本實(shí)用新型涉及煙氣降溫及余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，主要針對垃圾焚燒或高溫氣化后溫度高于1000℃的高溫?zé)煔狻?/p>
背景技術(shù)：
垃圾焚燒是將垃圾經(jīng)預(yù)處理后直接送入焚燒爐，通入過量空氣進(jìn)行燃燒，因此傳統(tǒng)垃圾發(fā)電的焚燒爐中多為氧化氣氛，這種燃燒氣氛下，垃圾焚燒后的產(chǎn)物多為二氧化碳、金屬氧化物等。采用傳統(tǒng)的垃圾焚燒處理方式，焚燒后的煙氣溫度大都保持在800℃左右，目前針對垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生的高溫?zé)煔饫鋮s方式主要采用單級余熱鍋爐、換熱器或省煤器來實(shí)現(xiàn)，煙氣冷卻過程中會由于金屬氧化物的催化作用在250～450℃溫度區(qū)間內(nèi)重新低溫合成二惡英。
等離子體垃圾氣化是通過等離子體炬在爐內(nèi)產(chǎn)生高溫場，通過向爐內(nèi)通入少量的空氣，將送入爐內(nèi)的垃圾進(jìn)行氣化。由于等離子炬產(chǎn)生的高溫場能使等離子體氣化爐內(nèi)的溫度維持在1800℃，同時由于爐內(nèi)通入的空氣量少，因此垃圾經(jīng)氣化后的煙氣是主要以一氧化碳、氫氣、甲烷等為主的還原性氣氛，經(jīng)等離子體垃圾氣化爐出口的煙氣溫度基本維持在1200℃左右，因此傳統(tǒng)的煙氣急速冷卻方法對該等離子體垃圾煙氣的降溫方式便不再適用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用兩級串聯(lián)的降溫器聯(lián)合降溫的方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高溫?zé)煔獾募彼俳禍?，避免二惡英在低溫下再次合成，同時可以實(shí)現(xiàn)余熱回收利用。該方法利用該系統(tǒng)，可以使垃圾焚燒或高溫氣化后溫度高于1000℃的高溫?zé)煔獠粌H能在較短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度降至200℃以下，同時可以回收煙氣中的熱量用于供熱、發(fā)電。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
一種兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，其特征在于，包括一級降溫器、二級降溫器和蒸汽收集器，所述一級降溫器的進(jìn)氣口連接有煙氣進(jìn)口管道，所述一級降溫器的出氣口和二級降溫器的進(jìn)氣口之間連接有煙氣管道，所述二級降溫器的出氣口連接有排氣管道；所述一級降溫器內(nèi)設(shè)置有裝有冷卻介質(zhì)的換熱管束，所述換熱管束的一端伸出所述一級降溫器并連接所述蒸汽收集器，另一端伸出所述一級降溫器并連接冷源。
作為優(yōu)選地，所述二級降溫器內(nèi)設(shè)置有石灰乳噴射器，所述石灰乳噴射器通過石灰乳供給管道連接石灰乳儲槽，所述石灰乳供給管道上連接有壓縮泵。
作為優(yōu)選地，所述兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)還包括PLC控制系統(tǒng)，所述一級降溫器與所述冷源的連接處設(shè)置有電磁閥，所述電磁閥和所述壓縮泵分別連接所述PLC控制系統(tǒng)。
所述煙氣進(jìn)口管道、煙氣管道、排氣管道上分別布設(shè)有熱電偶，所述熱電偶連接所述PLC控制系統(tǒng)。
作為優(yōu)選地，所述冷卻介質(zhì)為水、空氣或油中的至少一種。
作為優(yōu)選地，所述二級降溫器的下端設(shè)置有灰斗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：
本實(shí)用新型采用兩級降溫系統(tǒng)首先將煙氣的溫度在一級降溫器中從1200℃降至800℃以下，再通過二級降溫器降至200℃以下。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)在極短的時間內(nèi)煙氣降溫的目的，而且可以回收余熱，用于供熱、發(fā)電。
