CN102716655B - 用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节水系统及其节水工艺，尤其涉及一种用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺，所述系统包括净烟道，其中，还包括在净烟道的烟道壁上沿烟气流动方向依次设置的多个热管和存储装置；通过该节水系统实施节水工艺，利用热管对净烟气进行换热冷却。与现有技术相比，本发明有效地解决了净烟气中所携带水资源的回收利用问题，并且，系统设置简单优化，工艺操作方便，充分实现了能源的循环利用，节约了大量水资源，环保效果显著，适于在各种湿法烟气净化领域中推广应用。

Description

用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺

技术领域

本发明涉及一种节水系统及其节水工艺，尤其涉及一种用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺。

背景技术

目前，随着湿法脱硫工艺的成熟，其应用也日趋广泛，如石灰石法脱硫、氨法脱硫、双碱法脱硫、镁法脱硫等。但是，各湿法脱硫工艺在应用过程中，普遍存在耗水量大的问题，以两台300MW发电机组为例，随着烟气成分、烟气量、烟气温度等因素的不同，耗水量一般在85~120t/h之间。其中，在各种湿法脱硫工艺过程中，排放的净烟气中携带的饱和水蒸气基本占总耗水量的90%以上。这些含有大量饱和水蒸汽的净烟气通过烟囱放空，造成巨大的水资源浪费，尤其在缺水地区，造成的影响更加严重。

因此，亟待解决净烟气中水的回收问题，特别是在严重缺水地区，其意义十分重大。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺，解决净烟气中水的回收问题，从而减少水资源的损耗，进而利于实现能源的循环再利用。

本发明解决问题的技术方案是：用于湿法脱硫工艺的节水系统，包括净烟道，其中，还包括在净烟道的烟道壁上沿烟气流动方向依次设置的存储装置和多个热管。

进一步地，所述热管在净烟道内均匀分布。

进一步地，所述存储装置设置在所述净烟道的末端。

进一步地，所述热管倾斜设置，向下倾斜的部分在净烟道内，向上倾斜的部分在净烟道外。

优选地，所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片。

较佳地，在净烟道内的所述热管的壳体上不设或者少设置翅片。

进一步地，所述热管壳体的内壁具有能够产生毛细管现象的结构；所述热管为内部填充有工作液的真空管。

优选地，在净烟道的规格为5m×6m时，所述热管的管径为100mm~120mm，翅片的间距为2.5mm～4mm，所述热管在净烟道内的长度为1.5m~2.5m，热管在净烟道上的分布间距为400mm～500mm。

优选地，所述热管为圆柱形，也能够根据实际情况设置为其他利于烟气冷却和冷凝水沿着热管下流进入存储装置的形状；优选地，所述热管由金属材料构成，也能够由其他利于烟气冷却和冷凝水沿着热管下流进入存储装置的材料构成。

本发明还提供了一种用于湿法脱硫工艺的节水工艺，包括如下步骤：

（1）净烟气输送

经吸收塔吸收净化后的净烟气进入净烟道，并与净烟道内沿烟气流动方向设置的多个热管相接触；

（2）净烟气冷却

所述热管对步骤（1）中进入净烟道的净烟气进行冷却；

（3）冷凝水回收

步骤（2）中净烟气冷却所得冷凝水进入存储装置。

进一步地，在步骤（1）中，所述热管倾斜设置，所述热管向上倾斜的部分在净烟道外与外界空气接触，所述热管向下倾斜的部分在净烟道内与净烟气接触；所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片，其中，所述热管在净烟道内的壳体上不设置翅片；所述热管壳体的内壁具有能够产生毛细管现象的结构；所述热管为内部填充有工作液的真空管。

进一步地，在步骤（1）中，所述工作液为纯水，也能够为其他不含杂质且在净烟气的温度与空气温度之间易发生气液转换的物质；在步骤（1）中，所述热管内部的真空压力为1×10^-4Pa~10Pa；在步骤（2）中，热管利用空气对进入净烟道的净烟气进行冷却。

进一步地，在步骤（1）中，所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片，净烟道的规格为5m×6m，所述热管的管径为100mm~120mm，翅片的间距为2.5mm～4mm，所述热管在净烟道内的壳体上不设置翅片，所述热管在净烟道内的长度为1.5m~2.5m，热管在净烟道上的分布间距为400mm～500mm；在步骤（2）中，净烟气出吸收塔时的温度为50℃~60℃，烟气量为1.2×10⁶Nm³/h~1.5×10⁶Nm³/h，环境温度为5℃~15℃，净烟气中水蒸气的分压为11.33Kpa~13.55Kpa，水蒸气的密度为70kg/m³~90kg/m³，水蒸气处于饱和状态，在净烟道中，经过热管换热冷却后，净烟气的温度下降到35℃~45℃，水蒸气的分压下降为8.58Kpa~10.2Kpa，水蒸气的密度下降为56kg/m³~83kg/m³；在步骤（3）中，进入存储装置中的冷凝水量为55t/h~65t/h。

