CN101298021B - 气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法及装置 - Google Patents
气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法及装置，烟气经空气预热器进入烟气降温段进行预脱硫、并向脱硫液放出热量温度降低，然后进入脱硫段；脱硫液吸收烟气热量温度升至90℃～95℃后进入净烟气加热段和空气预热段再放热；装置的脱硫段下面直接连接烟气降温段，烟气降温段分别与净烟气加热段、空气预热段连接，空气预热段还与空气预热器连接，空气预热器与烟气降温段连接，脱硫段顶部出气口与净烟气加热段连接，空气预热段、净烟气加热段底部与沉降池连接，沉降池与脱硫段上部的喷淋装置连接。大幅度提高锅炉热效率的同时，空气预热器最低壁面温度大幅度升高，远离烟气酸露点。保障锅炉安全运行，杜绝了受热面酸露腐蚀的发生。
Description
技术领域：本发明涉及一种气体脱硫净化方法及装置，尤其涉及一种对锅炉烟气脱硫净化及热能综合利用的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法及装置。
背景技术：
石灰石湿法烟气脱硫装置是目前世界上商业化应用规模最大、脱硫效率最高、技术最为成熟的烟气脱硫装置。随着我国大量石灰石湿法烟气脱硫装置投入运行，脱硫装置已经成为除锅炉、汽轮机和发电机外燃煤电站运行的主要装置。在石灰石湿法烟气脱硫装置中：处理烟气温度一般在130℃～140℃。一方面，原烟气进吸收塔前，为了保证吸收塔的吸收效率，减少耗水量，需要对原烟气降温；而从吸收塔出来的净烟气去烟囱排放前，又需要升温来增强烟羽提升有利于污染物扩散，防止或减少对系统下游设备的腐蚀。为此，系统中专门设置了烟气再热器，利用进口的高温原烟气加热出口的净烟气。另一方面，100℃左右(或更高)的烟气进入吸收塔脱硫后向脱硫液放出大量的热，温度降至50℃左右，这部分热被吸收液带走而白白浪费掉。
目前湿法脱硫中的烟气再加热器主要有气-气换热器(简称GGH)、水-气换热器、蒸发式换热器和气-汽换热器等四种。它们的工作条件十分恶劣，如何克服烟气的腐蚀作用已经成为湿法脱硫装置的关键问题。对于进入吸收塔的原烟气和从吸收塔出来的净烟气，由于两者所含水份相差较大，所以，两种烟气的露点温度和腐蚀机理都存在相当大的差异。在目前使用的湿法脱硫(简称FGD)装置中，有许多不同形式的烟气再加热器，但是，所有这些换热器的一个共性特征是：受热面和部分受热面的壁面温度处于烟气酸露点以下，运行在强腐蚀环境中。所以为了避免设备腐蚀不得不广泛采用橡胶和增强树脂衬里及不 锈钢材料进行防腐，因此烟气再加热器的制造成本很高。即使这样，由于结露、堵灰现象无法避免，所以需增设清灰装置，有时甚至需停车清灰。
综上所述，目前的湿法脱硫工艺存在着两大缺陷。一方面，烟气脱硫后造成大幅度的温降。这部分热量被吸收液带走白白的浪费掉；另一方面，为了通过提高排烟温度来增强烟羽提升有利于污染物扩散，防止或减少对系统下游设备的腐蚀，在脱硫系统中设置了烟气再热器，即增加了设备投资，还由于结露、堵灰现象无法避免，需增设清灰装置，有时甚至需停车清灰。
发明内容：
为了克服目前运行的烟气脱硫方法存在着运行成本高、运行中容易出现结露、堵灰及设备腐饰现象严重等问题，本发明的目的是提供一种充分利用脱硫过程中热量、减少外设加热装置和加热工艺，降低烟气脱硫过程中的运行成本，防止结露现象的产生，延长设备的使用寿命的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法。
