一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置的制作方法

1.本发明涉及环保技术领域，具体为一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置。


背景技术：

2.高温烟气余热(400℃以上)广泛存在于石油、化工、电力、冶金等行业，利用其热量来预热空气是一种经济实用的方式。空气预热器作为常用的换热装置，十分成熟，一般分为管箱式、回转式等，都属于烟气与换热管件之间的气固传热过程。众所周知，气固换热系数(w/(m2.k))一般为10的1次方数量级，与流化床换热(200w/(m2.k)左右)、液固换热(1000w/(m2.k)左右)、相变换热(10000w/(m2.k)左右)和喷雾换热(100000w/(m2.k)左右)相比，属于较低的层次，气固换热也因此常常成为许多换热过程的瓶颈，效率低和设备庞大是其通病。此外空气预热装置出口的热空气温度一般在160℃左右，受各种因素影响很难再提高。
3.采用喷雾换热替代传统的气固换热，是一种思路，但是通常的以水为介质的水喷淋系统，空气出口温度很难超过100℃的水沸点，除非采用高压水，又很难实现。
4.研究表明，常压下，不同溶解度的氯化钙溶液的沸点也不同：溶解度为75.76％的氯化钙溶液沸点为260℃；溶解度为86.18％的氯化钙溶液沸点达340℃，是其最高限。我们可以采用高沸点的氯化钙溶液为介质，来得到远高于100℃的工作温度，在其盐溶液沸点以下，无论喷雾还是液固换热，都处于液态，使得喷雾换热替代传统的气固换热成为了可能。
5.在以上背景下，本发明提出了一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置，以高沸点盐溶液为介质，全过程采用喷雾换热替代传统的气固换热，效率高，设备投资少，出口热空气温度可达240℃以上。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置，包括高温段喷雾塔、低温段喷雾塔、配药箱和烟囱，其特征是：所述高温段喷雾塔内的中上部设有高温段离心雾化器，高温段离心雾化器的上方设有高温段除雾器，高温段离心雾化器通过低温溶液管道连接低温段喷雾塔的底部，低温段喷雾塔的底部盛有喷淋用循环氯化钙溶液，低温段喷雾塔的底部设有氯化钙溶液进口，氯化钙溶液进口通过氯化钙溶液输送管连接配药箱，配药箱中存放氯化钙溶液，低温段喷雾塔的污水出口下方通过低温段喷雾塔排污管道连接第一污水处理装置，低温段喷雾塔的出气端通过低温段喷雾塔出气管道连接热空气用户，低温段喷雾塔中下部并且高出氯化钙溶液的液面上方设有冷风进口，冷风进口通过冷风管道连接冷库，低温段喷雾塔内的中上部设有低温段离心雾化器，低温段离心雾化器的上方设有低温段除雾器，低温段离心雾化器通过高温溶液管道连接高温段喷雾塔的底部，高温段喷雾塔的底部盛有喷淋用循环氯化钙溶液，高温段
喷雾塔的污水出口下方通过排污管道连接第二污水处理装置，高温段喷雾塔中下部并且高出氯化钙溶液的液面上方设有热风进口，热风进口通过热风管道连接电炉高温烟气出口，高温段喷雾塔的出气端通过高温段喷雾塔出气管道连接烟囱。
8.进一步的，所述高温段喷雾塔出气管道上设置引风机。
9.进一步的，所述冷风管道上设置鼓风机。
10.进一步的，所述低温溶液管道上设置低温溶液泵。
11.进一步的，所述高温溶液管道上设置高温溶液泵。
12.进一步的，所述氯化钙溶液输送管上设置盐溶液供给泵。
13.进一步的，所述低温段喷雾塔排污管道上设置第一排污阀。
14.进一步的，所述排污管道上设置第二排污阀。
15.本发明的创新之处：
16.(1)、采用喷雾换热替代传统的气固换热空气余热装置，换热系数几千倍提高；
17.(2)、采用高沸点氯化钙盐溶液为介质，获得了高于传统水喷雾100℃水沸点为限的工作温度，在设计盐溶液沸点260℃下，出口热空气温度可达240℃以上，远高于一般的160℃左右温度。
18.本发明的有益效果是：
19.(1)、换热效率高，换热系数几千倍提高；
20.(2)、出口热空气温度高；