应用本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统及其节水工艺时，因净烟气中含有的水分主要以饱和水蒸气状态存在，净烟气进入净烟道，依次与分布在净烟道内的多个热管进行换热，在换热过程中，净烟气对热管一端加热时，热管内工作液吸热而迅速汽化，工作液蒸汽在压差作用下，高速流向热管的另一端，遇外界空气冷却放热后凝结，凝结工作液又从接触空气的冷源端返回接触净烟气的热源端，继续循环进行净烟气的冷却。节水系统设置简单并能够进行循环利用，有效增强节能环保效果，多个热管连续阶梯递进式冷却，使净烟气中的饱和水蒸气得到完全冷却回收得到充分保障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：有效地解决了净烟气中所携带水资源的回收利用问题，并且，系统设置简单优化，工艺操作方便，充分实现了能源的循环利用，节约了大量水资源，环保效果显著，适于在各种湿法烟气净化领域中推广应用。

附图说明

图1为本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统的结构示意图；

图2为本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统的热管的结构示意图；

图3为实施例5中本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统的结构示意图。

图中所示：1-吸收塔；2-净烟道；3-热管，301-壳体，302-翅片，303-工作液；4-存储装置；5-烟囱。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，用于湿法脱硫工艺的节水系统，包括吸收塔1、烟囱5、净烟道2、在净烟道1的烟道壁上沿烟气流动方向依次设置的多个热管3和存储装置4；其中，存储装置4设置在净烟道2的末端；各热管3在净烟道2内均匀分布并倾斜设置，向下倾斜的部分在净烟道2内，向上倾斜的部分在净烟道2外；

如图2所示，热管3包括壳体301及设置在壳体301上的翅片302，翅片302能够相应增大接触面积，利于提高回收效率。

上述实施例中，各热管3在净烟道2内的壳体301上不设置翅片302，以防净烟道内部的粉尘及污垢堵塞热管；各热管3的壳体301的内壁具有能够产生毛细管现象的结构，以有效避免烟气及冷凝水等进到壳体内部；热管3为圆柱形金属管；热管3为内部填充有工作液的真空管。

在湿法脱硫工艺中应用本发明节水系统进行净烟气的节水处理时，包括如下步骤：

（1）净烟气输送

经吸收塔1吸收净化后的净烟气进入净烟道2，并与净烟道2内沿烟气流动方向设置的多个热管3相接触；其中，热管3向上倾斜的部分在净烟道2外与外界空气接触，热管3向下倾斜的部分在净烟道2内与净烟气接触；

（2）净烟气冷却

步骤（1）中的热管利用空气对进入净烟道2的净烟气进行冷却，主要过程为：净烟气自吸收塔1进入净烟道2，依次与分布在净烟道2内的多个热管3进行换热，在换热过程中，热管3向下倾斜的部分在净烟道2内与净烟气接触，在热管3内的工作液303因吸热而迅速汽化，所得工作液303的蒸汽在压差作用下，高速流向热管3的另一端，热管3向上倾斜的部分在净烟道2外与外界空气接触，使工作液303的蒸汽通过壳体302被外界空气冷却。工作液303的蒸汽冷却放热后凝结，所得凝结工作液303又从接触空气的向上倾斜端返回接触净烟气的向下倾斜端，继续循环进行净烟气的冷却，

（3）冷凝水回收

步骤（2）中净烟气冷却所得冷凝水自热管3引流进入存储装置4进行回收，再根据需求通过回收水泵等引入相关装置中进行利用。

经步骤（2）冷却回收后的净烟气通过烟囱5排出。

上述实施例中：在步骤（1）中，所述工作液为纯水。

整个节水系统设置简单并能够进行循环利用，有效增强了节能环保效果，净烟气依次与多个热管3进行连续阶梯递进式冷却，使净烟气中的饱和水蒸气得到完全冷却回收得到充分保障。

实施例2

如图1及图2所示，一种用于湿法脱硫工艺的节水系统的设置及分布同实施例1，除如下设置：净烟道2的规格为5m×6m，热管3的管径为100mm，翅片302的间距为2.5mm，热管3在净烟道2内的长度为1.50m，热管3在净烟道2上的分布间距为400mm。

应用本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统进行净烟气的节水工艺同实施例1，除如下步骤：

在步骤（1）中，热管3内部的真空压力为1×10^-4Pa；

在步骤（2）中，净烟气出吸收塔1时的温度为55℃，烟气量为1.2×10⁶Nm³/h，环境温度为5℃，净烟气中水蒸气的分压为11.33Kpa，水蒸气的密度为70kg/m³，水蒸气处于饱和状态，在净烟道2中，经过热管3换热冷却后，净烟气的温度下降到35℃，水蒸气的分压下降为8.58Kpa，水蒸气的密度下降为56kg/m³；