本发明的另一个目的是提供一种完成脱硫要求的同时，可将脱硫后烟气温降所放出的热量充分回收利用的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置。
本发明的第一个目的技术方案是以下述方式实现的：
一种气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法，其步骤为：烟气依次经空气预热器、除尘器后进入烟气降温段进行预脱硫，直接与脱硫液接触并向其放出热量温度降低，然后进入脱硫段；脱硫液与烟气接触并吸收其热量温度升至90℃～95℃，称热脱硫母液，热脱硫母液进入净烟气加热段和空气预热段；
进入脱硫段的烟气与脱硫液接触，充分传热、传质后，烟气向脱硫液放热，温度降至40℃～60℃，然后经除雾干燥进入净烟气加热段；脱硫液吸收烟气的热量并进入烟气降温段继续吸收烟气热量后进入净烟气加热段和空气预热段；
进入净烟气加热段的烟气与热脱硫母液接触，充分传热、传质，完成最后的脱硫；烟气被加热至80℃～90℃，经除雾后通过烟囱排出；
进入净烟气加热段的热脱硫母液直接与烟气接触并向其放热后温度降低，进入脱硫母液沉降池；
锅炉送风进入空气预热段后与热脱硫母液接触，热脱硫母液向锅炉送风放热，温度降至30℃～50℃后进入脱硫沉降池；锅炉送风向脱硫母液输送氧气的同时吸收热量，温度升高至60℃～80℃进入空气预热器；
所述进入沉降池的脱硫母液补充脱硫浆液后送到脱流段的喷淋装置；沉降池氧化区下部的石膏浆液送往脱水系统，分离液返回沉降池再利用；固体物利用石膏装置生产脱硫副产品——石膏。
实现上述气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法的装置，它包括烟气降温段、脱硫段、净烟气加热段、空气预热段和脱硫母液沉降池五部分，其特征在于：脱硫段下面直接连接烟气降温段，烟气降温段通过泥浆泵分别与净烟气加热段、空气预热段连接以便将脱硫母液送入净烟气加热段、空气预热段各自的喷淋装置中，空气预热段还与空气预热器连接以加热空气预热器的进口送风温度，除尘器出口通过脱硫风机与烟气降温段连接以便将烟气送至烟气降温段，脱硫段顶部出气口通过净烟气道与净烟气加热段连接，净烟气加热段顶部出气口与烟囱连接排放净烟气；空气预热段、净烟气加热段底部通过管道与沉降池连接以排放脱硫母液，沉降池通过循环浆泵、浆液循环管与脱硫段上部的喷淋装置连接以便将脱硫浆液送入。
所述空气预热器依次通过除尘器、脱硫风机、烟道与烟气降温段连接。
所述脱硫段、净烟气加热段、空气预热段上部均设有喷淋装置、除雾器。
所述在循环浆泵与沉降池、泥浆泵与净烟气加热段上部的喷淋装置之间均设有调节阀以调节液体的流量。
所述空气预热段也可采用管式换热器，热脱硫母液走管内，送风横向冲刷列管。
本发明提供一套完成脱硫要求的方法和装置的同时，可将脱硫后烟气温降所放出的热量充分回收，用于加热进入空气预热器进口送风的装置。它是将脱硫液作为传热媒质，在进行烟气脱硫传质过程的同时完成烟气向脱硫液的放热过程。较高温度的脱硫液通过与低温净烟气和锅炉送风直接接触放热降温，加热净烟气和进入空气预热器的送风。它既具有脱硫装置中的气-气换热器加热脱硫净烟气的功能，还可以将脱硫过程中回收烟气热量多余部分用于加热锅炉送风。由于装置采用了直接接触换热，不需要金属受热面，所以杜绝了受热面酸露腐蚀的发生，彻底解决了一直困扰着人们的腐蚀问题
本发明的积极效果是：本发明通过气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置对锅炉烟气进行脱硫处理，烟气由130～140℃降至80℃～90℃排出，温降达50℃～60℃，这部分热量大部分被回收利用于预热空气预热器的进口风温。大幅度提高锅炉热效率的同时，因为提高了空气预热器的入口风温而使其最低壁面温度大幅度升高，远离烟气酸露点。可有效地避免换热器的结露腐蚀，同时也避免了因结露而引起的堵灰，保障锅炉安全运行。由于采用了直接接触换热，不需要金属受热面，所以杜绝了受热面酸露腐蚀的发生，彻底解决了一直困扰着人们的腐蚀问题。
