用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的製作方法
2023-05-07 17:47:12 4
用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，包括：噴淋填料塔主體(1)、噴淋組件(2)、填料(3)、除水器(4)、風機(7)、煙氣管道和氧化劑分配器(9)，所述噴淋填料塔主體(1)內從下至上設置有噴淋填料塔中間隔板(112)、填料支撐板(113)和除水器支撐板(114)，所述噴淋填料塔中間隔板(112)將噴淋填料塔主體(1)的內腔分隔開為下部鹼液儲存空間和上部煙氣噴淋換熱空間，噴淋填料塔中間隔板(112)承接噴淋換熱的噴淋水。本發明可明顯降低輸送煙氣的風機和輸送噴淋水的水泵的電功率，提高熱能利用效率和節能效益。
【專利說明】用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，尤其是一種用於燃氣鍋爐的低溫煙氣餘熱回收的噴淋填料塔。
【背景技術】
[0002]目前廣泛用於低溫煙氣回收的裝置的換熱設備主要有兩種方式:空塔噴霧與煙氣直接接觸式換熱，和煙氣與冷媒間壁式換熱。對於空塔噴霧與煙氣直接接觸式換熱的低溫煙氣回收的裝置的換熱設備，採用將冷卻水噴成細小的霧珠，細小的霧珠在空塔(或者稱為換熱器)與煙氣直接接觸式換熱，其特點是將冷卻水噴成細小的霧珠在空塔中慢慢的落下，通常噴成霧狀的霧珠大約十幾微米到1_以下，霧珠還需要5-10秒鐘的慢速降落接觸換熱時間，霧珠過大和接觸換熱時間不足則換熱效果較差，這樣就造成如下幾個主要方面不足:(1)冷卻水噴成一定粒徑範圍的霧珠在空塔中慢速的落下，則塔內煙氣的直接接觸式換熱的流動阻力降比較大，通常有400-800Pa，有些甚至大於lOOOPa，從而造成煙氣抽風機或者鼓風機的電功耗過大；(2)冷卻水需要噴成細小的霧珠，水泵需要比較大的壓頭，因為僅噴霧通常至少需要0.1MPa的壓力差來驅動(一般為0.2-0.3MPa的噴霧效果較好)，這就造成水泵的電功耗過大；(3)噴霧的霧珠過小則容易霧珠外帶，從而造成環境汙染和煙道腐蝕等，噴霧的霧珠過大則換熱效果較差，考慮噴霧的不均勻性和負荷變化造成空塔內流場的不均勻性，通常採用較大的噴霧流量以改善上述問題，但也同時帶來了噴霧水泵功耗顯著增加的問題，以及噴霧冷卻水的出水溫度較低而造成餘熱利用效率較低的問題；
(4)空塔噴霧與煙氣直接接觸式換熱的塔內煙氣流場很不均勻，特別是負荷偏離設計較大時更為明顯，在某些情況在塔內出現嚴重的煙氣偏流和回流，這就造成系統餘熱利用的不穩定性和效率顯著下降等問題。對於煙氣與冷媒間壁式換熱的低溫煙氣回收的裝置的換熱設備，採用換熱管或者熱管作為換熱元件，煙氣與冷媒(一般為水)是分隔開的(不直接接觸)，由於煙氣的對流換熱係數比較小，通常採用翅片增加換熱面積而強化換熱，而煙氣中含有大量的灰塵和腐蝕性物質以及煙氣在降溫過程有大量的冷凝水，從而造成翅片腐蝕嚴重、堵塞和結垢，不僅換熱效果差而且設備壽命比較短，為了緩解上述問題也有不採用翅片而採用光管的，但設備投資顯著增加，此外，該類結構的低溫煙氣回收的裝置的換熱設備的水阻和煙氣流阻也都很大，也就是水泵和風機的電功耗都比較大，節能效益受高電耗的影響比較明顯。此外，現有技術，無論是空塔噴霧接觸式換熱還是間壁式換熱，都難於明顯降低氮氧化物等汙染物的排放。
[0003]綜上所述，現有技術中至少存在以下問題:空塔噴霧直接接觸式換熱存在風機和水泵壓頭較大，風機和水泵的耗電過高；此外，還有噴霧冷卻水的出水溫度較低而造成餘熱利用效率較低，塔內煙氣流場很不均勻甚至在某些情況在塔內出現嚴重的煙氣偏流和回流，造成系統餘熱利用的不穩定性和效率顯著下降等問題；還有煙氣與冷媒間壁式換熱存在腐蝕嚴重、堵塞和結垢，以及設備投資大、壽命短的問題；難於明顯降低氮氧化物等汙染物的排放的問題。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，以解決現有技術的不足。
[0005]為此，本發明提出一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔包括:噴淋填料塔主體1、噴淋組件2、填料3、除水器4、風機7、煙氣管道和氧化劑分配器9，其中:
