CN102580469A - 烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法及装置，从解吸塔（1）塔顶出来的解吸汽从一级冷凝器（2）上部进入一级冷凝器的管程，从吸收塔出来的40℃低温烟道气走一级冷凝器（2）壳程，解吸汽被冷却并部分冷凝，烟道气从40℃被加热到80℃去烟囱排放；从一级冷凝器（2）出来的含有二氧化硫和水蒸汽的饱和气体进入二级冷凝器（3）的管程，在二级冷凝器（3）内二氧化硫气体和冷凝水被冷却到后续工段的指定温度。本发明用解吸塔塔顶的解吸汽加热吸收塔的低温烟道气，节省低温烟道气加热所需的能量，同时降低冷凝器冷却水用量，设备制造成本低，能量利用效率高，降低了烟气脱硫的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫的方法及装置，特别是烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法及装置。
背景技术
目前低浓度SO2烟气脱硫重要工艺方法为有机胺吸收法，有机胺吸收工艺以有机胺的水溶液为吸收剂。该工艺需要将二氧化硫从有机溶液中解吸出来，以便吸收剂重复使用，降低脱硫成本。
随着节能和环保要求的提高，许多小型火电厂和小型冶炼厂将逐步淘汰。进而火电厂和冶炼厂向大型化装置方向发展，现在火电厂和冶炼厂的脱硫装置也向大型化发展，工艺系统中的蒸汽量和烟道气量巨大，在低碳节能的今天，如何进行能量的综合平衡对节能减排具有重要意义。
以有机胺溶液吸收工艺典型操作为例，从吸收塔出来的烟道气温度大多为40℃～60℃，从解吸塔塔顶出来解吸汽主要成分是饱和的水蒸汽，温度在110℃左右，其中二氧化硫含量一般小于10%，解吸汽在常压或微正压的条件下冷却到40℃左右，大量的水蒸汽冷凝为液态水，二氧化硫则为不凝性气体，通过分离器实现水蒸汽和二氧化硫的分离。
烟道气在大气中的排放温度需要在80℃以上，才能有利于烟道气在空气中的扩散，保证周边空气环境质量。现在通常的处理方法是将加热到一定温度的热空气与40℃的烟道气混合后一起从烟囱排到大气中。
在二氧化硫气体解吸过程中，需要将大量的解吸汽冷却到40℃左右，冷凝液（主要是水）重新回到塔内进行回流，分离回收的二氧化硫进入后续的工段。为了冷凝冷却解吸汽需要消耗大量的冷却水，根据冷却水出口温度的高低，通常回收一吨二氧化硫需要消耗冷却水300～600吨左右。
现有的工艺方法中，一方面加热大量的热空气将40℃左右的烟道气升温到80℃以上排放，消耗能量；另一方面解吸汽冷凝过程中消耗大量的冷却水，如果将解吸汽和低温烟道气的能量进行综合平衡，则可以节省加热低温烟道气的能量同时降低解吸过程中冷却水的消耗，达到能量综合利用、节能减排的目标。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法及装置，该方法及装置综合平衡烟气脱硫过程中低温烟道气与解吸汽的能量，能量利用效率高，能耗低，解决现有工艺中存在的能量利用率低的技术问题。
本发明的技术解决方案是：该能量综合平衡的工艺方法包括以下步骤：首先，从解吸塔塔顶出来的解吸汽从一级冷凝器上部进入一级冷凝器的管程，从吸收塔出来的40℃低温烟道气走一级冷凝器壳程，解吸汽被冷却并部分冷凝，烟道气从40℃被加热到80℃去烟囱排放；其次，从一级冷凝器出来的含有二氧化硫和水蒸汽的饱和气体进入二级冷凝器的管程，在二级冷凝器内二氧化硫气体和冷凝水被冷却到后续工段的指定温度；最后，从二级冷凝器管程出口出来的冷凝水和二氧化硫气体进入气液分离器，从气液分离器上部出来的二氧化硫气体去后续工段，从气液分离器下部出来的冷凝水回到解吸塔。
