本發(fā)明涉及一種鍋爐煙氣余熱深度回收裝置，特別是關(guān)于一種用于鍋爐煙氣余熱回收、減少氮氧化物排放的鍋爐煙氣余熱深度回收裝置，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

天然氣、油、生物質(zhì)等燃料含有大量氫元素，鍋爐燃燒產(chǎn)生大量水蒸氣，如1m³天然氣燃燒會產(chǎn)生1.55kg水蒸氣，潛熱量約為3600kJ，占天然氣低位發(fā)熱量的10％，但這部分熱量往往隨著煙氣直接排到大氣中，造成煙氣余熱的浪費(fèi)。因此，若能將煙氣溫度降到露點(diǎn)以下并回收該部分潛熱，對節(jié)省燃料消耗有重要作用，另一方面，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量氮氧化物NO_x，會造成空氣污染，所以，采取有效措施減少鍋爐煙氣的NO_x排放對社會的可持續(xù)發(fā)展有十分重要的意義。利用熱網(wǎng)回水回收煙氣余熱是現(xiàn)有的一項(xiàng)成熟技術(shù)，但熱網(wǎng)回水溫度較高，無法深度回收煙氣余熱?？諝忸A(yù)熱器是另一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的技術(shù)，利用低溫環(huán)境空氣通過間壁式換熱器與煙氣換熱，但由于空氣側(cè)只有顯熱變化，煙氣側(cè)會有潛熱變化，二者比熱容不匹配，也無法深度回收煙氣余熱。這兩種方法僅可使鍋爐熱效率提高3～5％，仍有大量煙氣余熱被浪費(fèi)。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種回收利用燃?xì)狻⑷加湾仩t煙氣中水蒸氣潛熱的供熱裝置，包括鍋爐、冷凝熱交換器、供熱管和吸收式熱泵，利用吸收式熱泵制得冷水回收煙氣余熱，但間壁式冷凝熱交換器金屬換熱面大，易被煙氣冷凝水腐蝕。為對上述供熱裝置進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種利用吸收式熱泵回收煙氣余熱的集中供熱系統(tǒng)，用煙氣-水直接接觸式換熱器取代間壁式冷凝熱交換器，解決了金屬換熱面腐蝕問題；現(xiàn)有技術(shù)公開了一種利用壓縮式熱泵實(shí)現(xiàn)鍋爐余熱深度回收的供熱系統(tǒng)，通過三級換熱逐級降低鍋爐排煙溫度，第一級間壁式換熱器對高溫?zé)煔膺M(jìn)行降溫，避開煙氣露點(diǎn)區(qū)域，第二級間壁式換熱器采用樹脂材料或熱管，第三級換熱器采用直接式與間壁式組合，從而實(shí)現(xiàn)煙氣深度回收并解決金屬換熱面腐蝕問題，然而這兩種方法都基于熱泵設(shè)備，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備體積龐大且成本較高?，F(xiàn)有技術(shù)公開了一種冷凝鍋爐煙氣余熱回收裝置，在冷凝鍋爐煙氣出口設(shè)置煙氣填料換熱塔與空氣填料換熱塔，鍋爐煙氣進(jìn)入煙氣填料換熱塔降溫減濕排出，空氣經(jīng)過空氣填料換熱塔升溫加濕后進(jìn)入燃燒器助燃，煙氣填料換熱塔的熱水進(jìn)入空氣填料換熱塔與空氣換熱后，返回?zé)煔飧稍锲髋c煙氣換熱，空氣加濕能提高鍋爐煙氣的露點(diǎn)，同時能降低燃燒溫度，減少NO_x的形成，但是由于水蒸氣的溫度與對應(yīng)的飽和蒸汽壓非線性的物性，無法使空氣溫度和濕度顯著提高，且排煙溫度降低有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠顯著提高空氣溫度和濕度以及能夠顯著降低排煙溫度的鍋爐煙氣余熱深度回收裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種鍋爐煙氣余熱深度回收裝置，其特征在于，該裝置包括一鍋爐、一汽水換熱器、一水-水換熱器和N級煙氣-空氣全熱換熱單元，每級所述煙氣-空氣全熱換熱單元均包括一煙氣-水換熱器和一空氣-水換熱器，其中，N≥2；所述鍋爐煙氣出口連接所述汽水換熱器煙氣進(jìn)口，所述汽水換熱器煙氣出口連接第一級所述煙氣-水換熱器煙氣進(jìn)口，第一級所述煙氣-水換熱器煙氣出口連接第二級所述煙氣-水換熱器煙氣進(jìn)口，以此類推，第N-1級所述煙氣-水換熱器煙氣出口連接第N級所述煙氣-水換熱器煙氣進(jìn)口；第N級所述空氣-水換熱器空氣出口連接第N-1級所述空氣-水換熱器空氣進(jìn)口，以此類推，第二級所述空氣-水換熱器空氣出口連接第一級所述空氣-水換熱器空氣進(jìn)口，第一級所述空氣-水換熱器空氣出口連接所述鍋爐空氣進(jìn)口；所述汽水換熱器的一出水口用于向外溢流，所述汽水換熱器的另一出水口連接所述水-水換熱器進(jìn)水口，所述水-水換熱器的一出水口連接所述汽水換熱器進(jìn)水口，所述水-水換熱器的另一出水口連接所述鍋爐的進(jìn)水口，所述鍋爐的出水口經(jīng)熱網(wǎng)連接所述水-水換熱器回水進(jìn)口；每級所述煙氣-水換熱器的一出水口均用于向外溢流，每級所述煙氣-水換熱器的另一出水口均連接相應(yīng)所述空氣-水換熱器的進(jìn)水口，每級所述空氣-水換熱器的出水口均連接相應(yīng)所述煙氣-水換熱器的進(jìn)水口。