[0006]所述噴淋填料塔主體I包括:噴淋填料塔外殼體111、噴淋填料塔中間隔板112、填料支撐板113和除水器支撐板114組成的噴淋填料塔主體結構件11，以及在噴淋填料塔主體結構件11上設置的噴淋填料塔主體接口 ；
[0007]所述噴淋填料塔主體接口包括:煙氣入口 121、煙氣出口 122、噴淋循環水出口123、噴淋循環水入口 124、鹼液出口 125、人孔126、鹼投入口 127、噴淋水溢流口 128、上下連通組合接管129，所述人孔126包括用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔下部的儲鹼空間設備構件安裝檢修維護的下人孔1261、用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔中部的煙氣進入和儲存噴淋水空間設備構件安裝檢修維護的中人孔1262和用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔上部的填料和噴淋空間設備構件安裝檢修維護的上人孔1263，以便於噴淋填料塔主體內部設備構件的安裝和檢修、維護；
[0008]所述噴淋填料塔外殼體111為圓殼形殼體結構，由圓形筒體、上橢圓形封頭和下底組成，在噴淋填料塔外殼體111內從下至上設置有噴淋填料塔中間隔板112、填料支撐板113和除水器支撐板114，所述噴淋填料塔中間隔板112將噴淋填料塔外殼體111內腔分隔開為下部鹼液儲存空間JY和上部煙氣噴淋換熱空間YQ，噴淋填料塔中間隔板112承接上部煙氣噴淋換熱空間YQ的噴淋換熱的噴淋水，所述下部鹼液儲存空間JY和所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ通過所述上下連通組合接管129連通以實現下部鹼液儲存空間JY的灌水和壓力平衡等功能；
[0009]所述下部鹼液儲存空間JY用來儲存鹼液，所述鹼液用於中和從煙氣中冷凝的噴淋水中的酸性物質以保證排放的噴淋水合格排放，在所述下部鹼液儲存空間JY設置有鹼液出口 125和鹼投入口 127，鹼面或者鹼液從鹼投入口 127投入，在下部鹼液儲存空間JY儲存的鹼液可根據檢測的噴淋水的酸鹼度和要求由鹼液出口 125送至與噴淋循環水出口 123和噴淋循環水入口 124相連接的管道中以中和噴淋循環水中酸性物質達到排放和設備防腐的要求，在下部鹼液儲存空間JY還設置有下部人孔1261以便於檢修維護；
[0010]所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ用來煙氣換熱，所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ設置有填料支撐板113，填料支撐板113與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在填料支撐板113上放置有填料3，在填料3的上部設置有噴淋組件2，噴淋組件2上設置有連通至噴淋填料塔外殼體111外的噴淋循環水入口 124，噴淋循環水入口 124的接管與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在噴淋組件2上設置有除水器支撐板114，除水器支撐板114與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在除水器支撐板114放置有除水器4 ;
[0011]所述填料支撐板113的下部的噴淋填料塔外殼體111上設置有煙氣入口 121，在煙氣入口 121上連接煙氣入噴淋填料塔的管道81，在煙氣入噴淋填料塔的管道81上設置有氧化劑分配器9，可以將煙氣中NO氧化成N02的氧化劑從分配器9上設置的氧化劑入口 91輸入，所述氧化劑選用臭氧或者過氧水；
[0012]所述煙氣入口 121的下部的噴淋填料塔外殼體111上設置有噴淋循環水出口 123，噴淋循環水從噴淋循環水出口 123抽出，在噴淋循環水出口 123和煙氣入口 121之間的噴淋填料塔外殼體111上設置有噴淋水溢流口 128，當與噴淋水5從噴淋組件2噴灑後經填料3中下落在填料3中與自下而上流動的煙氣進行換熱，煙氣的溫度降低而噴淋水5的溫度升高，同時煙氣中的水蒸汽被大部分冷凝，以及煙氣中的SOx和NOx被噴淋水5吸收並被加入到噴淋水5中鹼性物質中和為鹽，可經過處理後達標排放；
[0013]所述煙氣管道包括，與所述煙氣入口 121相連接的煙氣入噴淋填料塔的管道81和與煙氣出口 122相連接的煙氣出噴淋填料塔的管道82。
