CN103691259A

CN103691259A - 湿法处理烟气的节能节水净化系统及其节水节能净化工艺

Info

Publication number: CN103691259A
Application number: CN201310680225.1A
Authority: CN
Inventors: 吴政民
Original assignee: BEIJING NOROMO ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING NOROMO ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明涉及湿法烟气净化处理技术领域，尤其是湿法处理烟气的节能节水净化系统及其节水节能净化工艺，系统包括依次相互连接的除尘装置、原烟气输入烟道、吸收塔和净烟气输出烟道，其中，还包括在原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置、及与原烟气冷却换热装置相连接的至少一组热利用装置。与现有技术相比，本发明以简单优化的设计实现了原烟气的热量回收利用，高度节约水用量，充分避免了系统设备受到高温腐蚀，同时也避免了大量的热随烟气排入大气，在不影响整个湿法烟气处理系统运行的同时，充分实现了节能环保的效果；相应地降低了经济成本，适于在对以硫、氮的氧化物（SO₂、NOx）污染物为主的湿法烟气净化处理领域应用。

Description

湿法处理烟气的节能节水净化系统及其节水节能净化工艺

技术领域

本发明涉及湿法烟气净化处理技术领域，尤其是湿法处理烟气的节能节水净化系统及其节水节能净化工艺。

背景技术

目前，在煤电锅炉烟气及其他工业尾气的处理主要采用湿法净化工艺，进行脱硫、脱氮、脱重金属等相关净化，从而使原锅炉烟气、工业尾气等原烟气达到符合排放标准的净烟气，进而避免环境污染。但在这些烟气处理的过程中，通常需要耗费大量的冷却水对从锅炉等高温装置中排出的待处理的原烟气降温；而在最后净烟气的排放中，虽然常规湿法处理烟气的吸收塔出口净烟气可能已经通过几级除雾器进行了处理，但仅仅是使烟气放热降温和冷却水吸热升温达到平衡时进行排放，而达到平衡情况下净烟气也不可避免地要携带一定量的饱和蒸汽，从而仍有可能造成烟道腐蚀。

在烟气处理的湿法脱硫的起步阶段，有些工艺系统还通过设置GGH(烟气-烟气换热器)对原烟气降温、净烟气加热，但由于设置的GGH为回转式烟气-烟气换热装置，结构复杂，即使在密封上采取了很多措施，还难以避免原烟气泄漏到净烟气中，结果造成脱硫效率的降低。例如：若脱硫前原烟气体积流量为V_y(Nm³/h)，含硫流量为A(mg/Nm³)，脱硫塔脱硫效率为η_s(%)，则当原烟气有x(%)漏入净烟气，则：原烟气带流量为：

实际SO₂脱除量为：

L_{{SO}_{2}}^{'} = V_{y} * \frac{100 - x}{100} * A * \frac{η_{s}}{100} = V_{y} * A * \frac{100 - x}{100} * \frac{η_{s}}{100} mg / h;

实际脱硫效率为：

因此，GGH的漏风对实际脱硫效率的影响是十分明显的，而GGH在实际工业应用中漏风率均在1%以上，随着环境保护要求标准的提高，该GGH的应用已无法满足烟气净化处理的要求，无法达到所要求的净烟气的排放标准，而且，GGH设置经常出现前端原烟气冷却设备易受到吸收剂等其他物质的腐蚀，后端净烟气加热换热器也易受到相应的腐蚀和堵塞，从而影响整个工艺系统的运行，维修和维护极为不便。

此外，还有一些通过更换吸收剂和加设冷凝装置等进行回收处理以节省用水，如发明专利ZL201210223218.4和实用新型专利ZL201120026750.8等，但都不能从彻底地有效解决上述问题。

现有技术中，发明专利ZL201210223218.4公开了一种烟气二氧化碳与磷石膏转化一步法节能节水清洁工艺方法，以回收硫酸铵溶液蒸发的二次蒸汽冷凝液为洗涤介质，对烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系的磷石膏固体原料和碳酸钙固体产品进行清洗，使洗涤后碳酸钙固体产品中夹杂的可溶性物质浓度低于0.05%（质量%，下同）、同时使进入硫酸铵溶液蒸发浓缩工段的洗液含硫酸铵浓度高于20%；洗涤后碳酸钙固体产品中的水含量低于30%、用烟气与之直接传热传质使之蒸发、然后被烟气转移到烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系。该发明较好地形成了液相全封闭的处理体系，减少了新鲜水的消耗及废水的产生，但是对于原烟气仍需要进行大量水冷却对于净烟气仍不能避免携带水蒸气排放，没有从根本上解决湿法烟气处理所存在的耗能耗水及设备腐蚀的隐患问题。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供湿法处理烟气的节能节水净化系统及其节水节能净化工艺，充分节能节水，有效保护设备，避免腐蚀损坏，并从而节约经济成本，保障烟气处理到到环保要求的同时节约能耗。

