一种双循环烟气冷凝处理器及方法
技术领域
本发明涉及锅炉低氮燃烧系统，尤其是涉及一种锅炉低氮燃烧系统中的双循环烟气冷凝处理器及方法。
背景技术
锅炉低氮燃烧烟气再循环系统，烟气回流时与风机进风口冷空气相遇，产生大量冷凝水，进入风机，造成风机锈蚀及轴承进水损坏，影响燃烧器的低氮燃烧。
采用高温烟气进行循环的方法减少冷凝水，也不理想，一方面，高温烟气带走大量热量，造成锅炉能效下降，另一方面，高温烟气参与低氮燃烧，效果不好，烟气温度低对低氮燃烧才更有利，实际运行效果，对冷凝水减少并无明显效果。
发明内容
本发明设计了一种双循环烟气冷凝处理器及方法，其解决的技术问题是：
（1）双循环处理烟气，如何使烟气充分冷凝的情况下，减少出口烟气水蒸汽含量;同时经过多次循环作用，使得充分进行水蒸气冷凝的烟气又一次提高了温度，相当于此温度下水蒸汽为不饱和状态，使得烟气再次遇冷冷凝时,需要降到较低的温度，才会出现水蒸汽的冷凝，大大减少风机中产生冷凝水的几率和容积，甚至一定温度范围内不会产生冷凝水，从而根本解决冷凝水对风机造成的损害。
（2）如何不必引用高温烟气，直接引用省煤器出口的低温烟气，经过重复利用烟气中的热量，不仅保证锅炉现有能效不被降低，反而可以适当提高锅炉能效。
（3）如何进风口冷空气经过升温，与烟气温差减小，相遇时产生的冷凝水很少或者在一定范围内不会产生冷凝水，保证风机不被损坏。
（4）如何较低温度的烟气参与低氮燃烧，对低氮燃烧效果十分有利，更可靠地使燃烧达到低氮的技术要求，达到环保的目的。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种双循环烟气冷凝处理器，包括第一冷凝箱（1）和第二冷凝箱（12），所述第一冷凝箱（1）内设有第一冷凝箱翅片管（3），所述第二冷凝箱（12）内设有第二冷凝箱翅片管（11），其特征在于：烟气依次进入所述第一冷凝箱（1）并从所述第一冷凝箱翅片管（3）的外壁流过进行第一次换热降温产生冷凝水，进入所述第二冷凝箱翅片管（11）内部进行第二次换热降温产生冷凝水，进入所述第一冷凝箱翅片管（3）内部进行换热升温，流出所述第一冷凝箱（1）；空气进入所述第二冷凝箱（12），流经所述第二冷凝箱翅片管（11）外壁，再流出所述第二冷凝箱（12），并与从所述第一冷凝箱（1）流出的烟气进入风机混合；所述第一次换热为所述第一冷凝箱翅片管（3）管外高温烟气与管内低温烟气进行的换热，所述第二次换热为所述第二冷凝箱翅片管（11）管内高温烟气与所述第二冷凝箱翅片管（11）管外低温空气进行换热。
优选地，还包括冷凝水收集箱（6），从所述第二冷凝箱翅片管（11）内部出来的烟气通过所述冷凝水收集箱（6）进入到所述第一冷凝箱翅片管（3）内部，所述冷凝水收集箱（6）位于所述第一冷凝箱（1）和所述第二冷凝箱（12）下方收集两者产生的冷凝水。
优选地，所述冷凝水收集箱（6）下部两块底板由两侧向中心倾斜利于冷凝水排出，其底部设有冷凝水收集箱出水管（8）。
优选地，所述第一冷凝箱（1）和所述第二冷凝箱（12）之间设有中间隔板（9）进行隔开，并且第二冷凝箱（12）上部空腔与第一冷凝箱翅片管（3）外部空间相连通。
优选地，所述第一冷凝箱（1）设有烟气入口法兰（4）供烟气进入所述第一冷凝箱（1）中。
优选地，所述第一冷凝箱（1）底部还设有第一冷凝箱出水管（7）。