[0014]進一步地，所述噴淋填料塔中間隔板112在所述噴淋循環水出口 123的附近局部下沉，既可以保證抽出噴淋水的水位同時也可以降低設備高度以降低成本。
[0015]進一步地，所述煙氣入口 121為偏心設置，使得煙氣在填料中分布更為均勻，獲得更佳的換熱性能。
[0016]進一步地，所述噴淋組件2為自旋轉的噴淋結構，可以明顯改善圓形區域的噴灑均勻性，所述自旋轉式的噴淋組件2是由多個旋轉噴淋管21、中心分配與旋轉支撐組件22和外連接管道23等組成。
[0017]進一步地,所述填料3為波紋填料,波紋填料比表面積選用100-500m2/m,波紋填料選用不鏽鋼或者塑料。
[0018]進一步地，所述風機7與煙氣入噴淋填料塔的管道81或者煙氣出噴淋填料塔的管道82相連接。
[0019]本發明的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，噴淋水通過大比表面積的填料與煙氣直接接觸換熱，顯著增加了氣液兩相的穩定的接觸換熱面積和接觸時間，顯著提高了氣液換熱的效率和穩定性，明顯降低了煙氣流動阻力，也明顯減少了噴淋水的壓力的噴淋水流量，基本消除了噴霧空塔技術的煙氣流動的偏流和渦流的影響，又避免了由此引起的塔體振動，從而增加塔的使用壽命，增強塔的安全可靠性，還可提高換熱冷凝水的溫度5-20°C，從而一方面可明顯降低輸送煙氣的風機和輸送噴淋水的水泵的電功率，通常可節省風機和水泵的電功率30-50%甚至等多，另一方面還可提高提餘熱利用設備如熱泵的工作性能和工作範圍，獲得更優良的節能效益。
[0020]本發明還通過在煙氣進口管道上設置氧化劑分配器和向煙氣中加入氧化劑，以及在煙氣餘熱回收的噴淋填料塔中設置鹼液儲存空間和向噴淋水中自動加鹼中和煙氣中的酸性物質，填料塔中的大比表面積的填料還提供了酸性物質的反應和吸收的面積和時間，因而一方面經本技術處理的煙氣和冷凝水的排放更環保，煙氣中酸性物質幾乎可以達到零排放，另一方面也可以避免設備的腐蝕、結垢、堵塞等，在延長設備的可靠性和壽命的同時，也減少了檢修維修的成本，而且還明顯提高了設備的長期運行的餘熱利用效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例一的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的結構示意圖。
[0022]圖2從俯視方向示出了噴淋組件的結構。
[0023]圖3為本發明實施例一的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的工作原理示意圖。
[0024]圖4為本發明實施例二的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的結構示意圖。
[0025]附圖標號說明:
[0026]I 一噴淋填料塔主體，11 一噴淋填料塔主體結構件，111 一噴淋填料塔外殼體，112—噴淋填料塔中間隔板，113 一填料支撐板，114 一除水器支撐板，121 一煙氣入口，122 一煙氣出口，123 —噴淋循環水出口，124—噴淋循環水入口，125 —鹼液出口，126 —人孔，1261—下人孔，1262—中人孔，1263—上人孔，127—鹼投入口，128—噴淋水溢流口，129—上下連通組合接管，2—噴淋組件，21—旋轉噴淋管，22 —中心分配與旋轉支撐組件，23—外連接管道，3一填料,4一除水器,5一噴淋水,51一噴淋水上液面,6—鹼液，61—鹼液上液面，7—風機，81—煙氣入噴淋填料塔的管道，82—煙氣出噴淋填料塔的管道，9 一氧化劑分配器，91 一氧化劑入口。
[0027]S—噴淋水流動方向，Y—煙氣流動方向，JY—鹼液儲存空間，YQ—上部煙氣噴淋換熱空間。
【具體實施方式】
[0028]為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】
【附圖說明】本發明。
[0029]實施例一
[0030]如圖1和圖2所示，本發明提出一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔包括:噴淋填料塔主體1、噴淋組件2、填料3、除水器4、風機7、煙氣管道和氧化劑分配器9等組成，其中:
