一种节能型烟气再循环锅炉系统及其烟气处理装置

技术领域

本发明涉及热网锅炉领域，具体是涉及一种节能型烟气再循环锅炉系统及其烟气处理装置。

背景技术

北方城镇供热能耗是我国建筑能耗的重要组成，约占当前建筑总能耗的40％，如何有效降低北方城镇供热能耗是当前生态文明建设和建筑节能事业发展过程中面临的重要难题.随着天然气清洁供热的推广，天然气锅炉供热方式及燃气驱动的热电联产供热方式已在我国北方得到越来越多的应用，成为北方城镇集中供热系统的重要热源形式.从天然气的化学成分组成来看，其燃烧后形成的烟气通常温度较高，并携带有大量水蒸气，水蒸气潜热部分通常占到烟气余热热量的70％以上.同时锅炉燃烧后形成的烟气中含有大量的硫化物和氮化物，若直接排入空气中会对环境造成严重破坏，因此锅炉烟气余热回收和烟气处理是十分重要的。

现有的烟气回收余热回收通常为采用对烟气进行喷淋后将进行热交换的喷淋液与热网回水进行隔板式对流热交换，进行热能回收，此种回收装置热能经过多次转换导致热能的转化效率降低，同时隔板式对流热交换会导致热交换面积减小，十分影响热能回收时的热交换效率。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种节能型烟气再循环锅炉系统及其烟气处理装置，本技术方案解决了上述的现有的烟气回收余热回收通常为采用对烟气进行喷淋后将进行热交换的喷淋液与热网回水进行隔板式对流热交换，进行热能回收，此种回收装置热能经过多次转换导致热能的转化效率降低，同时隔板式对流热交换会导致热交换面积减小，十分影响热能回收时的热交换效率的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种节能型烟气再循环锅炉系统，包括锅炉、烟气通道和热能回收管道，所述锅炉的烟气出口通过烟气通道与第一烟气热能回收器的连通，从锅炉的烟气出口排出的烟气在第一烟气热能回收器进行初次热能回收，所述第一烟气热能回收器的通过烟气通道与喷淋烟气热能回收单元连通，经过初次热能交换的烟气通过烟气通道进入喷淋烟气热能回收单元；

其中，所述喷淋烟气热能回收单元内部设置有喷淋装置和热能水循环装置，所述喷淋装置设置于喷淋烟气热能回收单元内部上端，所述喷淋装置对烟气进行喷淋使喷淋液雾与烟气直接进行热能交换后进入设置于底部的热能水循环装置中，所述热能水循环装置通过热能水循环管道与第二热能回收器连通，吸收烟气余热的喷淋液通过热能水循环装置进入第二热能回收器进行二次热能回收，之后经过二次热能回收的喷淋液通过热能水循环管道回入喷淋装置进行循环喷淋。

优选的，所述第一烟气热能回收器包括壳体、热能介质管和回收介质管，所述热能介质管和回收介质管相互缠绕组成双螺旋结构，所述回收介质管右端连接有回收介质入口，所述回收介质管左端连接有回收介质出口，所述热能介质管左端连接有热能介质入口，所述热能介质管右端连接有热能介质出口。

优选的，所述第二热能回收器与第一烟气热能回收器具有相同的结构，所述第二热能回收器的回收介质入口通过热能回收管道与热网连通，用于接收热网回水，热网回水进入第二热能回收器的回收介质管从右向左流动，二热能回收器的热能介质入口与热能水循环装置连通，吸收烟气余热的喷淋液进入第二热能回收器的热能介质管从左向右流动，与热网回水形成对向流动，进行二次热能回收后，热网回水通过第二热能回收器的回收介质出口进入第一烟气热能回收器，喷淋液通过第二热能回收器的热能介质出口回入喷淋装置。

优选的，所述第一烟气热能回收器的热能介质入口与锅炉的烟气出口通过烟气通道连通，所述第一烟气热能回收器的热能介质出口与喷淋烟气热能回收单元通过烟气通道连通，所述第一烟气热能回收器的回收介质入口与第二热能回收器的回收介质出口通过热能回收管道连通，所述第一烟气热能回收器的回收介质出口与锅炉的入水口通过热能回收管道连通，从锅炉的烟气出口排出的烟气进入第一烟气热能回收器的热能介质管中从左向右流动，经过二次热能回收的热网回水进入第一烟气热能回收器的回收介质管从右向左流动，与烟气形成对向流动，进行初次热能回收后，热网回水进入锅炉，烟气进入喷淋烟气热能回收单元。

