁式换热器，大幅度降低了体积以及成本，同时通过水对烟气的喷淋作用，能够在一定程度上降低排烟中氮氧化物浓度。但是在该集中供热系统中，吸收式热栗的制造难度及成本仍然较大，排放烟气处于饱和状态，易造成尾部烟道的结露腐蚀，而且仅仅通过对锅炉尾部烟气的处理，对氮氧化物浓度的降低效果很有限。现有技术中还公开了一种基于溶液吸收循环的烟气余热回收系统，在该系统中烟气高温段热量作为驱动热源在发生器内加热浓缩溶液，由于换热环节的减少，设备体积和成本都有所降低，同时排放的烟气也处于未饱和状态，解决了尾部烟道的腐蚀问题。但是由于烟气唯独受到前端设备(如锅炉)运行工况的影响，波动较大，当烟气温度较低时溶液得不到有效浓缩，就会影响余热回收的效果，因此只适合于排烟温度较高且稳定的场合。现有技术还公开了一种利用电动热栗回收烟气余热的装置，但是此种余热回收装置需要消耗品味较高的电能，而且系统中同样需要采用电动热栗，投资以及运行费用都相对较高，并且该系统中仅限于对烟气进行降温，回收余热，而对烟气中氮氧化物浓度的降低并没有明显的效果。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种低氮高效的烟气余热回收装置，不仅能够回收天然气、油、生物质等燃料燃烧后所形成的含湿烟气中水蒸气及其热量，而且能够降低排烟中氮氧化物含量。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种低氮高效的烟气余热回收装置，其特征在于:包括一烟气单元、一加湿器单元、一汽水换热器单元、一干燥器单元和一水水换热器单元，所述汽水换热器单元采用“外冷式”结构；所述烟气单元包括一燃烧器和一燃烧室，所述燃烧器的进口连接所述加湿器单元的空气出口，所述燃烧器的出口连接所述燃烧室的进口，形成空气全热交换通路；所述燃烧室的烟气出口连接所述汽水换热器单元的烟气进口，所述汽水换热器单元的烟气出口连接所述干燥器单元的烟气进口，形成烟气全热交换通路；所述干燥器单元的烟气出口通过烟囱连通外界，所述干燥器单元的热水出口分为两路，一路通过管路向外溢流，另一路进入所述加湿器单元，所述加湿器单元的冷水出口通过一干燥器喷淋栗连接所述干燥器单元的冷水进口，形成水换热循环管回路；所述汽水换热器单元的热水出口分为两路，一路通过管路向外溢流，另一路通过一换热器循环水栗连接所述水水换热器单元的热水进口，所述水水换热器单元的热水出口连接所述汽水换热器单元的冷水进口，所述水水换热器单元的回水进口连接一热水回水管路，所述水水换热器单元的供水出口连接一热水供水管路。
[0006]所述汽水换热器单元包括一级以上的直接接触式换热器，当所述直接接触式换热器为两级以上时，所述第一级直接接触式换热器的烟气出口连接所述第二级直接接触式换热器的烟气进口，依次类推，而各级所述直接接触式换热器的冷/热水与相对应的各级间水水换热器单元连接；当直接接触式换热器为多级形式时，热水回水管路分多路并联进入所述水水换热器单元或串联进入所述水水换热器单元。
[0007]所述干燥器单元包括一级以上的烟气干燥器，当所述干燥器单元包括两级以上的烟气干燥器时，所有烟气干燥器依次串联连接，即第一级烟气干燥器的烟气出口连接第二级烟气干燥器的烟气进口，第二级烟气干燥器的热水出口与所述第一级烟气干燥器的冷水进口连接，依次类推；所述加湿气单元包括一级以上的空气加湿器，当所述空气加湿器单元包括两级以上时，第一级空气加湿器的空气出口与第二级空气加湿器的空气进口相连，第一级空气加湿器的热水进口与第二级空气加湿器的冷水出口相连，依次类推。
[0008]所述烟气干燥器和空气加湿器采用分体设备或一体化设备，当所述烟气干燥器和空气加湿器采用分体设备式，所述烟气干燥器的热水出口的另一路通过一加湿器喷淋栗连接所述空气加湿器的热水进口 ；当所述烟气干燥器和空气加湿器采用一体化备时，喷淋水在所述烟气干燥器中与中湿度烟气直接接触换热，升温后在重力的作用下直接进入所述空气加湿器中，与干冷空气直接接触换热，降温后的喷淋水分为两部分，一部分喷淋水溢流，另一部分在所述干燥器喷淋栗的驱动下进入所述烟气干燥器；所述烟气干燥器和空气加湿器均采用空腔结构换热器或填料结构换热器，当采用所述填料结构换热器，水与烟气/空气在填料表面充分接触换热，水的布液方式采用喷淋机构布液或淋盘机构布液。
[0009]所述汽水换热器单元、干燥器单元和加湿器单元中，烟气/空气与水的流动形式采用竖直逆流、水平逆流、叉流、顺流或混流中的一种或多种，另外，所述汽水换热器单元中的各级直接接触式换热器中烟气与水的流动方式采用顺流、逆流、叉流或是混流中的一种或多种；所述干燥器单元中的各级烟气干燥器中烟气与水的流动方式可以为顺流、逆流、叉流或是混流中的一种或多种；所述加湿器单元中的各级空气加湿器中烟气与水的流动方式可以为顺流、逆流、叉流或是混流中的一种或多种。
[0010]一种低氮高效的烟气余热回收装置，其特征在于:包括一烟气单元、一加湿器单元、一汽水换热器单元和一干燥器单元，所述汽水换热器单元采用“内冷式”结构；所述烟气单元包括一燃烧器和一燃烧室，所述燃烧器的进口连接所述加湿器单元的空气出口，所述燃烧器的出口连接所述燃烧室的进口 ；所述燃烧室的烟气出口连接所述汽水换热器单元的烟气进口，所述汽水换热器单元的烟气出口连接所述干燥器单元的烟气进口 ；所述干燥器单元的烟气出口通过烟囱连通外界，所述干燥器单元的热水出口分为两路，一路通过管路向外溢流，另一路进入所述加湿器单元，所述加湿器单元的冷水出口通过一干燥器喷淋栗连接所述干燥器单元的冷水进口 ；所述汽水换热器的热水通过管路向外溢流，所述汽水换热器的回水进口连接一热水回水管路，所述汽水换热器的供水出口连接一热水供水管路。
[0011]所述干燥器单元包括一级以上的烟气干燥器，当所述干燥器单元包括两级以上的烟气干燥器时，所有烟气干燥器依次串联连接，即第一级烟气干燥器的烟气出口连接第二级烟气干燥器的烟气进口，第二级烟气干燥器的热水出口与所述第一级烟气干燥器的冷水进口连接，依次类推；所述加