一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統技術方案

本發明專利技術公開了一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統，其包括多管水面自激波水床、除濕水換熱器、排污泵、過濾裝置、增壓泵和熱泵等，通過管道依次連接形成循環閉合回路。多管水面自激波水床包括進煙區、床體、多管、疏波器、脫水除濕區及出煙區，煙氣通過進煙管道進入，從出煙管道排出。本發明專利技術通過少許高品位能源驅動熱泵進行煙氣深度脫水除濕與熱回收，達到了消耗少量的高品位能量，減少煙氣排放的水蒸汽并提取廢棄的低品位熱能，將其轉化為可利用熱能的目的，煙氣中的熱能被大量回收利用，有效的減少了一次能源的消耗及污染物的排放。

【技術實現步驟摘要】
一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統
本專利技術屬于工業與民用能源應用領域，具體涉及一種將鍋爐及窯爐等領域排放的熱煙氣進行深度脫水除濕處理，同時將排放煙氣中的廢熱能進行回收并提升為高品位熱能，制取生活熱水或生產工藝熱水(或其他熱流體)的環保與廢熱能再生利用系統。
技術介紹
能源與環保成為當今社會的兩個重大問題。目前使用的各類鍋爐的排放煙氣中含有大量的水蒸汽與大量的廢熱，水蒸汽在空氣中將凝結為水，其混雜灰塵將形成霾，同時大量廢熱能的排放不但形成能源的浪費，也造成了熱污染即加劇了大氣的熱島效應；而且排放的煙氣中還含有一定的污染物，其中部分污染物是隨煙氣中的水分攜帶而排出的；因此，如何更好地去除煙氣中的水分并回收煙氣中的低品位廢熱能，提高一次能源的利用效率并減少污染物的排放是我國目前的重要工作。常規的煙氣熱能回收是采用冷卻式換熱系統，即主要是通過單一的煙氣-水換熱器，將煙氣溫度降溫，回收部分煙氣余熱，但其由于很難尋找低溫水源使得煙氣溫度無法降至足夠低，另煙氣體積流量非常大、熱焓低、換熱效率低，換熱設備體積非常大，熱能回收率很低，設備投資也非常巨大，熱能的回收利用難度較大；另外，常規煙氣脫水及換熱設備的煙氣側清污都是一個大難題。現有技術也有采用其他方式回收煙氣熱能的，例如公開號為CN102650431A公開了一種燃氣煙氣余熱梯級回收利用方法，其采用氣水間接換熱和氣水直接換熱兩種不同方式的串聯，梯級回收煙氣中的低品位熱能用于被加熱水溫度連續提升，被加熱水溫度經過兩次連續提升，溫度升高到60-100℃作為鍋爐補水、其他工藝用水或生活熱水使用，但是該系統需消耗較多的高品位電能，且回收的主要是煙氣的顯熱部分，并且不能深度脫水。公開號為CN203848505U公開了一種以熱泵方式回收燃氣鍋爐煙氣冷凝熱能的裝置，其采用高效冷凝換熱器將煙氣的熱量熱交換到低溫的一次循環水中，再通過熱泵機組將低溫的一次循環水中的熱量熱交換至二次循環水中，雖然相對于常規冷凝式換熱系統，其可以使煙氣降至露點以下進行充分冷卻，提高了煙氣熱能回收率，其公開的熱泵機組可根據實際條件不同選擇電驅動熱泵或吸收式熱泵；但其存在如下技術缺陷：一是僅適用于干凈能源排放的煙氣冷凝熱能回收，而不是適用于燃煤、火電廠、回轉窯等場所的煙氣熱能回收；二是煙氣與冷水的換能方式未明確，因煙氣體積流量非常大，熱焓低，換熱難度大，故煙氣與冷水的換能方式直接決定煙氣熱能回收率；三是由于與攜帶污染物的煙氣接觸的一次循環水是濁水并有腐蝕性，一次循環水與熱泵的能源交換器件清污及耐腐蝕都較為困難，尤其是吸收式熱泵低溫側低于露點以下溫度時，能效比很低，同時自身經常會發生蒸發器污染需要進行清洗，效率較低且成本增高。
技術實現思路
