一种具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔及烟气余能回收系统的制作方法

本发明属于烟气热回收及净化技术领域，具体涉及一种具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔。

背景技术：

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是以煤为主要一次能源的经济大国，发电及供暖行业的迅速发展使得我国煤炭消耗量持续增长。燃煤产生大量硫氧化物，因此目前我国的燃煤机组大多安装了湿法脱硫系统，按照不同地区的环保规定，一般烟气通过湿式电除尘器后经烟囱排放或湿烟囱排放，此时的烟气为湿饱和状态，携带有大量水蒸气。

我国在发展规划中，提出了节水要求，同时，针对节能环保也提出了推动中低品位余热余压资源回收利用，将工业低品位余热资源创新性地应用于城市集中供热等政策。下一步将组织实施燃煤锅炉节能环保综合提升、煤炭消费减量替代、城镇化节能升级改造等节能重点工程。目前，燃煤烟气经湿法脱硫后排放主要存在以下几个问题：

由于湿法脱硫的工艺特性，烟气与浆液逆流接触逐渐达到湿饱和状态，此时典型工况为烟温52℃左右，含水蒸气量约为112g/nm3并含有大量脱硫产物，包括硫酸盐、脱硫剂、硝酸盐及氯离子等。这部分水蒸气及脱硫产物排放到大气中会造成“白色烟羽”、“石膏雨”现象，影响烟囱周围的环境及视觉感官。

现有烟气排放方式的水蒸气含量较高，意味着大量水分及低温余热的浪费。一方面，脱硫工艺本身耗水量巨大，需要不断补充工艺用水；另一方面，企业急于提高锅炉热效率，而且部分地区不允许新建燃煤锅炉，需要最大限度利用低温余热。

现有喷淋换热技术，存在如何适应厂区负荷引起的烟气量变化、季节引起的热网回水温度变化问题。吸收式热泵自身存在20％～105％的负荷适应性，但是只通过热泵自身去调节，存在调节方式单一的问题。机组启停频繁，稳定时间长，且热泵机组在设计时要留有较大余量。另外，整体喷淋水量保持不变，水泵功耗大，热泵入口热源水温度降低，不利于整体效率的提高。

技术实现要素：

本公开的一方面提供了一种具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔，解决了只通过热泵自身去调节，存在调节方式单一；以及机组启停频繁，稳定时间长，且热泵机组在设计时要留有较大余量；和整体喷淋水量保持不变，水泵功耗大，热泵入口热源水温度降低，不利于整体效率的提高等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括塔体，塔体的顶部设有出气口，塔体的底部设有进气口，所述塔体内，出气口的下方设有除雾器；除雾器的下方设有喷淋层，所述喷淋层包括液体分布器，液体分布器的下方为喷淋区，喷淋区的下方设有接水盘，喷淋区内与烟气流向相平行设有若干个隔板，隔板将喷淋区分割成若干个独立喷淋区，每个独立喷淋区的下方均设有能翻动的烟气挡板，当烟气挡板关闭时，烟气将从其他独立喷淋区排出。

进一步的，所述液体分布器包括若干根喷水管，喷水管的下方设有喷嘴，喷水管与塔体侧壁上的进水口相连通。

进一步的，所述液体分布器划分出与喷淋区内独立喷淋区相同数量的独立分区，且每个分区与下方的独立喷淋区相匹配，每个独立分区独立控制。

进一步的，所述烟气挡板为电动翻板。

进一步的，所述接水盘设有出水口，出水口与塔体侧壁上的出水管相连通。

进一步的，所述出气口设置在塔体的顶部的侧面。

一种烟气余能回收系统，包括上述具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔、凝结水箱、换热器、吸收式热泵，具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔的出水管的一个支路与换热器的热端进水口相连接、另一个支路与凝结水箱的进水口相连接，换热器的热端出水口通过水泵与液体分布器相连接，凝结水箱的出水口通过水泵与除雾器的进水口相连接，换热器的冷水端与吸收式热泵相连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)节能且换热效率更高。根据烟气流量控制喷淋层内独立喷淋区的开闭，进而控制液体分布器开启的分区，降低了喷淋水流量，集中区域换热，换热效率更高。