一級降溫器采用的冷卻介質(zhì)在換熱管束內(nèi)，煙氣在換熱管束外實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煔獾姆墙佑|式逆流換熱，避免直接接觸式換熱帶來的后續(xù)煙氣處理量增大的問題；二級降溫器采用石灰乳噴射降低高溫?zé)煔獾臏囟?，一方面可以降低煙氣的溫度，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)中和煙氣中酸性氣體的作用，減小煙氣對后續(xù)處理設(shè)備的腐蝕性，最后經(jīng)與石灰乳反應(yīng)的酸性氣體生成的固體小顆粒會由于煙氣旋流運(yùn)動產(chǎn)生的離心力而甩向壁面，流入灰斗得以去除。本實(shí)用新型的兩級串聯(lián)降溫器組合的設(shè)計(jì)方式可以極大限度的降低對設(shè)備的損耗，同時可以將煙氣的余熱進(jìn)行回收利用。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本實(shí)用新型的一種兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1、一級降溫器；2、二級降溫器；3、蒸汽收集器；4、煙氣進(jìn)口管道；5、煙氣管道；6、排氣管道；7、換熱管束；8、冷源；9、石灰乳噴射器；10、石灰乳供給管道；11、石灰乳儲槽；12、壓縮泵；13、PLC控制系統(tǒng)；14、電磁閥；15、第一熱電偶；16、第二熱電偶；17、第三熱電偶；18、灰斗；19、壓縮機(jī)；20、蒸汽輪機(jī)；21、發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，下列實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，而不應(yīng)視為限制本實(shí)用新型的范圍。
參照圖1，根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，包括一級降溫器1、二級降溫器2和蒸汽收集器3，所述一級降溫器1的進(jìn)氣口連接有煙氣進(jìn)口管道4，所述一級降溫器1的出氣口和二級降溫器2的進(jìn)氣口之間連接有煙氣管道5，所述二級降溫器2的出氣口連接有排氣管道6；所述一級降溫器1內(nèi)設(shè)置有裝有冷卻介質(zhì)的換熱管束7，所述換熱管束7的一端伸出所述一級降溫器1并連接所述蒸汽收集器3，所述換熱管束7的另一端伸出所述一級降溫器1并連接冷源8。
以上實(shí)施例中，從等離子體氣化爐出來的煙氣通入一級降溫器，一級降溫器為換熱器、余熱鍋爐或省煤器中的至少一種，利用高溫?zé)煔庠趽Q熱管束外實(shí)現(xiàn)非接觸式逆流換熱，將煙氣的溫度由1200℃降至800℃以下，再將經(jīng)過第一降溫器后的煙氣通入二級降溫器，進(jìn)行進(jìn)一步地降溫，以達(dá)到煙氣降溫的效果。第一降溫器的換熱管束中的冷卻介質(zhì)吸收高溫?zé)煔獾臒崃亢?，變?yōu)檎羝占谡羝占?中，然后經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后連接蒸汽輪機(jī)20用于發(fā)電機(jī)21發(fā)電，或?qū)⒄羝占髦械恼羝苯佑糜诠?。由此不僅可以實(shí)現(xiàn)在極短的時間內(nèi)煙氣降溫的目的，而且可以回收余熱，用于供熱、發(fā)電。
根據(jù)本實(shí)用新型的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，所述二級降溫器2內(nèi)設(shè)置有石灰乳噴射器9，所述石灰乳噴射器9通過石灰乳供給管道10連接石灰乳儲槽11，所述石灰乳供給管道10上連接有壓縮泵12。
以上實(shí)施例中，二級降溫器是采用內(nèi)設(shè)石灰乳噴射器的方式，使石灰乳和煙氣實(shí)現(xiàn)直接接觸式的二次換熱過程。具體的，將經(jīng)過一級降溫器降溫之后的800℃煙氣由煙氣管道5通入二級降溫器中，煙氣自煙氣管道5切向進(jìn)入，形成旋流向上的運(yùn)動軌跡，通過噴射石灰乳，一方面高溫?zé)煔庖驅(qū)⑹胰橹械乃终舭l(fā)而迅速在2s內(nèi)降低溫度至200℃以下，另一方面堿性的石灰乳可與煙氣中的酸性氣體成分發(fā)生反應(yīng)，生成的固體小顆粒會由于煙氣的旋流產(chǎn)生的離心力而甩向二級降溫器的壁面，進(jìn)而被去除掉。