為了解決上述技術問題中的至少一個問題，本專利技術提供了一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統，其技術思路是采用煙氣深冷處理，煙氣經過低于露點溫度的水將煙氣中的水蒸汽凝析脫水，使煙氣中的水份大幅度脫除，同時水份中攜帶的污染物包括細小粉塵及液體污染物也同時被去除，實現對煙氣的再一次深度處理；在脫水除濕的同時將煙氣中的低品位熱能回收轉化為可利用熱能，提高了能源利用率；且脫水除濕后的煙氣體積減少很多，重量也減少很多，降低了引風機的負荷，節省了高品位能源，實現了節能和環保；還有脫水除濕后的煙氣因攜帶的污染物被更多的去除，故有效降低了污染物的排放，且對后部煙道設施的損害將大大降低。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案，一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統，包括多管水面自激波水床和除濕水換熱器，多管水面自激波水床和除濕水換熱器通過管路連接形成閉合回路；除濕水換熱器通過管路與熱泵連接獲得低溫冷源，熱泵的高溫側用于加熱需加熱水體；所述脫水除濕換熱器包括板式換熱器本體、高溫流體通道和低溫流體通道，高溫流體通道的兩端分別為高溫除濕水進口和低溫除濕水出口，低溫流體通道的兩端分別為熱泵的低溫水進口和高溫水出口；所述多管水面自激波水床包括床體，床體內的上方設有進煙區，進煙區與床體外的進煙管道連接，床體內的下方設有脫水除濕區，脫水除濕區的上方設有出煙區，出煙區與床體外的出煙管道連接，進煙區與脫水除濕區之間設有密封隔板，密封隔板上設有多個連通進煙區和脫水除濕區的煙管，煙管的下端口處設有疏波器，疏波器浸沒脫水除濕區的液面下方55-300mm處；脫水除濕區的床體上設有溢出口、回送口，溢出口、回送口分別連接有管道，多管水面自激波水床通過管道、設在管道上的除濕水增壓泵與脫水除濕換熱器的高溫除濕水進口連接，脫水除濕換熱器的低溫除濕水出口通過管道、回送口與脫水除濕區連接，水床的下方還設有通過管道依次連接的排污泵、過濾裝置，過濾裝置通過管道與所述除濕水增壓泵連接。優選地，所述疏波器由中空管、阻隔板和疏波齒組成，中空管外側壁上等距設有三層以上的阻隔板，每層阻隔板與中空管的夾角為30-90°，最外層阻隔板除外的每層阻隔板的下方設有一圈疏波齒，每層阻隔板下方的疏波齒的長度由里層至外層逐層遞減，最外層阻隔板上可斜向布置疏波齒，最外層阻隔板上的疏波齒與中空管的夾角為30-90°，同層疏波齒之間的氣槽是等高、等寬設置，相鄰的阻隔板的下方的疏波齒是錯位設置的。進一步地，所述脫水除濕換熱器的低溫流體通道的兩端通過管道與熱泵機組的蒸發器連接，熱泵機組的冷凝器與需被加熱水體連接。優選地，所述熱泵機組采用大功率熱泵，熱泵動力采用汽輪機驅動，汽輪機的余熱用來加熱需被加熱水體。進一步地，所述脫水除濕換熱器為采用防腐材料的水水板式換熱器，水水板式換熱器內采用防污染設計。本專利技術的有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：（1）本專利技術采用煙氣深冷處理技術，煙氣經過低于大氣下的露點溫度的水即低于12℃以下，煙氣中的水分凝析脫水實現大幅除濕，同時煙氣中的潛熱被回收，一般煙氣含水率在8%—12%之間，采用本專利技術裝置脫水后，煙氣中的含水率低于1%—2%以下，可脫除煙氣中80%水分，水分中攜帶的污染物，包括細小粉塵及液體污染物都被去除，因此本專利技術對煙氣是再一次深度處理；（2）本專利技術采用煙氣與低溫除濕水直接交換熱量的方法，煙氣中的熱能與水體的熱能交換是分子間直接交換，煙氣與水的換熱效率大大提高，設備體積減小，同時，煙氣中的顆粒物、腐蝕性物質等污染物直接進入水體，不會發生對換熱設備表面的堵塞及腐蝕，將常規方法中難以處理的設備污染問題輕松解決；（3）本專利技術在煙氣脫水除濕的同時將煙氣中的低品位熱能回收轉化為可利用熱能，采用熱泵將低品位熱能回收用于加熱供熱循環水或加熱鍋爐進水等；煙氣回收的熱量相當于提高鍋爐熱效率8%—20%左右，從而大大提高了能源利用率；（4）本專利技術使得脫水除濕后的煙氣體積減少很多，重量也減少很多，降低了引風機的負荷，節省了高品位能源，實現了節能和環保；還有脫水除濕后的煙氣因攜帶的污染物被去除，故有效降低了污染物的排放，且對后部煙道設施的損害將大大降低；（5）本專利技術的多管水面自激波水床中的疏波器的多層阻隔板不斷地將煙氣流分割成均等的小氣流，每個小氣流形成各自的震蕩波，小震蕩波之間又有對撞沖擊，加劇了氣