(2)节水。该技术通过冷凝烟气中水蒸气取热，这部分水蒸气形成冷凝水，冷凝水可用于脱硫系统补水，对于较为缺水的地区意义重大。

(3)脱白，进一步净化烟气。将烟气中部分水蒸气及脱硫产物收集到喷淋水中，减轻排放到大气中造成的“白色烟羽”、“石膏雨”现象，烟气可达到超净排放。。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面的整体结构示意图；

图2是根据本公开的一个方面的喷淋层结构示意图；

图3是根据本公开的一个方面的烟气余能回收系统结构示意图；

图中：1-塔体、2-出气口、3-除雾器、4-喷淋层、401-液体分布器、402-接水盘、403-隔板、404-独立喷淋区、405-电动翻板、5-进气口、6-凝结水箱、7-换热器、8-吸收式热泵。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本装置包括塔体1，塔体1的顶部设有出气口2，塔体的底部设有5进气口，出气口2的下方设有除雾器3；除雾器3的下方设有喷淋层4，喷淋层4包括液体分布器401，液体分布器401的下方为喷淋区，喷淋区的下方设有接水盘402，喷淋区内设有十字相交的两个隔板403，相交点为喷淋区的中心，喷淋区被两个相交的隔板分割成四个同等大小的独立喷淋区404，每个独立喷淋区404的下方均设有电动翻板405，电动翻板405用于控制烟气的走向，起到分流的作用。液体分布器401同样被分隔出四个同等大小的独立分区，每个独立分区均可独立控制。

液体分布器404包括若干根喷水管，喷水管的下方设有喷嘴，喷水管与塔体侧壁上的进水口相连通。

换热后的喷淋水自接水盘接出，水中含有粉尘及脱硫产物，作为板式换热器热端，经板式换热器换热后作为循环喷淋水使用。板式换热器冷端与吸收式热泵连接，利用吸收式热泵将热量取出，加热热网回水。例如，一台50t/h的煤粉炉，将脱硫后烟气由52.5℃降至38℃，含水量由112g/nm3降至53g/nm3，可以回收4.7t/h的水和3.3mw的热量，锅炉效率可提高9.4％。这部分热量通过吸收式热泵提高品位后并入热网，回收大量低品位余热。

在负荷低、烟气量小的情况下，关闭部分电动翻板405，使烟气从开启的电动翻板405一侧与喷淋水进行接触换热(逆流)。此时，仍能保持某些开启的独立喷淋区404区域内为合理的烟气流速、喷淋密度(最佳操作条件)，塔本身换热效率为最高，塔压降在设计范围内。同时，在保证热泵入口热源水温度不变的前提下，可减小喷淋水量，有利于水泵降低功耗。

例如，某70mw锅炉系统，喷淋塔按照上述实施例设计，满负荷下大约可回收25.2gj/h。纵向设计三层喷头(约60个喷头)，达到设计覆盖面积约24m2，可保证塔内无喷淋死角，喷淋密度可在0～15l/nm3之间灵活转换。为体现负荷适应性，在系统功率30mw时，此时烟气量降为原先的43％，关闭喷淋区其中的两个独立喷淋区404(关闭独立喷淋区相关联的烟气挡板、液体分布器的分区)，为保证塔动载荷稳定，呈对角线关闭，烟气流速比设计值稍低，约1.72m/s，液气比控制在2.5l/nm3，(喷淋水量由电磁阀门及管路控制)。喷淋水流量降低60％，可节约水泵电耗约15千瓦时。热泵热源水温度保持设计值，流量减小，方便调控，换热效率较高。

如图2所示，一种烟气余能回收系统，包括上述具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔、凝结水箱6、换热器7、吸收式热泵8，具有负荷适应性的燃煤烟气余能回收喷淋塔的出水管的一个支路与换热器7的热端进水口相连接、另一个支路与凝结水箱6的进水口相连接，换热器7的热端出水口通过水泵与液体分布器401相连接，凝结水箱7的出水口通过水泵与除雾器3的进水口相连接，换热器7的冷水端与吸收式热泵8相连接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。