[0031]所述噴淋填料塔主體I包括:噴淋填料塔外殼體111、噴淋填料塔中間隔板112、填料支撐板113和除水器支撐板114組成的噴淋填料塔主體結構件11，以及在噴淋填料塔主體結構件11上設置的噴淋填料塔主體接口 ；
[0032]所述噴淋填料塔主體接口包括:煙氣入口 121、煙氣出口 122、噴淋循環水出口123、噴淋循環水入口 124、鹼液出口 125、人孔126、鹼投入口 127、噴淋水溢流口 128、上下連通組合接管129，人孔126包括用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔下部的儲鹼空間設備構件安裝檢修維護的下人孔1261、用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔中部的煙氣進入和儲存噴淋水空間設備構件安裝檢修維護的中人孔1262和用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔上部的填料和噴淋空間設備構件安裝檢修維護的上人孔1263，以便於噴淋填料塔主體內部設備構件的安裝和檢修、維護；所述噴淋填料塔主體接口為在噴淋填料塔主體結構件11上設置的所有接口，為了實施圖例簡明，在圖中未標註噴淋填料塔主體接口的標號。
[0033]所述噴淋填料塔外殼體111為圓殼形殼體結構，由圓形筒體、上橢圓形封頭和下底組成(圖中未標註件號)，在噴淋填料塔外殼體111內從下至上設置有噴淋填料塔中間隔板112、填料支撐板113和除水器支撐板114，所述噴淋填料塔中間隔板112將噴淋填料塔外殼體111內腔分隔開為下部鹼液儲存空間JY和上部煙氣噴淋換熱空間YQ，噴淋填料塔中間隔板112承接上部煙氣噴淋換熱空間YQ的噴淋換熱的噴淋水，所述下部鹼液儲存空間JY和所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ通過所述上下連通組合接管129連通以實現下部鹼液儲存空間JY的灌水和壓力平衡等功能；
[0034]所述下部鹼液儲存空間JY用來儲存鹼液，所述鹼液用於中和從煙氣中冷凝的噴淋水中的酸性物質以保證排放的噴淋水合格排放，在所述下部鹼液儲存空間JY設置有鹼液出口 125和鹼投入口 127，鹼面或者鹼液從鹼投入口 127投入，在下部鹼液儲存空間JY儲存的鹼液可根據檢測的噴淋水的酸鹼度和要求由鹼液出口 125送至與噴淋循環水出口 123和噴淋循環水入口 124相連接的管道中以中和噴淋循環水中酸性物質達到排放和設備防腐的要求，在下部鹼液儲存空間JY還設置有下部人孔1261以便於檢修維護；
[0035]所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ用來煙氣換熱，所述上部煙氣噴淋換熱空間YQ設置有填料支撐板113，填料支撐板113與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在填料支撐板113上放置有填料3，填料3的厚度0.5-3m，在填料3的上部設置有噴淋組件2，噴淋組件2上設置有連通至噴淋填料塔外殼體111外的噴淋循環水入口 124，噴淋循環水入口 124的接管與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在噴淋組件2上設置有除水器支撐板114，除水器支撐板114與噴淋填料塔外殼體111連接為一體，在除水器支撐板114放置有除水器4 ；
[0036]所述填料支撐板113的下部的噴淋填料塔外殼體111上設置有煙氣入口 121，在煙氣入口 121上連接有風機7，風機7的另一端與煙氣入噴淋填料塔的管道81相連接，在煙氣入噴淋填料塔的管道81上設置有氧化劑分配器9，可以將煙氣中NO氧化成N02的氧化劑從分配器9上設置的氧化劑入口 91輸入，所述氧化劑選用臭氧或者過氧水；
[0037]所述煙氣入口 121的下部的噴淋填料塔外殼體111上設置有噴淋循環水出口 123，噴淋循環水從噴淋循環水出口 123抽出，在噴淋循環水出口 123和煙氣入口 121之間的噴淋填料塔外殼體111上設置有噴淋水溢流口 128，當與噴淋水5從噴淋組件2噴灑後經填料3中下落在填料3中與自下而上流動的煙氣進行換熱，煙氣的溫度降低而噴淋水5的溫度升高，同時煙氣中的水蒸汽被大部分冷凝，以及煙氣中的SOx(SC)x為硫的氧化物，例如為二氧化硫)和NOx (氮氧化物，例如為一氧化氮)經氧化計氧化並被噴淋水5吸收以及被加入到噴淋水5中鹼性物質(通常為NaOH或者NaC03)中和為中性鹽，經過處理後達標排放。因而經本實施例的處理的煙氣，排放更環保，幾乎可以達到零排放。
