[发明专利]一种基于膜吸收的烟气余热回收系统

说明书

本发明属于燃气锅炉烟气余热回收利用和膜吸收技术领域，涉及一种基于膜吸收的烟气余热回收系统。本系统包括燃气锅炉、真空膜水分回收器、膜束换热器、间接换热器、空气预热器、供热管网、烟囱等；烟气通过真空膜水分回收器中的真空中空纤维膜束，将湿烟气中水蒸气与干烟气分离，分离后的干烟气依次通过间接换热器和空气预热器，通过余热将回水和空气加热，同时分离的水蒸汽进入膜束换热器，将阻水性中空纤维膜束中的一次加热回水进一步加热，送入锅炉或就近的二次管网用户，换热后的水蒸气被冷凝，可直接供锅炉补水。该系统能实现烟气的干湿分离，分离后的水蒸汽和干烟气所带热能均被高效利用，节约了水资源并减少了烟囱冒白烟的现象。

技术领域

本发明属于燃气锅炉烟气余热回收利用和膜吸收技术领域，特别涉及一种基于膜吸收的烟气余热回收系统。

背景技术

天然气的主要成分是甲烷，燃烧后会产生大量的水蒸气，由于排烟温度一般在180～250℃，水蒸气中的部分显热和全部潜热会随着排烟一起排放到大气中，造成热量流失和水资源浪费，为了减少能源浪费和节约水资源，对烟气余热进行深度热回收和水回收是十分必要的。

目前的余热回收方式有直接接触式换热和间接式换热，间接式换热由于占地面积大，换热热阻较大，换热不充分，且要求换热器要有较高的防腐能力。直接接触式换热虽然能充分的回收烟气的显热和大部分烟气的冷凝热，但是烟气与水换热后的水呈酸性，不能直接使用，造成大量水资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于膜吸收的烟气余热回收系统，由燃气锅炉、真空膜水分回收器、膜束换热器、间接换热器、空气预热器、一次网回水、一次网供水、烟囱以及一些附属的水泵、风机组成；

其中，燃气锅炉、真空膜水分回收器、间接换热器、空气预热器、烟囱依次连接，真空膜水分回收器和膜束换热器为一体连接，真空膜水分回收器中垂直分布的透水性真空中空纤维膜束与膜束换热器的腔体相通，阻水性中空纤维膜束水平分布于换热器的腔体中并且两边分别连接锅炉和一次网回水的管道，膜束换热器的冷凝水和空气预热器的预热空气通过管道进入锅炉。

所述燃气锅炉为一般中小型燃气锅炉，以燃气作为燃料，将热量传递到锅炉进水后，形成一次网供水进行供热。

所述真空膜水分回收器采用了中空纤维，中空纤维内部为真空，利用中空纤维膜两侧的压差，将锅炉出口的高温湿烟气进行干湿分离，脱湿后的烟气进入间接换热器，分离出的高温水蒸气进入膜束换热器。

所述膜束换热器由一种具有阻水性的中空纤维膜束组成，利用中空纤维膜束外侧的水蒸气冷凝放出的热量加热经过间接换热器初步加热后的一次加热回水，经过进一步加热后变成锅炉进水，而水蒸气冷凝形成的冷凝水可作为锅炉补水使用。

所述间接换热器为一个烟气与水换热的间接换热器，来自真空膜水分回收器的脱湿后高温烟气与一次网回水进行热量交换，一次网回水经过加热变成一次加热回水，随后进入膜束换热器，而干烟气经过换热降温后变成温度较低的脱湿后低温烟气，随后进入空气预热器。

所述空气预热器为一般的烟气与空气热量交换的间接换热器，脱湿后低温烟气中热量被传递到空气中，预热后空气进入锅炉进行燃烧，换热后的烟气进入烟囱随后被排放到大气中。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1.真空膜水分回收器具有将湿烟气进行干湿分离的特点，脱湿后的干烟气露点温度降低，后续进行换热时，能够保证在较低温度下不发生冷凝，有效解决了烟气余热回收要求防腐的问题。

2.分离出的高温水蒸气在膜束换热器中与一次网回水换热后冷凝，由于真空膜水分回收器和膜束换热器中两种膜的特性，水蒸气换热后形成纯净的冷凝水，可作为锅炉补水使用，有效解决了水资源浪费问题。

3.本发明提供的基于膜吸收的烟气余热回收系统不仅能够高效回收烟气余热，而且能够有效回收烟气中水分，具有提高锅炉热效率，节约水资源等优点。