附图说明：
图一为本发明的装置流程示意图
具体实施方案
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
由图1可以看出：本气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置，它包括烟气降温段5、脱硫段4、净烟气加热段6、空气预热段16和脱硫母液沉降池 10五部分，其脱硫段4下面直接连接烟气降温段5、烟气降温段5通过泥浆泵7分别与净烟气加热段6、空气预热段16连接以便将脱硫母液送入净烟气加热段6、空气预热段16各自的喷淋装置3中，空气预热段16还与空气预热器15连接以加热空气预热器15的进口温度，空气预热器15通过脱硫风机11与烟气降温段5连接以便将烟气送至烟气降温段5并利用从脱硫段4下来的脱硫液进行预脱硫，脱硫段4顶部出气口通过净烟气道1与净烟气加热段6连接，净烟气加热段6顶部出气口与烟囱连接排放净烟气；空气预热段16、净烟气加热段6底部通过管道与沉降池10连接以排放脱硫母液，沉降池10通过循环浆泵8、浆液循环管14与脱硫段4上部的喷淋装置3连接以便将脱硫浆液送入。
由图1还可以看出：空气预热器15依次通过除尘器12、脱硫风机11、烟道13与烟气降温段5连接以便将烟气送入。
由图1还可以看出：脱硫段4、净烟气加热段6、空气预热段16上部均设有喷淋装置3、除雾器2以均匀分布脱硫液及除去烟气中水份。
由图1还可以看出：在循环浆泵8与沉降池10、泥浆泵7与净烟气加热段6上部的喷淋装置之间均设有调节阀9以调节液体的流量。
本发明的具体工艺路线为，首先，高温烟气经过除尘器12除尘，除尘器12出口高温烟气经脱硫风机11增压后进入烟气降温段5，沿塔向上直接与脱硫段4出来的喷淋脱硫液接触，充分传热、传质。此段，烟气进行预脱硫，并向脱硫液放出热量，温度降低，然后进入脱硫段；脱硫液吸收烟气热量温度升至90℃～95℃，称热脱硫母液，用专用泥浆泵7送到净烟气加热段6和空气预热段16。通过调节阀9来分配进入净烟气加热段6和空气预热段16的热脱硫母液量；
进入脱硫段4的烟气沿塔向上直接与塔顶喷淋的脱硫液接触，充分传热、传质。此段，烟气向脱硫液放热，温度降至50℃左右，然后经除雾器2干燥通过净烟气道1进入净烟气加热段6；脱硫液经喷淋装置3由塔顶喷出，吸收烟气 的热量温度升高进入烟气降温段5；
进入净烟气加热段6的烟气沿塔向上直接与由塔顶喷淋的热脱硫母液接触，充分传热、传质，完成最后的脱硫。此段，烟气被加热至80℃以上，经除雾器2气液分离后通过烟囱排出；热脱硫母液向烟气放热后温度降低，送往脱硫母液沉降池10。
锅炉送风进入空气预热段16，沿塔向上直接与由塔顶喷淋的热脱硫母液接触。热脱硫母液向锅炉送风放热，温度降至40℃左右，送往脱硫母液沉降池10；锅炉送风向脱硫母液输送氧气的同时吸收热量，温度升高至70℃左右，经除雾器2气液分离后进入锅炉空气预热器15；如果经空气预热段16预热的送风夹带脱硫浆液无法除净而影响空气预热器安全运行，可以用管式换热器替代空气预热段16。热脱硫母液走管内，送风横向冲刷列管。由于提高了锅炉空气预热器的进口风温，使得其受热面最低壁面温度有较大幅度的提高，远离烟气酸露点，可有效地避免换热器的结露腐蚀。同时，也避免了因结露而引起的堵灰，保障锅炉安全运行。
进入母液沉降池10的脱硫母液补充脱硫浆液后，经循环浆泵8通过浆液循环管14送到塔顶喷淋装置。母液沉降池氧化区下部的石膏浆液经泥浆泵7送往脱水系统。分离液返回制浆系统再利用；固体物可利用石膏装置生产脱硫副产品——石膏。整个脱硫过程中，通过各个管道上的调节阀9来调节不同部分所用脱硫液的量的大小。