[0038]圖3為本實施例一的煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的工作原理圖。來自鍋爐或者煙筒的煙氣經煙氣入噴淋填料塔的管道81，與由安裝在管道81上的氧化劑分配器9噴入的氧化劑混合後，煙氣中低價氮氧化物和低價氧化硫氧化成高價氧化物，然後經風機7送入煙氣入口 121而進入噴淋填料塔外殼體111內的上部煙氣噴淋換熱空間YQ，煙氣再流經填料3與經噴淋組件2流出的噴淋水在填料中換熱，煙氣在溫度降低的同時煙氣中大量冷凝水被冷凝並放出大量的冷凝熱，噴淋水在吸收煙氣的顯熱和潛熱後噴淋水的溫度升高，同時由於噴淋水中含有一定濃度的鹼性物質(PH>7)，噴淋水吸收煙氣中的S02和N02並轉化為中性鹽，升溫的噴淋水落入上部煙氣噴淋換熱空間YQ底部的噴淋水儲存水箱，然後經設置在底部的噴淋循環水出口 123抽出至餘熱利用設備利用，如熱泵、換熱器，經與餘熱利用設備換熱後的噴淋水的溫度降低並輸送至噴淋循環水入口 124在經噴淋組件2噴灑，如此循環；而在填料中降溫減溼的煙氣向上流經除水器4，將煙氣中微小水珠收集，然後流經噴淋填料塔外殼體111上部的煙氣出口 122，經煙氣出噴淋填料塔的管道82排放到煙筒或者大氣中。在此過程中既獲得了低溫煙氣餘熱達到節能的目的，還同時顯著減少SOx和NOx的排放以及煙氣中顆粒物的排放，獲得顯著的減少汙染物的排放的環保效果。
[0039]所述煙氣管道包括，與所述煙氣入口 121相連接的煙氣入噴淋填料塔的管道81和與煙氣出口 122相連接的煙氣出噴淋填料塔的管道82。為了實施圖例簡明，在圖中未標註煙氣管道的標號。
[0040]進一步地，為了保證與噴淋循環水出口 123的水泵的抽出性能，需要保證噴淋填料塔外殼體111底部儲水水位(噴淋水上液面51)不能過低以免抽入空氣而出現氣蝕等問題，也就是噴淋填料塔外殼體111底部存儲的噴淋水上液面51到噴淋循環水出口 123的淹沒高度不能過低，但噴淋填料塔外殼體111底部存儲的噴淋水上液面51也不能達到煙氣入口 121，否則煙道中就會存儲噴淋水而引起一系列的問題。本實施例採用下沉式水箱結構，也就是在承接噴淋水的噴淋填料塔中間隔板112在噴淋循環水出口 123的附近局部下沉，或者說噴淋填料塔中間隔板112在噴淋循環水出口處下沉，或一部分噴淋填料塔中間隔板位於噴淋循環水出口之下，既可以保證抽出噴淋水的水位同時也可以降低設備高度以降低成本。
[0041]進一步地，為了改善煙氣在填料中均勻性，煙氣入口 121為偏心設置，也就是煙氣入口 121與噴淋填料塔外殼體111的中心偏離一定的距離A，如圖2所示。偏心設置的煙氣入口 121，使得煙氣從煙氣入口 121進入噴淋填料塔外殼體111後在噴淋填料塔外殼體111的周向旋轉，從而使得煙氣在填料中分布更為均勻，獲得更佳的換熱性能(例如相對於煙氣入口 121為中心設置)。
[0042]進一步地，為了保證噴淋組件2噴灑在填料3上的噴淋水的均勻性，本實施例採用了自旋轉的噴淋結構，也就是噴淋水經由噴淋組件2噴灑時同時由於噴淋水的反推力的作用而產生自旋轉，自旋轉式的噴淋組件2可以明顯改善圓形區域的噴灑均勻性。所述自旋轉式的噴淋組件2是由多個旋轉噴淋管21、中心分配與旋轉支撐組件22和外連接管道23等組成。外連接管道23與噴淋填料塔外殼體111連接，外連接管道23的外端連接噴淋循環水入口 124，外連接管道23的內端連接中心分配與旋轉支撐組件22，中心分配與旋轉支撐組件22再與多個旋轉噴淋管21相連接，中心分配與旋轉支撐組件22上安裝有軸承組件使得與其連接的多個旋轉噴淋管21可繞旋轉中心旋轉。本實施例為4個旋轉噴淋管21與中心分配與旋轉支撐組件22相連接。其工作原理是:噴淋水從噴淋循環水入口 124進入外連接管道23中，然後經中心分配與旋轉支撐組件22分配到多個旋轉噴淋管21，最後由多個旋轉噴淋管21上設置密集的噴灑孔均勻噴灑到填料3上；在旋轉噴淋管21上設置密集的噴灑孔，該密集的噴灑孔在旋轉方向的一側對於另一側，這樣在噴灑過程中對旋轉噴淋管21產生一個旋轉推力而使得旋轉噴淋管21產生旋轉；旋轉噴灑和合理設置密集的噴灑孔使得噴灑在填料上的噴淋水更為均勻，特別是圓形區域的噴灑尤其均勻。