與液的碰撞與攪拌，最終在水面形成劇烈且穩定均等的自激波層，在自激波層的煙氣由于經過多層疏波齒的不斷疏波均流、氣液接觸非常充分且在不斷阻隔的過程中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統，其特征在于：包括多管水面自激波水床（1）和除濕水換熱器（2），多管水面自激波水床（1）和除濕水換熱器（2）通過管路連接形成閉合回路；除濕水換熱器通過管路與熱泵連接獲得低溫冷源，熱泵的高溫側用于加熱需加熱水體；所述脫水除濕換熱器（2）包括高溫流體通道（201）和低溫流體通道（202），高溫流體通道（201）的兩端分別為高溫除濕水進口和低溫除濕水出口，低溫流體通道（202）的兩端分別為連接熱泵的低溫水進口和高溫水出口；所述多管水面自激波水床（1）包括床體（101），床體（101）內的上方設有進煙區（102），進煙區（102）與床體（1）外的進煙管道連接，床體（1）內的下方設有脫水除濕區（103），脫水除濕區（103）的上方設有出煙區（104），出煙區（104）與床體（1）外的出煙管道連接，進煙區（102）與脫水除濕區（103）之間設有密封隔板（105），密封隔板（105）上設有多個連通進煙區（104）和脫水除濕區（103）的煙管（106），煙管（106）的下端口處設有疏波器（107），疏波器（107）浸沒脫水除濕區（103）的液面下方55?300mm處；脫水除濕區（103）的床體（101）上設有溢出口（108）、回送口（109），溢出口（108）、回送口（109）分別連接有管道，脫水除濕區（103）通過管道（110）、設在管道（110）上的除濕水增壓泵（111）與所述脫水除濕換熱器（2）的高溫除濕水進口連接，所述脫水除濕換熱器（2）的低溫除濕水出口通過管道（110）、回送口（109）與脫水除濕區（103）連接，脫水除濕區（103）的下方還設有通過管道（110）依次連接的排污泵（112）、過濾裝置（113），過濾裝置（113）通過管道（110）與所述除濕水增壓泵（111）連接；所述脫水除濕換熱器（2）的低溫流體通道（110）與熱泵（3）的低溫側即蒸發器（301）連接，獲得低溫冷源，熱泵（3）的高溫側即冷凝器（302）與需被加熱水體連接。...

【技術特征摘要】
1.一種煙氣深度脫水處理與廢熱回收系統，其特征在于：包括多管水面自激波水床（1）和除濕水換熱器（2），多管水面自激波水床（1）和除濕水換熱器（2）通過管路連接形成閉合回路；除濕水換熱器通過管路與熱泵連接獲得低溫冷源，熱泵的高溫側用于加熱需加熱水體；所述脫水除濕換熱器（2）包括高溫流體通道（201）和低溫流體通道（202），高溫流體通道（201）的兩端分別為高溫除濕水進口和低溫除濕水出口，低溫流體通道（202）的兩端分別為連接熱泵的低溫水進口和高溫水出口；所述多管水面自激波水床（1）包括床體（101），床體（101）內的上方設有進煙區（102），進煙區（102）與床體（1）外的進煙管道連接，床體（1）內的下方設有脫水除濕區（103），脫水除濕區（103）的上方設有出煙區（104），出煙區（104）與床體（1）外的出煙管道連接，進煙區（102）與脫水除濕區（103）之間設有密封隔板（105），密封隔板（105）上設有多個連通進煙區（104）和脫水除濕區（103）的煙管（106），煙管（106）的下端口處設有疏波器（107），疏波器（107）浸沒脫水除濕區（103）的液面下方55-300mm處；脫水除濕區（103）的床體（101）上設有溢出口（108）、回送口（109），溢出口（108）、回送口（109）分別連接有管道，脫水除濕區（103）通過管道（110）、設在管道（110）上的除濕水增...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳堅，張永耀，陳閔鋼，張立新，王輝，孟凡東，呂菲，
申請(專利權)人：國惠環保新能源有限公司，沈陽豐光能源科技有限公司，沈陽天航環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧,21