[发明专利]混合气体加湿的低氮高效烟气潜热利用系统

说明书

本发明提出了一种混合气体加湿的低氮高效烟气潜热利用系统。包括烟气余热回收塔、混合气体加湿塔、热网回水换热器。不再循环烟气首先进入烟气余热回收塔的高温烟气—中介循环水换热段进行显热交换，经过显热交换的烟气经中温烟气—中介循环水换热段回收烟气冷凝潜热，实现了对烟气余热的梯级回收利用，回收效率更高。由于在显热回收机构中仅用于回收烟气中的显热，对换热器防腐能力要求较低，因此可减少烟气余热回收成本。混合气体加湿塔可大幅度提高混合气体带入锅炉的水蒸气含量，从而提升烟气中水蒸气分压力，进而提高烟气的水露点温度，实现高喷淋水温度回收烟气冷凝潜热。同时混合气体可以起降低燃烧温度、改变炉膛内流场、低氮燃烧的作用。

技术领域

本发明涉及烟气余热回收技术领域，特别地涉及一种混合气体加湿的低氮高效烟气潜热利用系统。

背景技术

2017年，我国天然气能源消耗量为2373亿立方米，同比增长15.3％。仅对北京市而言，在2017年间天然气总消耗量为160亿立方米。其中，在“煤改清洁能源”及“煤改气”的政策引导下，北京市在供暖季期间燃气供热比例达到了97％。同时，为了解决雾霾天气所带来的民生问题，北京市已在2017年4月4日实行了新的锅炉排放标准。助燃空气及燃气加湿使带入锅炉的水含量上升，从而提升了烟气中水蒸气分压力，进而提高烟气的水露点温度。当烟气水露点温度提升后，在直接接触式换热器中，烟气在较高的温度开始释放汽化潜热，相对于当烟气温度降到更低时，可以回收更多的烟气余热。同时，空气加湿可以起到低氮燃烧的作用。当锅炉助燃空气与燃气加湿时，一方面由于水的含量上升，空气中的氮与氧的浓度势必会下降，可以有效改变空气成分；另一方面，助燃空气进入锅炉燃烧时带入的水含量增多，会降低燃烧温度，改变燃烧室内流场，影响火焰的形态和传播特性，同时利于减缓NO_X生成速率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：(1)如何在热网回水温度高于烟气露点问的情况下实现烟气潜热回收；(2)降低燃气锅炉氮氧化物的排放。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合气体加湿的低氮高效烟气潜热利用系统，包括烟气余热回收塔、混合气体加湿塔、热网回水换热器，其特征在于：助燃空气、燃气以及再循环烟气在混合气体加湿塔中加湿后进入锅炉内继续燃烧，不再循环烟气经烟气余热回收塔降温除湿后排出；所述烟气余热回收塔从下到上包括高温烟气—中介循环水换热段和中温烟气—中介循环水换热段。

进一步，在所述混合气体加湿塔中，再循环烟气、助燃空气、燃料气的混合气体与所述中介循环水逆流直接接触换热，最终充分混合达到饱和状态，饱和混合气体经第一除雾网除去水雾后通入燃气锅炉内燃烧。

进一步，所述中介循环水自所述混合气体加湿塔顶部的第一喷淋装置喷入，被所述混合气体加热后落入所述混合气体加湿塔底部并从底部排水口排出，并通入第一热网回水换热器与热网回水换热。

进一步，在所述高温烟气—中介循环水换热段中不再循环烟气与中介循环水逆流直接接触热质交换降温加湿后变为饱和烟气并继续上升进入所述中温烟气—中介循环水换热段。

进一步，在所述中温烟气—中介循环水换热段中所述饱和烟气与中介循环水逆流热质交换降温除湿变为低湿烟气经所述中温烟气—中介循环水换热段顶部的第二除雾装置除去水雾后，排入大气。

进一步，中介循环水在第二热网回水换热器处与热网回水逆流换热，降温后的低温中介循环水自中温烟气—中介循环水换热段顶部一侧第二喷淋装置喷入，被不再循环烟气加热后的高温中介循环水落入烟气余热回收塔底部；所述落入烟气余热回收塔底部的高温中介循环水自底部排水口排出后分为两股，一股自高温烟气—中介循环水换热段底部第三喷淋装置喷入，被不再循环烟气加热后的高温中介循环水落入烟气余热回收塔底部；另一股高温中介循环水经第二热网回水换热器与热网回水换热后通入中温烟气—中介循环水换热段。

进一步，所述第一喷淋装置为锥形大雾化角度的雾化喷头。