降模块17、外置盘管模块18、池式盘管模块23和循环水供水模块22 ;所述的外置盘管模块18布置在沉降模块17的下部，外置盘管模块18的外壁面上设有嵌入式螺旋盘管27，在外置盘管模块上布置有系统排污口 19和系统外循环水入口 20(参见图2);间壁式换热器的排污口 6以及降膜冷凝吸收器7的排水口 14分别通过管路与所述的沉降模块17连接；循环供水模块22通过循环水栗21和管路与加药高位水箱11相连；所述的嵌入式螺旋盘管内的外循环水与来自沉降模块17的污泥进行热交换；所述的间壁式换热器2沿着烟气流动方向布置，且与水平面倾斜5°?25°的夹角；所述的烟气分配器8采用引流板结构。
[0021]图2为本实用新型的一种外置盘管模块结构示意图。外循环水从系统外循环水入口 20流入外置盘管模块18的嵌入式螺旋盘管27内，在嵌入式螺旋盘管内外循环水与来自沉降模块17的污泥进行热交换，污泥被冷却至45-75°C后从系统排污口 19排出，外循环水升温后从嵌入式螺旋盘管出水口管路流向池式盘管模块23 ;其中外置盘管模块18中的螺旋盘管嵌入到模块的外壁面上，在模块外壁面上形成螺旋结构。图3为本实用新型的螺旋盘管结构示意图，这种嵌入方式有利于盘管与污泥之间的换热。
[0022]图4为本实用新型的一种降膜孔网的结构示意图，多个降膜孔网9中，相邻两个降膜孔网的间距范围为0.5?10cm，降膜孔网上的网孔呈均匀的菱形结构，菱形的两个锐角布置在竖直方向，菱形的两个钝角布置在水平方向。
[0023]本实用新型的工作过程和原理如下:
[0024]烟气尾气由系统烟气入口 1进入间壁式换热器2并与来自沉降换热器16的外循环水进行热交换，然后进入降膜冷凝吸收器7中，在降膜冷凝吸收器7内烟气经过烟气分配器8进行重新组织气流；循环水供水模块22通过循环水栗21将水送入加药高位水箱11中，在加药高位水箱11中水与脱硫药剂充分混合后依靠重力经管道流入布水器10中，布水器将水均匀分布到多个降膜孔网9上，在重力作用下水在降膜孔网上形成过冷水膜；来自间壁式换热器2内的烟气穿入降膜孔网时烟气与过冷水膜进行传热传质，然后较低温度的烟气经由挡水板12从系统烟气出口 13排出，实现了烟气与水之间的热交换以及水对烟气的净化处理；外循环水从外循环水入口 20进入外置盘管模块18的嵌入式螺旋盘管27内，含烟尘的污水从降膜冷凝吸收器的排水口 14排出并经管道流入沉降换热器16的沉降模块17中，沉降模块17将污水分离成清水和污泥，污泥在外置盘管模块18内与嵌入式螺旋盘管内的外循环水进行间接换热，污泥温度降低后从排污口 19排出，清水则以溢流的形式进入池式盘管模块23内，在池式盘管模块内清水与来自外置盘管模块18的外循环水进行间接换热，清水温度降低后流入循环水供水模块22内，实现了内循环水的一个循环；外循环水与污泥进行热交换后实现第一次升温至35-55°C，然后外循环水流入池式盘管模块23内与清水进行热交换后实现第二次升温至45-65°C，最后外循环水流入间壁式换热器2内与烟气进行热交换后实现第三次升温至70°C以上，然后较高温度的外循环水经由系统的外循环水出口 5流出，实现对外界的供热。
[0025]针对含尘、含硫份较高的烟气，可以通过增加降膜孔网数量的技术方案，也可通过再串联一套降膜冷凝吸收器及配套的加药高位水箱等的具体形式，采用两级降膜冷凝吸收器技术方案，仍然可以高效地实现烟气的热能回收以及除尘、净化。
[0026]在燃煤锅炉与工业等领域中，对含尘的烟气(或废气)进行除尘处理后，仍有少量的微小颗粒烟尘随着烟气尾气排出，在烟气尾气深度除尘方面，现有的喷淋式除尘方式面临的最大问题是:从技术上说，循环水在喷头上以射流喷淋的方式形成小液滴(或小雾滴)，为了形成小液滴喷头小孔应足够小，那么在循环水自身含少量污泥及喷头外含烟尘的烟气尾气长期作用下，喷头小孔易发生堵塞而失去喷淋能力；从经济性上说射流喷淋形成小液滴的过程将需要较大的栗功耗，设备的长期运行费用较高。为此本实用新型的系统中采用布水器和降膜孔网的结构方案，相应地选用形成水膜而非喷淋液滴与烟气进行相互作用。布水器的布水原理是水在重力势能的作用下以水溢流的原理分配到降膜孔网组上；本实用新型的系统中选择了竖直布置的降膜孔网组方案，因此当水在顶部均匀地分配到孔网上，控制水量足够小以至于避免在孔网形成水帘，根据孔网的菱形结构特点提出了菱形锐角上下布置的技术方案，在水沿着孔网的某根网线流淌过程中，当遇到下一个菱形结构时，水在重力、表面张力以及自身流动惯性的共同作用下，会从下一个菱形结构的两个锐角分开并沿着网线分流，多个菱形结构的孔网如此流动时，实现了水膜较好地覆盖孔网的网线而又不会堵塞菱形结构，形成了沿着孔网网线的降膜过程，同时水膜在向下流淌的过程并不是沿着重力方向直接流淌，而是沿着网线流淌，这种水膜的流动形式增加了水与烟气尾气的接触时间，有利于除尘、热交换和脱硫。