21.(3)、设备投资少、成熟可靠。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.附图标记说明：1、电炉高温烟气出口，2、高温段喷雾塔，3、低温段喷雾塔，4、配药箱，5、烟囱，6、高温段离心雾化器，7、高温段除雾器，8、低温溶液管道，9、氯化钙溶液进口，10、氯化钙溶液输送管，11、低温段喷雾塔排污管道，12、第一污水处理装置，13、低温段喷雾塔出气管道，14、热空气用户，15、冷风进口，16、冷风管道，17、冷库，18、低温段离心雾化器，19、低温段除雾器，20、高温溶液管道，21、排污管道，22、第二污水处理装置，23、热风进口，24、热风管道，25、高温段喷雾塔出气管道，26、鼓风机，27、引风机，28、高温溶液泵，29、低温溶液泵，30、盐溶液供给泵，31、第一排污阀，32、第二排污阀。
具体实施方式
24.下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
25.如图1所示：一种以高沸点盐溶液为介质的高温烟气余热利用装置，包括高温段喷雾塔2、低温段喷雾塔3、配药箱4和烟囱5，其特征是：所述高温段喷雾塔2内的中上部设有高温段离心雾化器6，高温段离心雾化器6的上方设有高温段除雾器7，高温段离心雾化器6通过低温溶液管道8连接低温段喷雾塔3的底部，低温段喷雾塔3的底部盛有喷淋用循环氯化钙溶液，低温段喷雾塔3的底部设有氯化钙溶液进口9，氯化钙溶液进口9通过氯化钙溶液输送管10连接配药箱4，配药箱4中存放氯化钙溶液，低温段喷雾塔3的污水出口下方通过低温段喷雾塔排污管道11连接第一污水处理装置12，低温段喷雾塔3的出气端通过低温段喷雾
塔出气管道13连接热空气用户14，低温段喷雾塔3中下部并且高出氯化钙溶液的液面上方设有冷风进口15，冷风进口15通过冷风管道16连接冷库17，低温段喷雾塔3内的中上部设有低温段离心雾化器18，低温段离心雾化器18的上方设有低温段除雾器19，低温段离心雾化器18通过高温溶液管道20连接高温段喷雾塔2的底部，高温段喷雾塔2的底部盛有喷淋用循环氯化钙溶液，高温段喷雾塔2的污水出口下方通过排污管道21连接第二污水处理装置22，高温段喷雾塔2中下部并且高出氯化钙溶液的液面上方设有热风进口23，热风进口23通过热风管道24连接电炉高温烟气出口1，高温段喷雾塔2的出气端通过高温段喷雾塔出气管道25连接烟囱5。
26.所述高温段喷雾塔出气管道25上设置引风机27。
27.所述冷风管道16上设置鼓风机26。
28.所述低温溶液管道8上设置低温溶液泵29。
29.所述高温溶液管道20上设置高温溶液泵28。
30.所述氯化钙溶液输送管10上设置盐溶液供给泵30。
31.所述低温段喷雾塔排污管道11上设置第一排污阀31。
32.所述排污管道21上设置第二排污阀32。
33.本发明的工作过程：
34.从电炉高温烟气出口1出来的高温余热烟气先进入高温段喷雾塔2，被装有高沸点氯化钙溶液的高温段离心雾化器6喷雾冷却，冷却后的烟气经高温段除雾器7、引风机27、烟囱6排出；雾化吸热后的氯化钙溶液落至高温段喷雾塔2底部，然后被高温溶液泵28送至低温段喷雾塔3中的低温段离心雾化器18雾化，氯化钙溶液放热，冷空气吸热变成热空气，经低温段除雾器19后排出供生产使用；低温段喷雾塔3底部的冷却后的氯化钙溶液又被低温溶液泵29送回高温段喷雾塔2中的高温段离心雾化器6雾化，吸取高温余热烟气的热量，如此构成了一个以氯化钙盐溶液为介质的循环，介质不损失或仅需少量补充。氯化钙盐溶液的初始供给和补充都由配药箱4和盐溶液供给泵30完成。
35.实施例一：
36.本发明的特征之一是采用喷雾换热替代传统的气固换热空气预热装置，换热系数几千倍提高。但是，传统的水喷雾方式很难获得高于100℃水沸点的工作温度。因此，本发明又提出以高沸点氯化钙溶液为介质进行喷雾换热。常压下，不同溶解度的氯化钙溶液的沸点也不同：例如，溶解度为75.76％的氯化钙溶液沸点为260℃；溶解度为86.18％的氯化钙溶液沸点达340℃，是其最高限。通常场合下，我们可以采用沸点为260℃的氯化钙溶液为介质，来得到本方案所需要的喷雾换热和空气出口高温的功能。
37.常压下，氯化钙溶液的溶解度是一个很宽的范围，对应的沸点温度也很宽，我们根据热空气设计的出口温度来合理选择氯化钙溶液的溶解度和沸点，虽然最高340℃是其极限，但足以满足通常的空气预热需要。
38.本发明关键的控制参数如下：
39.当采用溶解度为75.76％的氯化钙溶液，常压下沸点为260℃时，
40.高温段喷雾塔：
41.高温余热烟气入口温度：400℃以上；
42.高温余热烟气出口温度：200℃以下；
43.高温段喷雾塔塔底溶液温度：150℃～250℃。
44.低温段喷雾塔：
45.冷空气入口温度：20℃左右；
46.热空气出口温度：150℃～240℃；
47.低温段喷雾塔塔底溶液温度：60℃左右。