其中，烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置包括一级冷凝器和二级冷凝器及气液分离器，解吸塔的塔顶经解吸汽管连接一级冷凝器的管程，一级冷凝器壳程上连接低温烟道气进气管和低温烟道气出气管，一级冷凝器的管程出口连接饱和蒸汽管与二级冷凝器的管程连接，二级冷凝器壳程上连接进水管和出水管，二级冷凝器的管程出口经气水混合管连接气液分离器，气液分离器顶部经二氧化硫气管连接后续工段，气液分离器底部经冷凝水管连接解吸塔。
其中，一级冷凝器和二级冷凝器为列管式固定管板换热器或其他形式的间壁式换热器。
其中，一级冷凝器的换热管管外焊有翅片增加烟气有效换热面积。
其中，一、二级冷凝器可以垂直或卧式安装。
其中，一级冷凝器为耐蚀不锈钢制造。
其中，二级冷凝器的壳程筒体由碳钢材料制造，二级冷凝器的管板在管程一侧衬6～10毫米的耐蚀不锈钢材料，采用复合或堆焊方式在管板衬耐蚀不锈钢材料，管程封头和管程筒体直管段采用耐蚀不锈钢材料制造。
其中，二级冷凝器管程法兰采用碳钢制造，密封面采用复合或堆焊方式衬耐蚀不锈钢材料。
脱硫解吸时，从解吸塔塔顶出来的解吸汽进入一级冷凝器管程，与来自壳程的烟道气进行换热，解吸汽被冷却并部分冷凝，40℃的低温烟道气被加热到80℃以上；从一级冷凝器出来的含有二氧化硫、饱和水蒸汽、和冷凝水的解吸汽进入二级冷凝器的管程，二氧化硫气体和水蒸汽被冷却冷凝到后续工段的指定温度，从二级冷凝器管程出来的冷凝水和二氧化硫气体进入气液分离器，从气液分离器上部出来的二氧化硫气体去后续工段，从气液分离器下部出来的冷凝水回到解吸塔内。
本发明具有以下优点：1、在一级冷凝器中，解吸汽被冷却并部分冷凝，同时加热低温烟道气，用解吸塔塔顶的解吸汽加热吸收塔的低温烟道气，节省低温烟道气加热所需的能量，同时降低冷凝器冷却水用量；2、在二级冷凝器中，解吸汽走管程，保证二级冷凝器的部分部件可以使用低成本的碳钢制造，降低设备的制造费用。
附图说明
图1为本发明的装置方框示意图。
图中：1 解吸塔，2 一级冷凝器，3 二级冷凝器，4 气液分离器，5解吸气管，6低温烟道气进气管，7低温烟道气出气管，8饱和蒸汽管，9冷却水进水管，10冷却水出水管，11气水混合管，12二氧化硫气管，13冷凝水回流管。
具体实施方式
如图1所示，能量综合平衡装置包括一级冷凝器2和二级冷凝器3及气液分离器4，解吸塔1的塔顶经解吸汽管5连接一级冷凝器2的管程，一级冷凝器2的壳程上连接低温烟道气进气管6和低温烟道气出气管7，一级冷凝器2管程出口连接饱和蒸汽管8，饱和蒸汽管8连接二级冷凝器3的管程，二级冷凝器3壳程上连接冷却进水管9和冷却水出水管10，二级冷凝器3的管程出口经气水混合管11连接气液分离器4，气液分离器4顶部经二氧化硫气管12连接后续工段，气液分离器4底部经冷凝水管13连接解吸塔1。
其中，一级冷凝器2和二级冷凝器3为列管式固定管板换热器或其他形式的间壁式换热器。
其中，一级冷凝器2的换热管管外焊有翅片增加烟气有效换热面积。
其中，一、二级冷凝器可以垂直或卧式安装。
其中，一级冷凝器2为耐蚀不锈钢制造。
其中，二级冷凝器3的壳程筒体由碳钢材料制造，二级冷凝器3的管板在管程一侧衬6～10毫米的耐蚀不锈钢材料，采用复合或堆焊方式在管板衬耐蚀不锈钢材料，管程封头和管程筒体直管段采用耐蚀不锈钢材料制造。
其中，二级冷凝器3管程法兰采用碳钢制造，密封面采用复合或堆焊方式衬耐蚀不锈钢材料。
烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法是：首先，从解吸塔1塔顶出来的解吸汽从一级冷凝器2上部进入一级冷凝器的管程，从吸收塔出来的40℃低温烟道气走一级冷凝器2壳程，解吸汽被冷却并部分冷凝，烟道气从40℃被加热到80℃去烟囱排放；其次，从一级冷凝器2出来的含有二氧化硫和水蒸汽的饱和气体进入二级冷凝器3的管程，在二级冷凝器3内二氧化硫气体和冷凝水被冷却到后续工段的指定温度；最后，从二级冷凝器3管程出口出来的冷凝水和二氧化硫气体进入气液分离器4，从气液分离器4上部出来的二氧化硫气体去后续工段，从气液分离器4下部出来的冷凝水回到解吸塔。
Claims (8)
1.烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的工艺方法，其特征在于该能量综合平衡的工艺方法包括以下步骤：首先，从解吸塔（1）塔顶出来的解吸汽从一级冷凝器（2）上部进入一级冷凝器的管程，从吸收塔出来的40℃低温烟道气走一级冷凝器（2）壳程，解吸汽被冷却并部分冷凝，烟道气从40℃被加热到80℃去烟囱排放；其次，从一级冷凝器（2）出来的含有二氧化硫和水蒸汽的饱和气体进入二级冷凝器（3）的管程，在二级冷凝器（3）内二氧化硫气体和冷凝水被冷却到后续工段的指定温度；最后，从二级冷凝器（3）管程出口出来的冷凝水和二氧化硫气体进入气液分离器（4），从气液分离器（4）上部出来的二氧化硫气体去后续工段，从气液分离器（4）下部出来的冷凝水回到解吸塔。
2. 烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：该装置包括一级冷凝器（2）和二级冷凝器（3）及气液分离器（4），解吸塔（1）的塔顶经解吸气管（5）连接一级冷凝器（2）的管程，一级冷凝器（2）壳程上连接低温烟道气进气管（6）和低温烟道气出气管（7），一级冷凝器（2）的管程出口连接饱和蒸汽管（8），饱和蒸汽管（8）连接二级冷凝器（3）的管程，二级冷凝器（3）壳程上连接进水管（9）和出水管（10），二级冷凝器（3）的管程出口经气水混合管（11）连接气液分离器（4），气液分离器（4）顶部经二氧化硫气管（12）连接后续工段，气液分离器（4）底部经冷凝水管（13）连接解吸塔（1）。
3. 根据权利要求2所述的烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，一级冷凝器（2）和二级冷凝器（3）为列管式固定管板换热器或其他形式的间壁式换热器。
4. 根据权利要求2所述的用于烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，一级冷凝器（2）的换热管管外焊有翅片增加烟气有效换热面积。
5. 根据权利要求2所述的用于烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，一、二级冷凝器可以垂直或卧式安装。
6. 根据权利要求2所述的用于烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，一级冷凝器（2）为耐蚀不锈钢制造。
7. 根据权利要求2所述的用于烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，二级冷凝器（3）的壳程筒体由碳钢材料制造，二级冷凝器（3）的管板在管程一侧衬6～10毫米的耐蚀不锈钢材料，采用复合或堆焊方式在管板衬耐蚀不锈钢材料，管程封头和管程筒体直管段采用耐蚀不锈钢材料制造。
8. 根据权利要求2所述的用于烟气脱硫解吸汽与烟道气能量综合平衡的装置，其特征在于：其中，二级冷凝器（3）管程法兰采用碳钢制造，密封面采用复合或堆焊方式衬耐蚀不锈钢材料。
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