根據(jù)本實(shí)用新型的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，所述兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)還包括PLC控制系統(tǒng)13，所述一級降溫器1與所述冷源8的連接處設(shè)置有電磁閥14，所述電磁閥14和所述壓縮泵12分別連接所述PLC控制系統(tǒng)13。
以上實(shí)施例中，PLC控制系統(tǒng)13連接電磁閥14，通過控制電磁閥14的開關(guān)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的流量，完成煙氣的一次換熱過程；同時，PLC控制系統(tǒng)13連接壓縮泵12，通過控制壓縮泵12的壓力來調(diào)節(jié)二級降溫器的石灰乳噴射量，完成煙氣的直接接觸二次換熱過程，最終達(dá)到通過PLC控制系統(tǒng)控制煙氣降溫過程的持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。
根據(jù)本實(shí)用新型的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，所述煙氣進(jìn)口管道4、煙氣管道5、排氣管道6上分別布設(shè)有熱電偶，所述熱電偶連接所述PLC控制系統(tǒng)13。
煙氣進(jìn)口管道4上布設(shè)有第一熱電偶15，煙氣管道5上布設(shè)有第二熱電偶16，排氣管道6上布設(shè)有第三熱電偶17，第一熱電偶15、第二熱電偶16以及第三熱電偶17分別連接PLC控制系統(tǒng)13，通過PLC控制器實(shí)時監(jiān)測煙氣的溫度，并根據(jù)煙氣的溫度控制電磁閥12和壓縮泵14，使得高溫?zé)煔獗豢焖俳禍亍Ａ硗?，由于垃圾?jīng)等離子體氣化爐氣化后的煙氣為還原性，因此，本實(shí)施例的第一熱電偶15采用高純鉑金為負(fù)極、鉑銠合金為正極，保護(hù)管材質(zhì)為剛玉，該種材質(zhì)的熱電偶在還原性氣氛下的長期測溫區(qū)間保持在0～1300℃；與此類似的，第二熱電偶16以鎳鉻合金為正極，以鎳硅合金為負(fù)極，采用石墨為保護(hù)管材質(zhì)，該種材質(zhì)的熱電偶在還原性氣氛下長期測溫區(qū)間為0～900℃。
根據(jù)本實(shí)用新型的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，所述二級降溫器的下端設(shè)置有灰斗18。
以上實(shí)施例中，從等離子體氣化爐出來的高溫?zé)煔?，溫度?200℃左右，煙氣中除含有CH4、CO、H2等可用合成氣外，還含有SO2、NOX、HCl、HF、CO2等酸性氣體，將該煙氣經(jīng)過第一降溫器降溫后通入第二降溫器2中，第二降溫器2中的石灰乳噴射器噴射出的石灰乳為堿性，其與煙氣中的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)生成固體小顆粒，灰斗18用來接收固體小顆粒并去除固體小顆粒，
根據(jù)本實(shí)用新型的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)，所述冷卻介質(zhì)為水、空氣或油中的至少一種。
以上實(shí)施例中，冷卻介質(zhì)為水、空氣或油中的至少一種，可在換熱管束7中流動，高溫?zé)煔庠趽Q熱管束7外流動，實(shí)現(xiàn)非接觸式逆流一次換熱過程，冷去介質(zhì)吸收煙氣的熱量而變?yōu)檎羝?，并儲存于蒸汽收集器中用于發(fā)電或直接用于供熱，以達(dá)到煙氣余熱回收的效果。