優(yōu)選地，N級所述煙氣-空氣全熱換熱單元采用每級所述煙氣-空氣全熱換熱單元的煙氣-水換熱器底部通過孔板固定連接相應(yīng)所述空氣-水換熱器頂部，且每級所述空氣-水換熱器出水口連接相應(yīng)所述煙氣-水換熱器入水口構(gòu)成一體的結(jié)構(gòu)。

一種鍋爐煙氣余熱深度回收裝置，其特征在于，該裝置包括一鍋爐、一汽水換熱器、一水-水換熱器、一煙氣-水換熱器和一空氣-水換熱器，所述煙氣-水換熱器內(nèi)從下到上依次間隔設(shè)置N-1個布液器，相應(yīng)地，所述空氣-水換熱器內(nèi)從上到下依次間隔設(shè)置N-1個接水盤，每一所述接水盤出水口均相應(yīng)連接每一所述布液器進(jìn)水口，其中，N≥2；所述鍋爐煙氣出口連接所述汽水換熱器煙氣進(jìn)口，所述汽水換熱器煙氣出口連接所述煙氣-水換熱器煙氣進(jìn)口；所述空氣-水換熱器空氣出口連接所述鍋爐空氣進(jìn)口；所述汽水換熱器的一出水口用于向外溢流，所述汽水換熱器的另一出水口連接所述水-水換熱器進(jìn)水口，所述水-水換熱器的一出水口連接所述汽水換熱器進(jìn)水口，所述水-水換熱器的另一出水口連接所述鍋爐的進(jìn)水口，所述鍋爐的出水口經(jīng)熱網(wǎng)連接所述水-水換熱器回水進(jìn)口；所述煙氣-水換熱器的底部一出水口用于向外溢流，所述煙氣-水換熱器的底部另一出水口連接所述空氣-水換熱器的頂部進(jìn)水口，所述空氣-水換熱器的底部出水口連接所述煙氣-水換熱器的頂部進(jìn)水口。

優(yōu)選地，所述汽水換熱器、煙氣-水換熱器和空氣-水換熱器均采用叉流換熱器、逆流換熱器或順流換熱器。

優(yōu)選地，所述汽水換熱器采用直接接觸式換熱器或間接接觸式換熱器，當(dāng)所述汽水換熱器為直接接觸式換熱器時，采用通過噴淋機(jī)構(gòu)布液的空腔結(jié)構(gòu)換熱器，或采用通過噴淋機(jī)構(gòu)或淋盤機(jī)構(gòu)布液的填料結(jié)構(gòu)換熱器。

優(yōu)選地，所述煙氣-水換熱器和空氣-水換熱器均為氣體與水的直接接觸式換熱器，均采用通過噴淋機(jī)構(gòu)布液的空腔結(jié)構(gòu)換熱器，或采用通過噴淋機(jī)構(gòu)或淋盤機(jī)構(gòu)布液的填料結(jié)構(gòu)換熱器。