[0043]進一步地,本實施例選用波紋填料,波紋填料比表面積選用100-500m2/m3,填料層的煙氣壓差在100-200Pa左右。具體的，選用比表面積250m2/m3不鏽鋼波紋填料，波紋填料高度1.5m，實驗測得填料中煙氣流動壓力降大約150Pa。本實施例的填料是作為煙氣的換熱表面，噴淋水只要均勻噴灑在填料中以維持填料表面的溫度即可獲得優良的穩定的換熱效果，煙氣與填料表面的接觸面積比較大，在獲得優良的換熱效果的同時，煙氣在填料中的流動阻力較小，煙氣中的酸性物質也比較容易被填料表面的噴淋水膜所吸收。而對於空塔噴霧與煙氣直接接觸式換熱，煙氣是與漂浮在煙氣中微小霧珠的表面進行接觸換熱，要達到相同的接觸換熱面積和換熱效果，噴霧直徑大約在50微米，噴霧的微小霧珠在空塔中還至少停留5秒鐘，則此情況的煙氣壓差在400-600Pa，而將水噴成大約50微米的霧珠至少需要消耗0.2MPa的噴霧水泵壓頭，而且噴霧空塔需要的水泵的流量相對與噴淋填料塔的要增加30-50%。一方面，由於本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔達到同樣的換熱效果可以採用更小的噴淋流量，則與煙氣換熱後的噴淋水的溫升可以提高5-20度，從而可以明顯提高餘熱利用設備如熱泵的工作性能和工作範圍；另一方面，由於本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的輸送噴淋水的水泵的流量和壓頭都明顯減少，風機的壓頭也降低顯著，因而本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的輸送風機和水泵的電功率，與空塔噴霧與煙氣直接接觸式換熱方式相比較，可節省風機和水泵的電功率30-50 %甚至等多，節能效果明顯。
[0044]進一步地，本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔選用波紋填料，無論餘熱回收熱負荷如何變化煙氣在波紋填料中的流動阻力都比較均衡，不會出現空塔噴霧直接接觸式換熱技術的煙氣在塔中的偏流和回流的問題，而且填料表面積穩定可靠也就是換熱性能穩定可靠，因而餘熱利用的穩定性和餘熱利用的效率都相對明顯提高。而空塔噴霧直接接觸式換熱技術不僅在塔中可能存在偏流和回流，特別是熱回收負荷偏離設計較大時尤其突出，而且其噴霧效果顯著影響換熱效果和熱回收效率，因為空塔噴霧直接接觸式換熱是噴霧的微小霧珠的表面積提供了接觸換熱的換熱表面積，而噴霧效果在長期運行過程中不可避免會出現波動，或者部分噴霧設備在長期運行過程很有可能堵塞甚至損壞等而使得噴霧效果變差，因而空塔噴霧直接接觸式換熱技術就相對本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的餘熱回收性能不夠穩定和熱效率波動等問題。本實施例基本消除了空塔的煙氣流動的偏流和渦流的影響，避免了由此引起的塔體振動，從而增加塔的使用壽命，增強塔的安全可靠性。
[0045]進一步地，本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔選用耐腐蝕性高的不鏽鋼或者塑料波紋填料，而且通過設置自動加鹼中和的方法可以保證噴淋水的酸鹼度，因而可以消除系統腐蝕、堵塞和結垢的問題，設備的可靠性高，壽命長。
[0046]進一步地，本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的煙氣入口 121的煙氣溫度90度自由，煙氣經填料3與噴淋水換熱後經由噴淋填料塔外殼體111上部的煙氣出口 122排出的煙氣溫度為30度左右，同時，煙氣中SOx和NOx在經氧化劑氧化和在填料中充分與含有中和酸性物質的鹼性物質反應和吸收，煙氣中顆粒性灰塵也被噴淋水吸收，煙氣出口 122排出的煙氣可以達到優良的排放標準。本實施例的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，一方面吸收低溫煙氣的餘熱(顯熱和潛熱)同時回收冷凝水而獲得優良的節能效果，另一方面還可以兼顧脫硝脫硫除塵和自動加鹼工藝，具有更優良的環保效益。
[0047]進一步地，為了減少餘熱利用系統的散熱損失，對煙氣餘熱回收的噴淋填料塔以及輸送管線等進行保溫。為了圖例簡明，實施例圖中為標出保溫。
[0048]綜上所述，本發明的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，具有如下優點:
[0049](I)本發明的一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，噴淋水通過大比表面積的填料與煙氣直接接觸換熱，顯著增加了氣液兩相的穩定的接觸換熱面積和接觸時間，顯著提高了氣液換熱的效率和穩定性，明顯降低了煙氣流動阻力，也明顯減少了噴淋水的壓力的噴淋水流量，基本消除了噴霧空塔技術的煙氣流動的偏流和渦流的影響，又避免了由此引起的塔體振動，從而增加塔的使用壽命，增強塔的安全可靠性，還可提高換熱冷凝水的溫度
5-20°C，從而一方面可明顯降低輸送煙氣的風機和輸送噴淋水的水泵的電功率，通常可節省風機和水泵的電功率30-50%甚至等多，另一方面還可提高提餘熱利用設備如熱泵的工作性能和工作範圍，獲得更優良的節能效益。
[0050](2)本發明還通過在煙氣進口管道上設置氧化劑分配器和向煙氣中加入氧化劑，以及在煙氣餘熱回收的噴淋填料塔中設置鹼液儲存空間和向噴淋水中自動加鹼中和煙氣中的酸性物質，填料塔中的大比表面積的填料還提供了酸性物質的反應和吸收的面積和時間，因而一方面經本技術處理的煙氣和冷凝水的排放更環保，煙氣中酸性物質幾乎可以達到零排放，另一方面也可以避免設備的腐蝕、結垢、堵塞等，在延長設備的可靠性和壽命的同時，也減少了檢修維修的成本，而且還明顯提高了設備的長期運行的餘熱利用效率。
[0051]實施例二
[0052]圖4為本發明實施例二的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔的結構示意圖。本實施例二與實施例一的不同是，實施例一的風機7與煙氣入噴淋填料塔的管道81相連接，而本實施例二的風機7與煙氣出噴淋填料塔的管道82相連接。實施例一的風機7中的輸送煙氣的溫度比較高但煙氣還未達到飽和，優點是輸送的煙氣不會結露而腐蝕較小，其不足是輸送的煙氣溫度較高則輸送效率會降低，而且溫度高還對設備帶來一些散熱的問題需要考慮。實施例二的風機7中的輸送煙氣的溫度比較低但煙氣已達到飽和，優點是輸送的煙氣溫度較低則輸送效率較高，也不需要特別考慮設備的散熱，其不足是輸送的煙氣存在結露和腐蝕，需要考慮電結緣保護和防腐蝕措施。
[0053]以上所述僅為本發明示意性的【具體實施方式】，並非用以限定本發明的範圍。為本發明的各組成部分在不衝突的條件下可以相互組合，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。
【權利要求】
1.一種用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔包括:噴淋填料塔主體(I)、噴淋組件(2)、填料(3)、除水器(4)、風機(7)、煙氣管道和氧化劑分配器(9)，其中: 所述噴淋填料塔主體(I)包括:噴淋填料塔外殼體(111)、噴淋填料塔中間隔板(112)、填料支撐板(113)和除水器支撐板(114)組成的噴淋填料塔主體結構件(11)，以及在噴淋填料塔主體結構件(11)上設置的噴淋填料塔主體接口 ； 所述噴淋填料塔主體接口包括:煙氣入口(121)、煙氣出口(122)、噴淋循環水出口(123)、噴淋循環水入口(124)、鹼液出口(125)、人孔(126)、鹼投入口(127)、噴淋水溢流口(128)、和上下連通組合接管(129)，所述人孔(126)包括用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔下部的儲鹼空間設備構件安裝檢修維護的下人孔(1261)、用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔中部的煙氣進入和儲存噴淋水空間設備構件安裝檢修維護的中人孔(1262)和用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔上部的填料和噴淋空間設備構件安裝檢修維護的上人孔(1263)，以便於噴淋填料塔主體內部設備構件的安裝和檢修、維護； 所述噴淋填料塔外殼體(111)為圓殼形殼體結構，由圓形筒體、上橢圓形封頭和下底組成，在噴淋填料塔外殼體(111)內從下至上設置有噴淋填料塔中間隔板(112)、填料支撐板(113)和除水器支撐板(114)，所述噴淋填料塔中間隔板(112)將噴淋填料塔外殼體(111)內腔分隔開為下部鹼液儲存空間(JY)和上部煙氣噴淋換熱空間(YQ)，噴淋填料塔中間隔板(112)承接上部煙氣噴淋換熱空間(YQ)的噴淋換熱的噴淋水，所述下部鹼液儲存空間(JY)和所述上部煙氣噴淋換熱空間(YQ)通過所述上下連通組合接管(129)連通以實現下部鹼液儲存空間(JY)的灌水和壓力平衡功能； 