Claims (6)
1.一种气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法，其步骤为：烟气依次经空气预热器、除尘器后进入烟气降温段进行预脱硫，直接与脱硫液接触并向其放出热量温度降低，然后进入脱硫段；
进入脱硫段的烟气与脱硫液接触，充分传热、传质后，烟气向脱硫液放热，温度降至40℃～60℃，然后经除雾干燥进入净烟气加热段；脱硫段的脱硫液吸收烟气的热量并进入烟气降温段继续与烟气接触并吸收其热量温度升至90℃～95℃，称热脱硫母液，热脱硫母液进入净烟气加热段和空气预热段；
进入净烟气加热段的烟气与热脱硫母液接触，充分传热、传质，完成最后的脱硫；烟气被加热至80℃～90℃，经除雾后通过烟囱排出；
进入净烟气加热段的热脱硫母液直接与烟气接触并向其放热后温度降低，进入脱硫母液沉降池；
锅炉送风进入空气预热段后与热脱硫母液接触，热脱硫母液向锅炉送风放热，温度降至30℃～50℃后进入脱硫母液沉降池；锅炉送风向热脱硫母液输送氧气的同时吸收热量，温度升高至60℃～80℃进入空气预热器。
2.根据权利要求1所述的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法，其特征在于：进入沉降池的脱硫母液补充脱硫浆液后送到脱硫段的喷淋装置；沉降池氧化区下部的石膏浆液送往脱水系统，分离液返回沉降池再利用；固体物利用石膏装置生产脱硫副产品——石膏。
3.一种用于权利要求1或2所述的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫方法的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置，它包括烟气降温段(5)、脱硫段(4)、净烟气加热段(6)、空气预热段(16)和脱硫母液沉降池(10)五部分，其特征在于：脱硫段(4)下面直接连接烟气降温段(5)，烟气降温段(5)通过泥浆泵(7)分别与净烟气加热段(6)、空气预热段(16)连接以便将脱硫母液送入净烟气加热段(6)、空气预热段(16)各自的喷淋装置(3)中，空气预热段(16)还与空气预热器(15)连接以加热空气预热器(15)的进口送风温度，空气预热器(15)依次通过除尘器(12)、脱硫风机(11)、烟道(13)与烟气降温段(5)连接以便将烟气送至烟气降温段(5)，脱硫段(4)顶部出气口通过净烟气道(1)与净烟气加热段(6)连接，净烟气加热段(6)顶部出气口与烟囱连接排放净烟气；空气预热段(16)、净烟气加热段(6)底部通过管道与母液沉降池(10)连接以排放脱硫母液，母液沉降池(10)通过循环浆泵(8)、浆液循环管(14)与脱硫段(4)上部的喷淋装置(3)连接以便将脱硫浆液送入。
4.根据权利要求3所述的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置，其特征在于：脱硫段(4)、净烟气加热段(6)、空气预热段(16)上部均设有喷淋装置(3)和除雾器(2)。
5.根据权利要求4所述的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置，其特征在于：在循环浆泵(8)与母液沉降池(10)、泥浆泵(7)与净烟气加热段(6)上部的喷淋装置之间均设有调节阀(9)以调节液体的流量。
6.根据权利要求5所述的气液接触式非相变中间媒质换热湿式脱硫装置，其特征在于：空气预热段也可采用管式换热器，热脱硫母液走管内，送风横向冲刷列管。
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