優(yōu)選地，所述汽水換熱器和煙氣-水換熱器的進(jìn)水口均設(shè)置有用于加入脫硝藥劑的加藥口。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過N級煙氣-空氣全熱換熱單元或一設(shè)置有N-1個布液器的煙氣-水換熱器及一設(shè)置有N-1個接水盤的空氣-水換熱器，相對于已有的煙氣余熱回收裝置，使溫度品位相當(dāng)?shù)臒煔馀c空氣分別進(jìn)行全熱交換，通過調(diào)節(jié)各級全熱換熱單元的噴淋水量可使煙氣出口的溫度降到最低，空氣出口的溫度升到最高，達(dá)到流量匹配的狀態(tài)，解決了水蒸氣飽和線非線性等問題。2、本發(fā)明通過形成的煙氣、空氣和噴淋水的三股流體，當(dāng)三股流體滿足流量匹配的條件時，煙氣與空氣的全熱交換效率顯著提高，使本發(fā)明最終的排煙溫度下降，最低能降到環(huán)境溫度，將煙氣余熱全部回收。3、本發(fā)明通過空氣-水換熱器形成的環(huán)境空氣全熱交換通路，使空氣的加濕程度升高，提高煙氣露點(diǎn)溫度，進(jìn)而降低燃燒溫度，使裝置可以采用更高溫度的冷源水回收煙氣余熱，解決冷源難尋的問題。4、本發(fā)明通過在汽水換熱器和煙氣-水換熱器的進(jìn)水口設(shè)置加藥口，脫硝藥劑可以通過該加藥口加入噴淋水系統(tǒng)中，同時起到中和溶液酸性以及降低NO_x排放的效果，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于鍋爐煙氣余熱回收裝置中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中N＝2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明N級煙氣-空氣全熱換熱單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中N＝2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1煙氣進(jìn)出口和空氣進(jìn)出口管道連接示意圖；

圖6是圖3結(jié)構(gòu)中煙氣進(jìn)出口和空氣進(jìn)出口管道連接示意圖；

圖7是本發(fā)明本發(fā)明實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中N＝2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例2煙氣進(jìn)出口和空氣進(jìn)出口管道連接示意圖；

圖10是本發(fā)明N級煙氣-空氣全熱換熱單元的管道連接示意圖。

上述各附圖中，表示煙氣，表示空氣，表示水。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅僅是用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明的鍋爐煙氣余熱深度回收裝置包括一鍋爐1、一汽水換熱器2、一水-水換熱器3、N級煙氣-空氣全熱換熱單元4、若干管道5、若干水泵6和若干溢流管7，每級煙氣-空氣全熱換熱單元4均包括一煙氣-水換熱器41和一空氣-水換熱器42，其中，N≥2。

本發(fā)明以兩級煙氣-空氣全熱換熱單元4為實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的鍋爐煙氣余熱深度回收裝置：

如圖2所示，本實(shí)施例的煙氣-空氣全熱換熱單元4包括一高溫段煙氣-空氣全熱換熱單元4a和一低溫段煙氣-空氣全熱換熱單元4b，其中，高溫段煙氣-空氣全熱換熱單元4a包括第一煙氣-水換熱器41a和第一空氣-水換熱器42a，低溫段煙氣-空氣全熱換熱單元4b包括第二煙氣-水換熱器41b和第二空氣-水換熱器42b。

鍋爐1煙氣出口通過管道5a連接汽水換熱器2煙氣進(jìn)口，汽水換熱器2煙氣出口通過管道5b連接第一煙氣-水換熱器41a煙氣進(jìn)口，第一煙氣-水換熱器41a煙氣出口通過管道5c連接第二煙氣-水換熱器41b煙氣進(jìn)口。鍋爐1中的高溫?zé)煔庖来瓮ㄟ^汽水換熱器2、第一煙氣-水換熱器41a和第二煙氣-水換熱器41b進(jìn)行換熱后經(jīng)第二煙氣-水換熱器41b煙氣出口排入環(huán)境大氣，形成煙氣全熱交換通路。

第二空氣-水換熱器42b空氣出口通過管道5d連接第一空氣-水換熱器42a空氣進(jìn)口，第一空氣-水換熱器42a空氣出口通過管道5e連接鍋爐1空氣進(jìn)口。環(huán)境空氣依次通過第二空氣-水換熱器42b和第一空氣-水換熱器42a進(jìn)行升溫加濕后進(jìn)入鍋爐1內(nèi)助燃，形成環(huán)境空氣全熱交換通路。