进一步的，提出一种锅炉烟气处理装置，用于上述的节能型烟气再循环锅炉系统，其特征在于，包括初次脱硫腔、二次脱硫腔和烟气脱氮装置，所述初次脱硫腔通过烟气通道与喷淋烟气热能回收单元的烟气出口连通，所述初次脱硫腔内部设置有氧化钙，所述初次脱硫腔通过烟气通道与二次脱硫腔连通，所述二次脱硫腔内部设置有氢氧化钠溶液，所述二次脱硫腔通过烟气通道与烟气脱氮装置连通，烟气经过喷淋烟气热能回收单元喷淋除尘后经过初次脱硫腔和二次脱硫腔完成脱硫反应，之后进入烟气脱氮装置进行脱氮。

可选的，所述烟气脱氮装置内部设置有气体混合管道，所述气体混合管道两端分别连接有烟气脱氮入口和氨气入口，所述氨气入口与外部氨气气源连通，所述烟气脱氮入口与二次脱硫腔连通，所述气体混合管道与气体加热流动通道连通，所述气体加热流动通道一端与催化反应装置连通，所述气脱氮装置内部设置有加热装置。

可选的，所述催化反应装置包括催化反应腔，所述催化反应腔上端与气体加热流动通道连通，所述催化反应腔从上到下依次设置有若干个催化板，所述催化板上设置有催化反应器，所述催化反应器内设置有氧化铜颗粒，所述催化反应腔下端固定连接有聚气罩，所述聚气罩下端固定连接有排气管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明采用双重热能回收，从锅炉中排出的烟气直接进入第一烟气热能回收器中进行初次热能回收，之后进入喷淋烟气热能回收单元进行喷淋除尘之后，吸收烟气余热的喷淋液进入第二热能回收器进行二次热能回收，通过两次热能回收，有效的将烟气中存在的余热进行吸收转化，极大的提高了烟气余热回收的热量转换率，热网回水加热过程由烟气余热及锅炉共同完成，实现了加热过程的梯级进行；

2)本发明的第一烟气热能回收器和第二热能回收器采用双螺旋缠绕的机构，有效的增加了热能回收介质和热能介质之间的接触面积，进而增加热交换面积，提高热能回收时的转化率；

3)本发明提出的烟气处理装置，在烟气经过喷淋后直接进入初次脱硫腔，烟气中的硫氧化物与其中的氧化钙发生反应生成稳定的硫酸钙，可有效的降低烟气中的含硫量，之后进入二次脱硫腔，与氢氧化钠溶液发生中和反应，进一步去除烟气中的硫化物，之后进入烟气脱氮装置中，烟气中的氮氧化物与氨气在催化剂的作用下生成氮气和水，有效的降低烟气中的含氮量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的第一烟气热能回收器和第二热能回收器内部结构示意图；

图3为本发明中的烟气脱氮装置的立体结构示意图。

图中标号为：

1、锅炉；2、第一烟气热能回收器；201、回收介质管；202、回收介质出口；203、回收介质入口；204、热能介质管；205、热能介质入口；206、热能介质出口；3、喷淋烟气热能回收单元；301、热能水循环装置；302、喷淋装置；4、第二热能回收器；5、初次脱硫腔；6、二次脱硫腔；7、烟气脱氮装置；701、氨气入口；702、烟气脱氮入口；703、气体混合管道；704、气体加热流动通道；705、催化反应腔；706、催化板；707、聚气罩；708、排气管；8、烟气通道；9、热能回收管道。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1-3所示，一种节能型烟气再循环锅炉系统，其特征在于，包括锅炉1、烟气通道8和热能回收管道9，锅炉1的烟气出口通过烟气通道8与第一烟气热能回收器2的连通，从锅炉1的烟气出口排出的烟气在第一烟气热能回收器2进行初次热能回收，第一烟气热能回收器2的通过烟气通道8与喷淋烟气热能回收单元3连通，经过初次热能交换的烟气通过烟气通道8进入喷淋烟气热能回收单元3；

其中，喷淋烟气热能回收单元3内部设置有喷淋装置302和热能水循环装置301，喷淋装置302设置于喷淋烟气热能回收单元3内部上端，喷淋装置302对烟气进行喷淋使喷淋液雾与烟气直接进行热能交换后进入设置于底部的热能水循环装置301中，热能水循环装置301通过热能水循环管道与第二热能回收器4连通，吸收烟气余热的喷淋液通过热能水循环装置301进入第二热能回收器4进行二次热能回收，之后经过二次热能回收的喷淋液通过热能水循环管道回入喷淋装置302进行循环喷淋。