优选地，所述第一冷凝箱翅片管（3）上端设有第一冷凝箱上管板（2），所述第一冷凝箱翅片管（3）下端设有下管板。
优选地，所述第二冷凝箱翅片管（11）上端设有第二冷凝箱上管板（13），所述第二冷凝箱翅片管（11）下端设有下管板。
优选地，所述第一冷凝箱（1）输出的烟气以及所述第二冷凝箱（12）通过烟气出口（19）输出，所述烟气出口（19）一部分位于所述第一冷凝箱（1）上，所述烟气出口（19）另一部分位于所述第二冷凝箱（12）上。
一种双循环烟气冷凝处理方法，包括以下步骤：烟气依次进入所述第一冷凝箱（1）并从所述第一冷凝箱翅片管（3）的外壁流过进行第一次换热降温产生冷凝水，进入所述第二冷凝箱翅片管（11）内部进行第二次换热降温产生冷凝水，进入所述第一冷凝箱翅片管（3）内部进行换热升温，流出所述第一冷凝箱（1）；
空气进入所述第二冷凝箱（12），流经所述第二冷凝箱翅片管（11）外壁，再流出所述第二冷凝箱（12），并与从所述第一冷凝箱（1）流出的烟气进入风机混合；
所述第一次换热为所述第一冷凝箱翅片管（3）管外高温烟气与管内低温烟气进行的换热，所述第二次换热为所述第二冷凝箱翅片管（11）管内高温烟气与所述第二冷凝箱翅片管（11）管外低温空气进行换热。
该双循环烟气冷凝处理器及方法具有以下有益效果：
（1）本发明巧妙利用烟气及进风口空气间的换热过程，既到达冷凝烟气中水蒸汽的目的，又不损失烟气中的热量，提高锅炉能效。
（2）本发明双循环及进风与烟气热量互换的设计方法，使得利用低温烟气，不损失能耗及烟气再循环低氮燃烧实现最佳效果得以兼顾，烟气利用达到最理想效果。
（3）本发明可以极大减少冷凝水带入风机，防止造成风机损坏。
附图说明
图1：本发明双循环烟气冷凝处理器的主视图；
图2：本发明的俯视图；
图3：本发明的后视图。
附图标记说明：
1—第一冷凝箱；2—第一冷凝箱上管板；3—第一冷凝箱翅片管；4—烟气入口法兰；5—第一冷凝箱烟气入口侧板；6—冷凝水收集箱；7—第一冷凝箱出水管；8—冷凝水收集箱出水管；9—中间隔板；10—冷凝水收集箱底板；11—第二冷凝箱翅片管；12—第二冷凝箱；13—第二冷凝箱上管板；14—第一冷凝箱烟气出口侧板；15—冷凝箱整体后板；16—第一冷凝箱前板；17—第二冷凝箱前板；18—第二冷凝箱上侧后板；19—烟气出口；20—冷凝水收集箱前板；21—整体下管板。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：
一种双循环烟气冷凝处理器，包括第一冷凝箱1和第二冷凝箱12，第一冷凝箱1内设有第一冷凝箱翅片管3，第二冷凝箱12内设有第二冷凝箱翅片管11，烟气依次进入第一冷凝箱1并从第一冷凝箱翅片管3的外壁流过进行第一次换热降温产生冷凝水，进入第二冷凝箱翅片管11内部进行第二次换热降温产生冷凝水，进入第一冷凝箱翅片管3内部进行换热升温，流出第一冷凝箱1；空气进入第二冷凝箱12，流经第二冷凝箱翅片管11外壁，再流出第二冷凝箱12，并与从第一冷凝箱1流出的烟气进入风机混合；第一次换热为第一冷凝箱翅片管3管外高温烟气与管内低温烟气进行的换热，第二次换热为第二冷凝箱翅片管11管内高温烟气与第二冷凝箱翅片管11管外低温空气进行换热。