汽水換熱器2一出水口連接一溢流管7，汽水換熱器2另一出水口通過管道5f連接水-水換熱器3進(jìn)水口，水-水換熱器3一出水口通過管道5g和水泵6a連接汽水換熱器2進(jìn)水口，水-水換熱器3另一出水口通過管路5h連接鍋爐1進(jìn)水口，鍋爐1出水口通過管道5i經(jīng)熱網(wǎng)(圖中未示出)和管道5j連接水-水換熱器3回水進(jìn)口。汽水換熱器2中的噴淋熱水一路通過溢流管7排向外界，另一路進(jìn)入水-水換熱器3后將回收的煙氣余熱傳遞給熱網(wǎng)回水后通過水-水換熱器3返回汽水換熱器2中與煙氣直接接觸換熱，形成噴淋水循環(huán)通路。

第一煙氣-水換熱器41a一出水口連接一溢流管7，第一煙氣-水換熱器41a另一出水口通過管道5k和水泵6b連接第一空氣-水換熱器42a進(jìn)水口，第一空氣-水換熱器42a出水口通過管道5l和水泵6c連接第一煙氣-水換熱器41a進(jìn)水口。第一煙氣-水換熱器41a中的噴淋熱水一路通過溢流管7排向外界，另一路進(jìn)入第一空氣-水換熱器42a中與環(huán)境空氣直接接觸換熱，降溫后的噴淋水返回第一煙氣-水換熱器41a中與煙氣直接接觸換熱，形成高溫段煙氣-空氣全熱換熱單元的內(nèi)循環(huán)通路。

第二煙氣-水換熱器41b一出水口連接一溢流管7，第二煙氣-水換熱器41b另一出水口通過管道5m和水泵6d連接第二空氣-水換熱器42b進(jìn)水口，第二空氣-水換熱器42b出水口通過管道5n和水泵6e連接第二煙氣-水換熱器41b進(jìn)水口。第二煙氣-水換熱器41b中的噴淋熱水一路通過溢流管7排向外界，另一路進(jìn)入第二空氣-水換熱器42b中與環(huán)境空氣直接接觸換熱，降溫后的噴淋水返回第二煙氣-水換熱器41b中與煙氣直接接觸換熱，形成低溫段煙氣-空氣全熱換熱單元的內(nèi)循環(huán)通路。

如圖3所示，N級煙氣-空氣全熱換熱單元4可以采用每級煙氣-空氣全熱換熱單元4的煙氣-水換熱器41底部均通過孔板固定連接相應(yīng)空氣-水換熱器42頂部，且每級煙氣-水換熱器41入水口連接相應(yīng)空氣-水換熱器42出水口構(gòu)成一體的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，本實(shí)施例以兩級煙氣-空氣全熱換熱單元4為例進(jìn)行詳細(xì)說明，第一煙氣-水換熱器41a底部通過孔板固定連接第一空氣-水換熱器42a頂部，第二煙氣-水換熱器41b底部通過孔板固定連接第二空氣-水換熱器42b頂部。第一煙氣-水換熱器41a中的噴淋水與煙氣直接接觸換熱，升溫后的噴淋熱水在重力作用下通過孔板直接流入第一空氣-水換熱器42a中與空氣直接接觸換熱，降溫后的噴淋水一路通過溢流管7排向外界，另一路通過水泵6f進(jìn)入第一煙氣-水換熱器41a中繼續(xù)與煙氣直接接觸換熱。第二煙氣-水換熱器41b中的噴淋水與煙氣直接接觸換熱，升溫后的噴淋熱水在重力作用下通過孔板直接流入第二空氣-水換熱器42b中與空氣直接接觸換熱，降溫后的噴淋水一路通過溢流管7排向外界，另一路通過水泵6e進(jìn)入第二煙氣-水換熱器41b中繼續(xù)與煙氣直接接觸換熱。

如圖5、圖6所示，每一管道5p～5s均相應(yīng)連接每級煙氣-空氣全熱換熱單元4的煙氣進(jìn)口、煙氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口。

實(shí)施例2：

如圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是本實(shí)施例將實(shí)施例1的N級煙氣-空氣全熱換熱單元4替換成一煙氣-水換熱器41內(nèi)從下到上依次間隔設(shè)置N-1個布液器8，相應(yīng)地，一空氣-水換熱器42內(nèi)從上到下依次間隔設(shè)置N-1個接水盤9，每一接水盤9出水口均相應(yīng)連接每一布液器8進(jìn)水口，煙氣-水換熱器41的底部出水口連接空氣-水換熱器42的頂部進(jìn)水口，空氣-水換熱器42的底部出水口連接煙氣-水換熱器41的頂部進(jìn)水口。