根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種基于上述實(shí)施例的兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)的煙氣降溫和余熱回收方法，包括以下步驟：
步驟1，一次降溫：將從等離子體氣化爐出來的煙氣通過煙氣進(jìn)口管道通入第一降溫器中，所述煙氣在第一降溫器的換熱管束外流動，與換熱管束中的冷卻介質(zhì)逆向流動，實(shí)現(xiàn)非接觸式一次換熱過程，得一次降溫后的煙氣；
步驟2，余熱回收：在所述煙氣與所述冷卻介質(zhì)逆向流動的過程中，所述冷卻介質(zhì)吸收煙氣的熱量并轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽收集器收集所述蒸汽，并將收集的蒸汽用于發(fā)電或直接供熱，以完成煙氣預(yù)熱的回收；
步驟3，二次降溫：將所述一次降溫后的煙氣通入第二降溫器，實(shí)現(xiàn)二次換熱過程后排出的煙氣，即完成煙氣的降溫和余熱回收。
以上實(shí)施例中，從等離子體氣化爐出來的煙氣的溫度為1200℃左右，將其通入一級降溫器，一級降溫器為換熱器、余熱鍋爐或省煤器中的至少一種，利用高溫?zé)煔庠趽Q熱管束外實(shí)現(xiàn)非接觸式逆流換熱，將煙氣的溫度由1200℃降至800℃以下，再將經(jīng)過第一降溫器后的煙氣通入二級降溫器，進(jìn)行進(jìn)一步地降溫，已達(dá)到煙氣降溫的效果。第一降溫器的換熱管束中的冷卻介質(zhì)吸收高溫?zé)煔獾臒崃亢螅優(yōu)檎羝占谡羝占?中，然后經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后連接蒸汽輪機(jī)20用于發(fā)電機(jī)21發(fā)電，或?qū)⒄羝占髦械恼羝苯佑糜诠?。由此不僅可以實(shí)現(xiàn)在極短的時間內(nèi)煙氣降溫的目的，抑制了二惡英在低溫下再次合成，而且還可以回收余熱，用于供熱、發(fā)電。
根據(jù)本實(shí)用新型所提供的兩級煙氣降溫和余熱回收方法，步驟3中，所述二次換熱器中設(shè)置有石灰乳噴射器，所述一次降溫后的煙氣通過煙氣管道切向進(jìn)入二次換熱器，與石灰乳噴射器噴出的石灰乳直接接觸，完成對煙氣的直接接觸式的二次降溫，得到二次降溫后的煙氣。
以上實(shí)施例中，二級降溫器2是采用內(nèi)設(shè)石灰乳噴射器的方式，使石灰乳和煙氣實(shí)現(xiàn)直接接觸式的二次換熱過程。具體的，將經(jīng)過一級降溫器降溫之后的800℃煙氣由煙氣管道5通入二級降溫器中，煙氣自煙氣管道5切向進(jìn)入，形成旋流向上的運(yùn)動軌跡，通過噴射石灰乳，一方面高溫?zé)煔庖驅(qū)⑹胰橹械乃终舭l(fā)而迅速在2s內(nèi)降低溫度至200℃以下，另一方面堿性的石灰乳可與煙氣中的酸性氣體成分發(fā)生反應(yīng)，生成的固體小顆粒會由于煙氣的旋流產(chǎn)生的離心力而甩向二級降溫器的壁面，進(jìn)而被去除掉。
根據(jù)本實(shí)用新型所提供的兩級煙氣降溫和余熱回收方法，所述兩級煙氣降溫和余熱回收系統(tǒng)還包括PLC控制系統(tǒng)13，所述一級降溫器1與所述冷源8的連接處設(shè)置有電磁閥14，所述電磁閥14和所述壓縮泵12分別連接所述PLC控制系統(tǒng)13。
以上實(shí)施例中，PLC控制系統(tǒng)13連接電磁閥14，通過控制電磁閥14的開關(guān)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的流量，完成煙氣的一次換熱過程；同時，PLC控制系統(tǒng)13連接壓縮泵12，通過控制壓縮泵12的壓力來調(diào)節(jié)二級降溫器2的石灰乳噴射量，完成煙氣的直接接觸二次換熱過程，最終達(dá)到通過PLC控制系統(tǒng)控制煙氣降溫過程的持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。
本實(shí)用新型的兩級串聯(lián)降溫器組合的設(shè)計(jì)方式可以極大限度的降低對設(shè)備的損耗，同時可以將煙氣的余熱進(jìn)行回收利用。
雖然，本說明書中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。