在步骤（3）中，进入存储装,4中的冷凝水量为55t/h。

实施例3

如图1及图2所示，一种用于湿法脱硫工艺的节水系统的设置及分布同实施例1，除如下设置：净烟道2的规格为5m×6m，热管3的管径为120mm，翅片302的间距为4mm，热管3在净烟道2内的长度为2.5m，热管3在净烟道2上的分布间距为400mm。

应用本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统进行净烟气的节水工艺同实施例1，除如下步骤：

在步骤（1）中，热管3内部的真空压力为10Pa；

在步骤（2）中，净烟气出吸收塔1时的温度为60℃，烟气量为1.5×10⁶Nm³/h，环境温度为15℃，净烟气中水蒸气的分压为13.55Kpa，水蒸气的密度为90kg/m³，水蒸气处于饱和状态，在净烟道2中，经过热管3换热冷却后，净烟气的温度下降到40℃，水蒸气的分压下降为10.2Kpa，水蒸气的密度下降为83kg/m³；

在步骤（3）中，进入存储装置4中的冷凝水量为65t/h。

实施例4

如图1及图2所示，一种用于湿法脱硫工艺的节水系统的设置及分布同实施例1，除如下设置：净烟道2的规格为5m×6m，热管3的管径为108mm，翅片302的间距为3mm，热管3在净烟道2内的长度为2m，热管3在净烟道2上的分布间距为450mm。

应用本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统进行净烟气的节水工艺同实施例1，除如下步骤：

在步骤（1）中，热管3内部的真空压力为10Pa；

在步骤（2）中，净烟气出吸收塔1时的温度为50℃，烟气量为1.3×10⁶Nm³/h，环境温度为10℃，净烟气中水蒸气的分压为12.33Kpa，水蒸气的密度为83kg/m³，水蒸气处于饱和状态，在净烟道2中，经过热管3换热冷却后，净烟气的温度下降到45℃，水蒸气的分压下降为9.6Kpa，水蒸气的密度下降为67kg/m³；

在步骤（3）中，进入存储装置4中的冷凝水量为60t/h。

实施例5

如图3所示，一种用于湿法脱硫工艺的节水系统的设置及分布同实施例1，不同的是，净烟道2的形状不同。

应用本发明用于湿法脱硫工艺的节水系统进行净烟气的节水工艺同实施例1，

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于湿法脱硫工艺的节水系统，包括净烟道、多个热管和存储装置，其特征在于：所述存储装置和多个热管在净烟道的烟道壁上沿烟气流动方向依次倾斜设置，向下倾斜的部分在净烟道内，向上倾斜的部分在净烟道外；所述热管在净烟道内均匀分布；所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片；在净烟道内的所述热管的壳体上不设置翅片；所述热管壳体的内壁具有能够产生毛细管现象的结构；所述热管为内部填充有工作液的真空管。

2.一种应用权利要求1所述的用于湿法脱硫工艺的节水系统进行的节水工艺，包括如下步骤：

(1)净烟气输送

经吸收塔吸收净化后的净烟气进入净烟道，并与净烟道壳体上沿烟气流动方向倾斜设置的多个热管相接触；所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片，其中，所述热管在净烟道内的壳体上不设置翅片；所述热管壳体的内壁具有能够产生毛细管现象的结构；所述热管为内部填充有工作液的真空管，所述工作液为纯水；所述热管内部的真空压力为1×10^-4Pa～10Pa；

(2)净烟气冷却

所述热管对步骤(1)中进入净烟道的净烟气进行冷却；热管利用空气对进入净烟道的净烟气进行冷却；所述热管向上倾斜的部分在净烟道外与外界空气接触，所述热管向下倾斜的部分在净烟道内与净烟气接触；

(3)冷凝水回收

步骤(2)中净烟气冷却所得冷凝水进入存储装置。

3.根据权利要求2所述的节水工艺，其特征在于：

在步骤(1)中，所述热管包括壳体及设置在壳体上的翅片，净烟道的规格为5m×6m，所述热管的管径为100mm～120mm，翅片的间距为2.5mm～4mm，所述热管在净烟道内的壳体上不设置翅片，所述热管在净烟道内的长度为1.5m～2.5m，热管在净烟道上的分布间距为400mm～500mm；

在步骤(2)中，净烟气出吸收塔时的温度为50～60℃，烟气量为1.2×10⁶Nm³/h～1.5×10⁶Nm³/h，环境温度为5℃～15℃，净烟气中水蒸气的分压为11.33kPa～13.55kPa，水蒸气的密度为70kg/m³～90kg/m³，水蒸气处于饱和状态，在净烟道中，经过热管换热冷却后，净烟气的温度下降到35℃～45℃，水蒸气的分压下降为8.58kPa～10.2kPa，水蒸气的密度下降为56kg/m³～83kg/m³；

在步骤(3)中，进入存储装置中的冷凝水量为55～65t/h。