第一烟气热能回收器2包括壳体、热能介质管204和回收介质管201，热能介质管204和回收介质管201相互缠绕组成双螺旋结构，回收介质管201右端连接有回收介质入口203，回收介质管201左端连接有回收介质出口202，热能介质管204左端连接有热能介质入口205，热能介质管204右端连接有热能介质出口206，第二热能回收器4与第一烟气热能回收器2具有相同的结构，第二热能回收器4的回收介质入口203通过热能回收管道9与热网连通，用于接收热网回水，热网回水进入第二热能回收器4的回收介质管201从右向左流动，二热能回收器4的热能介质入口205与热能水循环装置301连通，吸收烟气余热的喷淋液进入第二热能回收器4的热能介质管204从左向右流动，与热网回水形成对向流动，进行二次热能回收后，热网回水通过第二热能回收器4的回收介质出口202进入第一烟气热能回收器2，喷淋液通过第二热能回收器4的热能介质出口206回入喷淋装置302，双螺旋缠绕的第一烟气热能回收器2和第二热能回收器4，有效的增加了热能回收介质和热能介质之间的接触面积，进而增加热交换面积，提高热能回收时的转化率。

第一烟气热能回收器2的热能介质入口205与锅炉1的烟气出口通过烟气通道8连通，第一烟气热能回收器2的热能介质出口206与喷淋烟气热能回收单元3通过烟气通道8连通，第一烟气热能回收器2的回收介质入口201与第二热能回收器4的回收介质出口202通过热能回收管道9连通，第一烟气热能回收器2的回收介质出口202与锅炉1的入水口通过热能回收管道9连通，从锅炉1的烟气出口排出的烟气进入第一烟气热能回收器2的热能介质管204中从左向右流动，经过二次热能回收的热网回水进入第一烟气热能回收器2的回收介质管201从右向左流动，与烟气形成对向流动，进行初次热能回收后，热网回水进入锅炉1，经由锅炉1进行最终加热，烟气进入喷淋烟气热能回收单元3。

本发明中，热网回水首先进入第二热能回收器4，此时热网回水的温度较低，由吸收烟气余热的喷淋液在第二热能回收器4与其发生对流热交换，对热网回水进行初步加热，之后经过初步加热的热网回水进入第一烟气热能回收器2，由温度较高的烟气对其进行二次加热，之后热网回水进入锅炉1，在其中加热至预定温度进入热网供暖，实现了烟气热能回收的梯级进行，有效的提高了烟气余热对热网回水的加热效率。

进一步的，本发明提出一种锅炉烟气处理装置，包括初次脱硫腔5、二次脱硫腔6和烟气脱氮装置7，初次脱硫腔5通过烟气通道8与喷淋烟气热能回收单元3的烟气出口连通，初次脱硫腔5内部设置有氧化钙，初次脱硫腔5通过烟气通道8与二次脱硫腔6连通，二次脱硫腔内部设置有氢氧化钠溶液，二次脱硫腔6通过烟气通道8与烟气脱氮装置7连通，烟气经过喷淋烟气热能回收单元3喷淋除尘后经过初次脱硫腔5和二次脱硫腔6完成脱硫反应，之后进入烟气脱氮装置7进行脱氮，在烟气经过喷淋后直接进入初次脱硫腔5，烟气中的硫氧化物与其中的氧化钙发生反应生成稳定的硫酸钙，可有效的降低烟气中的含硫量，之后进入二次脱硫腔6，与氢氧化钠溶液发生中和反应，进一步去除烟气中的硫化物。

烟气脱氮装置7内部设置有气体混合管道703，气体混合管道703两端分别连接有烟气脱氮入口702和氨气入口701，氨气入口701与外部氨气气源连通，烟气脱氮入口702与二次脱硫腔6连通，气体混合管道703与气体加热流动通道704连通，气体加热流动通道704一端与催化反应装置连通，气脱氮装置7内部设置有加热装置709，催化反应装置包括催化反应腔705，催化反应腔705上端与气体加热流动通道704连通，催化反应腔705从上到下依次设置有若干个催化板706，催化板706上设置有催化反应器，催化反应器内设置有氧化铜颗粒，催化反应腔705下端固定连接有聚气罩707，聚气罩707下端固定连接有排气管708，在进行脱氮时，开启加热装置709对烟气脱氮装置7内部进行加热至280-480度，之后经过氢氧化钠溶液的含有大量水气的烟气与氨气在气体混合管道703中混合后进入气体加热流动通道704，在气体加热流动通道704中进行充分混合和加热后进入催化反应腔705，在催化反应腔705中多次经过设置有氧化铜的催化板，在氧化铜的催化作用和加热作用下，烟气中的氮氧化物与氨气在催化剂的作用下生成对空气无害的氮气和水，后将烟气通过排气管708排出。

综上所述，本发明的优点在于：采用双重热能回收的方式，实现了烟气余热及锅炉对热网回水的阶梯式加热，提高了烟气热能的回收转换率，同时有效的去除了烟气中的硫、氮氧化物，极大的降低了烟气对环境的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。