还包括冷凝水收集箱6，从第二冷凝箱翅片管11内部出来的烟气通过冷凝水收集箱6进入到第一冷凝箱翅片管3内部，冷凝水收集箱6位于第一冷凝箱1和第二冷凝箱12下方收集两者产生的冷凝水。冷凝水收集箱6下部两块底板由两侧向中心倾斜利于冷凝水排出，其底部设有冷凝水收集箱出水管8。
第一冷凝箱1和第二冷凝箱12之间设有中间隔板9进行隔开，并且第二冷凝箱12上部空腔与第一冷凝箱翅片管3外部空间相连通。
第一冷凝箱1设有烟气入口法兰4供烟气进入第一冷凝箱1中。第一冷凝箱1底部还设有第一冷凝箱出水管7。第一冷凝箱翅片管3上端设有第一冷凝箱上管板2，第一冷凝箱翅片管3下端设有下管板。
第二冷凝箱翅片管11上端设有第二冷凝箱上管板13，第二冷凝箱翅片管11下端设有下管板。
第一冷凝箱1输出的烟气以及第二冷凝箱12通过烟气出口19输出，烟气出口19一部分位于第一冷凝箱1上，烟气出口19另一部分位于第二冷凝箱12上。
由此可见，本发明涉及的循环流程包括烟气流程和进风口空气流程。
a.烟气流程：低温烟气从第一冷凝箱烟的气入口法兰接口4进入，从第一冷凝箱翅片管3外壁流过，进入第二冷凝箱翅片管11内，从第二冷凝箱的翅片管11下端流出，进入冷凝水收集箱6，然后进入第一冷凝箱翅片管3内部，从第一冷凝箱翅片管3上部管口流出，从第一冷凝箱烟气出口19流入风机，与进风口空气混合。
b.进风口空气流程：空气从第二冷凝箱的通风长孔进入，流经第二冷凝箱翅片管11外壁，从第二冷凝箱出口流出，与流入烟气在风机内混合。
2、原理说明：从烟气流程中可以看出，参与循环的烟气经烟气入口法兰4接口流入，从第一冷凝箱翅片管3外壁流过，此时第一冷凝箱翅片管3内的烟气是经过整个冷凝循环的烟气，温度比较低，可以对其外壁的较高温烟气进行一次冷凝；然后烟气会从第二冷凝箱翅片管11内部流过，第二冷凝箱翅片管11的外部是进风口空气流过，空气温度与环境温度相同，第二冷凝箱翅片管11的烟气会被大范围降温冷凝，冷凝水会从管内壁流入冷凝水收集箱6，从冷凝水收集箱出水管8排出。进入冷凝水收集箱6的烟气再从第一冷凝箱下部翅片管口进入第一冷凝箱翅片管3内部，对第一冷凝箱翅片管3外壁流过的高温烟气进行降温冷凝，同时第一冷凝箱翅片管3管内的较低温度烟气本身会被再次加热升温，第一冷凝箱翅片管3管内烟气因为在较低温度已经冷凝过一次，所以烟气中水蒸汽含量较低，此时再次被升温，则烟气中的水蒸汽在升高的温度中处于不饱和状态，所以在烟气出口19与进风口空气混合时，温度稍微降低的情况下，是不会产生冷凝水的，只有温度降低到冷凝水收集箱那时的温度之下时，才会产生冷凝水。
进风口空气经过第二冷凝箱翅片管11外壁，对翅片管内部的烟气进行了降温冷凝，冷凝产生的热量被空气吸收，空气本身被加热，并在随后通过风机带入炉膛内，保证燃料产生的热量不损失，重新进入了锅炉的热交换过程，保证锅炉的热效率不被降低。同时，被加热的空气在冷凝器出风口与烟气相遇时，因为空气温度较高，与烟气的温差较小，降低了产生冷凝水的概率。
综上，双循环冷凝水处理器，在低氮燃烧烟气再循环中的应用，具有以下优点：
第一、最重要的是可以极大减少冷凝水带入风机，防止造成风机损坏。
第二、引低温烟气进入再循环燃烧，保证燃烧的低氮排放效果。
第三、将烟气中的热量及冷凝水的潜热充分利用，热量重新返回锅炉内部，参与到热交换当中，提高了锅炉的能效。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
