[发明专利]高效直接接触式高温水加热器

说明书

本发明涉及一种NO_x排放量极低的高效直接接触式水加热器，其中，从加热器壳体流出的烟气由第二填料进一步冷却，从而进一步从中抽取显热和潜热；燃烧空气在与天然气混合前在第三填料中预热和加湿，从而大大降低NO_x排放量，同时提高热效率而获取燃料总热值。

1981年6月29日公告的法国专利No．81 12770涉及一种处理燃烧天然气的锅炉的烟气的系统，1988年9月6日公告的法国专利No．88 11 651涉及用于直接接触式加热器的原理。它们是最接近的现有技术，它们在一系统中设置第二和第三填料，该系统用作一水蒸气泵，从而处理一锅炉出口处的烟气并进一步处理该锅炉进口处的燃烧空气。所述系统用一交换装置交换热量和凝结水，从而加湿、加热干冷的燃气。

本发明的目的在于提供一种改进的燃气水加热器，其可大大降低其NO_x排放量，并通过提高燃烧产物的露点进一步提高热效率。

本发明的一个特征是提供一种其NO_x排放量降低的燃气直接接触式水加热器，其中，在主锅炉壳体的废气的下游设置第二填料进一步降低废气的温度，并在一闭合回路中使用经第二填料生成的热水预热和加湿与供应给该锅炉的燃气混合的周围空气。

本发明的另一个特征是在一锅炉供气塔中设置第三填料，用从第二填料收集的热水喷射第三填料而预热、加湿周围空气，从而把NO_x排放量大大降低到在3％O₂下约为5-10ppm，而燃烧产物的露点大大提高。

按照上述特征，从广义上说，本发明提供一种燃气直接接触式水加热系统，包括第一壳体，该壳体包括一圆周侧壁、一闭合底端壁和一与其顶端部连通的烟道。该壳体中有排水装置与由热交换元件构成的第一填料装置对应。第一壳体的边上在第一填料装置的下方有一燃烧器。一燃气供应管与该燃烧器连接而把燃气供应给该燃烧器。一燃烧空气供应管与该燃烧器连接。燃烧器下方有水收集装置用来收集热水。另一些壳体中有另一些由热交换元件构成的填料装置。这另一些填料装置的上方有排水装置用作与燃气混合的湿润空气源，以便在燃烧时提高燃烧产物的露点和降低NO_x排放量。这些壳体中在填料装置的下方有水收集装置收集渗过填料装置的水。第一管道装置用来对流从第一壳体的水收集装置流出的热水。另一些管道装置用来对流从其他壳体装置流出的水。

下面结合附图说明本发明的优选实施例，附图中：

图1为按照本发明构造的一NO_x排放量极低的高效直接接触式水加热系统的示意图；

图2为燃烧产物的湿度测量图，示出使用本发明燃气直接接触式水加热系统所获得的效率；

图3为该高效水加热系统的另一实施例的示意图；

图4为本发明高效水加热系统的又一实施例的示意图。

各附图、特别是图1示出本发明燃气直接接触式水加热系统的一实施例10。该系统10包括一直接接触式水加热器11，该水加热器包括一细长形直立壳体12，该壳体包括一具有一底端壁13的圆周侧壁，该壳体的顶端的中心有一开口，该开口形成供烟气流出的出口，这在下文说明。用作排水装置的喷嘴15在该壳体中位于由热交换元件17构成的主填料16的上方，这些热交换元件可为公知的一段段空心金属管。

一气体燃烧器18与圆筒形壳体12的侧壁连接而把火焰引向燃烧室19中填料下方。该燃烧器18最好装有一供应天然气之类的燃气和新鲜空气的辅助喷嘴18’，以便防止燃烧器的火焰由于使用与燃气混合的水饱和空气而熄灭。壳体12的底端部有一水收集装置或水槽20，收集从喷嘴15喷出、在壳体12中下落过程中因渗过被火焰和在填料中上升的烟气加热的填料而被加热的水。

第二圆筒形壳体21中有由热交换元件构成的第二填料22，从出口14流出的高热燃烧气体经一管道23引入第二填料22下方后流过该第二填料。这些气体受一位于第二填料上方的喷嘴24喷到第二填料上的冷水的冷却。受水和填料冷却的该高热气体在第二填料22中上升后从烟道25排出。水被加热后收集在第二圆筒形壳体21底部的水收集装置或水槽26中。从烟道25排出的气体大大冷却，从而该系统的效率提高。