[0027]由于烟气尾气在经过每个降膜孔网时，气流被重新组织后穿过孔网的小孔，然后气流有重新混合后进入下一个降膜孔网组，实现了烟气与网线上的水膜充分接触实现水膜对烟气冷凝、吸收烟尘和吸收SOx的效果，在SOx和烟尘的降膜吸收过程中吸收的阻力在烟气侧，所以气流经多层小孔的重新组织和再吸收后，烟气的净化效果较好；水吸收SOx后，SOx与水中的脱硫药剂(如NaON、CaO等)相互作用，消除了不利于烟气脱硫的酸性，由于不断地吸收烟尘和SOx，在水流淌至降膜冷凝吸收器底部时变成了污水，将污水引入沉降换热装置或小型沉降池内进行污泥沉降，由于污泥所带热量较多，因此使污泥与外循环水进行热交换降温后排出，排出的污泥可以作为化肥等工业原料。
[0028]此外，本实用新型中选用了间壁式换热器对烟气进行初级冷却而未采用直接降膜或喷淋法进行余热回收，主要原因是较高温度的低温烟气尾气中的相对湿度非常低，如果让烟气尾气和水直接接触，必然导致水吸热蒸发，使得烟气尾气中的总焓基本不发生变化，但是烟气中较高温度的显热热能转变为了相对较低温度的潜热热能，回收较低温度的热能的再利用价值较低。而采用间壁式换热器后，烟气尾气中的绝大部分较高温度的显热热能能够有效地被回收，如此设置间接换热和直接换热串联的方式实现了烟气尾气热能的阶梯式回收，同时由于燃煤烟气尾气中SOx浓度较高，在间壁式换热器上将较高浓度的SOx凝结吸收并直接排入沉降换热装置中，避免了水膜因吸收过量的SOx而需要较多的脱硫药剂，有效地降低了脱硫成本。
【主权项】
1.一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于，该系统包括加药高位水箱(11)、间壁式换热器⑵、至少一级降膜冷凝吸收器(7)和沉降换热器(16);所述的间壁式换热器(2)上设有系统烟气入口(1)和系统外循环水出口(5)，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器(7)相连；所述的沉降换热器(16)布置在降膜冷凝吸收器(7)的下面；每级降膜冷凝吸收器(7)内沿烟气流向依次布置烟气分配器(8)、多个降膜孔网(9)、挡水板(12)和系统烟气出口(13)，在降膜孔网(9)上部布置有布水器(10);所述的加药高位水箱(11)布置在布水器(10)的顶部；所述的沉降换热器(16)含有沉降模块(17)、外置盘管模块(18)、池式盘管模块(23)和循环水供水模块(22);所述的外置盘管模块(18)布置在沉降模块(17)的下部，外置盘管模块(18)的外壁面上设有嵌入式螺旋盘管(27)，在外置盘管模块上布置有系统排污口(19)和系统外循环水入口(20);间壁式换热器(2)的排污口(6)以及降膜冷凝吸收器(7)的排水口(14)分别通过管路与所述的沉降模块(17)连接；循环供水模块(22)通过循环水栗(21)和管路与加药高位水箱(11)相连。2.根据权利要求1所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于:所述的间壁式换热器(2)沿着烟气流动方向布置，且与水平面倾斜5°?25°的夹角。3.根据权利要求1所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于:所述的烟气分配器(8)采用引流板结构。4.根据权利要求1、2或3所述的一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，其特征在于:所述多个降膜孔网(9)中，相邻两个降膜孔网的间距范围为0.5?10cm，降膜孔网上的网孔呈均匀的菱形结构，菱形的两个锐角布置在竖直方向，菱形的两个钝角布置在水平方向。
【专利摘要】一种含尘烟气冷凝热能回收与烟气净化一体化系统，属于含尘烟气与废气的热能回收与深度净化技术领域。该系统包括加药高位水箱、间壁式换热器、降膜冷凝吸收器和沉降换热器。间壁式换热器上设有系统烟气入口和系统外循环水出口，间壁式换热器通过烟气管路与降膜冷凝吸收器相连；沉降换热器布置在降膜冷凝吸收器的下面；在降膜孔网上部布置有布水器。本实用新型集含尘烟气与尾气的余热高效回收、除尘和烟气脱硫净化等于一体，不涉及循环水喷淋部件，无需外部温度控制装置，可直接将烟气尾气调节到湿法脱硫的最佳条件，实现了烟气尾气的高效降膜脱硫；具有系统运行可靠、能耗少、烟气流动阻力小、深度脱硫和除尘成本低等优点。
【IPC分类】B01D53/50, B01D47/00, F23J15/06, F23J15/04, B01D53/78
【公开号】CN205032022
【申请号】CN201520639418
【发明人】王随林, 李成
【申请人】北京建筑大学, 北京京大深能科技有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年8月21日