所述下部鹼液儲存空間(JY)用來儲存鹼液，所述鹼液用於中和從煙氣中冷凝的噴淋水中的酸性物質以保證排放的噴淋水合格排放，在所述下部鹼液儲存空間(JY)設置有鹼液出口(125)和鹼投入口(127)，鹼面或者鹼液從鹼投入口(127)投入，在下部鹼液儲存空間(JY)儲存的鹼液可根據檢測的噴淋水的酸鹼度和要求由鹼液出口(125)送至與噴淋循環水出口(123)和噴淋循環水入口(124)相連接的管道中以中和噴淋循環水中酸性物質達到排放和設備防腐的要求，在下部鹼液儲存空間(JY)還設置有下部人孔(1261)以便於檢修維護； 所述上部煙氣噴淋換熱空間(YQ)用來煙氣換熱，所述上部煙氣噴淋換熱空間(YQ)設置有填料支撐板(113)，填料支撐板(113)與噴淋填料塔外殼體(111)連接為一體，在填料支撐板(113)上放置有填料(3)，在填料(3)的上部設置有噴淋組件(2)，噴淋組件(2)上設置有連通至噴淋填料塔外殼體(111)外的噴淋循環水入口(124)，噴淋循環水入口(124)的接管與噴淋填料塔外殼體(111)連接為一體，在噴淋組件(2)上設置有除水器支撐板(114)，除水器支撐板(114)與噴淋填料塔外殼體(111)連接為一體，在除水器支撐板(114)放置有除水器⑷； 所述填料支撐板(113)的下部的噴淋填料塔外殼體(111)上設置有煙氣入口(121)，在煙氣入口(121)上連接煙氣入噴淋填料塔的管道(81)，在煙氣入噴淋填料塔的管道(81)上設置有氧化劑分配器(9)，將煙氣中NO氧化成N02的氧化劑從分配器(9)上設置的氧化劑入口(91)輸入，所述氧化劑選用臭氧或者過氧水； 所述煙氣入口(121)的下部的噴淋填料塔外殼體(111)上設置有噴淋循環水出口(123)，噴淋循環水從噴淋循環水出口(123)抽出，在噴淋循環水出口(123)和煙氣入口(121)之間的噴淋填料塔外殼體(111)上設置有噴淋水溢流口(128)，當與噴淋水(5)從噴淋組件(2)噴灑後經填料(3)中下落在填料(3)中與自下而上流動的煙氣進行換熱，煙氣的溫度降低而噴淋水(5)的溫度升高，同時煙氣中的水蒸汽被大部分冷凝，以及煙氣中的酸性物質被噴淋水(5)吸收並被加入到噴淋水(5)中鹼性物質中和為鹽，可經過處理後達標排放； 所述煙氣管道包括，與所述煙氣入口(121)相連接的煙氣入噴淋填料塔的管道(81)和與煙氣出口(122)相連接的煙氣出噴淋填料塔的管道(82)。
2.如權利要求1所述的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述噴淋填料塔中間隔板(112)在所述噴淋循環水出口(123)的附近局部下沉，既保證抽出噴淋水的水位同時也降低設備高度以降低成本。
3.如權利要求1所述的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述煙氣入口(121)為偏心設置，使得煙氣在填料中分布更為均勻，獲得更佳的換熱性能。
4.如權利要求1所述的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述噴淋組件(2)為自旋轉的噴淋結構，改善圓形區域的噴灑均勻性，所述自旋轉式的噴淋組件(2)是由多個旋轉噴淋管(21)、中心分配與旋轉支撐組件(22)和外連接管道(23)組成。
5.如權利要求1所述的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述填料(3)為波紋填料，波紋填料比表面積選用100-500m2/m3，波紋填料選用不鏽鋼或者塑料。
6.如權利要求1所述的用於煙氣餘熱回收的噴淋填料塔，其特徵在於，所述風機(7)與煙氣入噴淋填料塔的管道(81)或者煙氣出噴淋填料塔的管道(82)相連接。
【文檔編號】F28C1/00GK104174274SQ201410397395
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】謝正和, 孟繼安, 朱迎春, 王正興, 賈向東, 隋曉峰, 趙巖 申請人:北京源深節能技術有限責任公司