本發(fā)明以一布液器8和一接水盤9為實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的鍋爐煙氣余熱深度回收裝置：

如圖8所示，煙氣-水換熱器41下方固定設(shè)置一布液器8，空氣-水換熱器42上方固定設(shè)置一接水盤9，接水盤9出水口通過管道5o連接布液器8進(jìn)水口，且管道5o上可以設(shè)置水泵，布液器8將煙氣-水換熱器41分割成上下兩級煙氣-水換熱單元，接水盤9將空氣-水換熱器42分割成上下兩級空氣-水換熱單元，煙氣-水換熱器41的底部出水口通過管道5t和水泵6g連接空氣-水換熱器42的進(jìn)水口，空氣-水換熱器42的底部出水口通過管道5u和水泵6h連接煙氣-水換熱器41的頂部進(jìn)水口。

鍋爐1中的高溫?zé)煔馔ㄟ^汽水換熱器2進(jìn)入煙氣-水換熱器41下方煙氣進(jìn)口與下級煙氣-水換熱單元的噴淋水進(jìn)行換熱，降溫后的煙氣向上通過布液器8繼續(xù)與上級煙氣-水換熱單元的噴淋水進(jìn)行換熱，最終降溫后的煙氣通過煙氣-水換熱器41上方煙氣出口排入環(huán)境大氣，形成煙氣全熱交換通路。

環(huán)境空氣通過空氣-水換熱器42下方空氣進(jìn)口進(jìn)入空氣-水換熱器42與下級空氣-水換熱單元的噴淋水進(jìn)行換熱，升溫加濕后的環(huán)境空氣向上通過接水盤9繼續(xù)與上級空氣-水換熱單元的噴淋水進(jìn)行換熱，最終升溫加濕后的環(huán)境空氣進(jìn)入鍋爐1內(nèi)助燃，形成環(huán)境空氣全熱交換通路。

下級煙氣-水換熱單元的噴淋熱水一路通過溢流管7排向外界，另一路進(jìn)入上級空氣-水換熱單元中與環(huán)境空氣直接接觸換熱，降溫后的噴淋水一路通過管道5o流到布液器8與上級煙氣-水換熱單元的噴淋水匯合后與煙氣進(jìn)行換熱，另一路經(jīng)接水盤9繼續(xù)向下與下級空氣-水換熱單元的環(huán)境空氣進(jìn)行換熱，最終降溫后的噴淋水返回上級煙氣-水換熱單元與煙氣繼續(xù)進(jìn)行換熱，形成噴淋水內(nèi)循環(huán)通路。

如圖9所示，管道5p～5s相應(yīng)連接煙氣-水換熱器41的煙氣進(jìn)口和煙氣出口以及空氣-水換熱器42的空氣進(jìn)口和空氣出口。

如圖10所示，本發(fā)明的N級煙氣-空氣全熱換熱單元4可以采用如圖5、圖6和圖9所示的N級煙氣-水換熱器41與N級空氣-水換熱器42分體、N級煙氣-水換熱器41與N級空氣-水換熱器42構(gòu)成一體或一設(shè)置有N-1個布液器8的煙氣-水換熱器41與一設(shè)置有N-1個接水盤9的空氣-水換熱器42的三種形式進(jìn)行排列組合，其中，圖5、圖6和圖9中的每一管道5p～5s均相應(yīng)連接圖10中的管道5p～5s。

上述實(shí)施例中，汽水換熱器2、煙氣-水換熱器41和空氣-水換熱器42均可以采用叉流換熱器、逆流換熱器或順流換熱器。

上述實(shí)施例中，汽水換熱器2可以采用直接接觸式換熱器或間接接觸式換熱器。當(dāng)汽水換熱器2為直接接觸式換熱器時，可以采用通過噴淋機(jī)構(gòu)布液的空腔結(jié)構(gòu)換熱器，或可以采用通過噴淋機(jī)構(gòu)或淋盤機(jī)構(gòu)布液的填料結(jié)構(gòu)換熱器。

上述實(shí)施例中，煙氣-水換熱器41和空氣-水換熱器42均為氣體與水的直接接觸式換熱器，均可以采用通過噴淋機(jī)構(gòu)布液的空腔結(jié)構(gòu)換熱器，或可以采用通過噴淋機(jī)構(gòu)或淋盤機(jī)構(gòu)布液的填料結(jié)構(gòu)換熱器。

上述實(shí)施例中，汽水換熱器2和煙氣-水換熱器41的進(jìn)水口均可以設(shè)置有用于加入脫硝藥劑的加藥口。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。