本发明解决问题的技术方案是：湿法处理烟气的节能节水净化系统，包括依次相互连接的除尘装置、原烟气输入烟道、吸收塔和净烟气输出烟道，其中，还包括在所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置、及与所述原烟气冷却换热装置相连接的至少一组热利用装置。

进一步地，所述热利用装置包括至少一组净烟气加热换热装置、第一换热介质循环装置、第一换热介质补充供给装置；所述净烟气加热换热装置设置在所述净烟气输出烟道中；所述第一换热介质循环装置与所述净烟气加热换热装置、原烟气冷却换热装置和第一换热介质补充供给装置分别相连接。优选地，所述第一换热介质循环装置为密闭式循环装置；所述第一换热介质循环装置包括第一换热介质循环管道和第一换热介质循环泵，所述第一换热介质循环泵设置在所述第一换热介质循环管道中，所述第一换热介质循环管道与所述净烟气加热换热装置、原烟气冷却换热装置和第一换热介质补充供给装置分别相连接。

进一步地，所述热利用装置包括第二换热介质循环装置、第二换热介质补充供给装置；所述第二换热介质循环装置与所述原烟气冷却换热装置和第二换热介质补充供给装置分别相连接。优选地，所述第二换热介质循环装置为密闭式循环装置；所述第二换热介质循环装置包括第二换热介质循环管道和第二换热介质循环泵，所述第二换热介质循环泵设置在所述第二换热介质循环管道中，所述第二换热介质循环管道与原烟气冷却换热装置和第二换热介质补充供给装置分别相连接。

进一步地，所述热利用装置包括设置在所述原烟气冷却换热装置和吸收塔之间的热利用换热器、第三换热介质循环装置、第三换热介质补充供给装置；所述第三换热介质循环装置与所述热利用换热器和第三换热介质补充供给装置分别相连接。

优选地，所述第三换热介质循环装置为密闭式循环装置；所述第三换热介质循环装置包括第三换热介质循环管道和第三换热介质循环泵，所述第三换热介质循环泵设置在所述第三换热介质循环管道中，所述第三换热介质循环管道与所述热利用换热器和第一换热介质补充供给装置分别相连接。

在上述本发明湿法处理烟气的节能节水净化系统中，还包括与所述吸收塔相连接的吸收剂循环装置和吸收剂补充供给装置、补充水供给装置以及除雾器等湿法净化处理烟气所需的装置。

本发明还提供一种应用上述湿法处理烟气的节能节水净化系统进行的节能节水净化工艺，包括如下步骤：烟气经除尘装置除尘，除尘后的原烟气由原烟气输入烟道进入吸收塔，在吸收塔中经净化处理后所余的净烟气经净烟气输出烟道排放；其中，除尘后的原烟气经所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置与至少一组热利用装置进行热交换。

进一步地，在本发明提供的上述湿法处理烟气的节能节水净化工艺中，为增强热交换的效果，并有效避免泄露，且保障后续烟气湿法处理过程不受任何影响，所述原烟气冷却换热装置与热利用装置之间的热交换为密闭循环式热交换。

应用本发明湿法处理烟气的节能节水净化系统进行烟气处理时，烟气经除尘装置除尘，除尘后的原烟气经所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置进行热交换后的热量，经由与所述原烟气冷却换热装置相连接的至少一组热利用装置进行热量利用，使需加热的介质得到加热升温，进而使热量传输到需要的地方。在本发明中，所述原烟气冷却换热装置单独设置在原烟气输入烟道中，不影响烟气的后续净化处理，且利于与任何需要热量利用的装置设备进行连接，使热量的传输便捷，不受需要热利用的介质及设备的限制，例如，加热汽轮机冷凝水、锅炉补充水、锅炉给水、锅炉冷空气、采暖供热热网循环水等，充分使原烟气所携带的高热量得到利用的同时，也节约了大量冷却水资源；此外，由于进行热交换的烟气为除尘后的原烟气，因此，对换热装置的选择范围广，且无需再额外进行防磨等改装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以简单优化的设计实现了原烟气的热量回收利用，高度节约水用量，充分避免了系统设备受到高温腐蚀，同时也避免了大量的热随烟气排入大气，在不影响整个湿法烟气处理系统运行的同时，充分实现了节能环保的效果；相应地降低了经济成本，适于在对以硫、氮的氧化物（SO₂、NOx）污染物为主的湿法烟气净化处理领域应用。

附图说明

图1为本发明实施例1中脱硫脱硝一体化烟气净化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2中脱硫脱硝一体化烟气净化系统的结构示意图；

图3为本发明实施例3中脱硫脱硝一体化烟气净化系统的结构示意图；

图4为本发明实施例4中脱硫脱硝一体化烟气净化系统的结构示意图。

图中所示：1-吸收塔；2-脱硫剂循环泵；3-补充水循环泵；4-原烟气冷却换热装置；5-净烟气加热换热装置；6-第一换热介质循环泵；7-定压补充水泵；8-热利用换热器；9-热利用水泵；10-原烟气输入烟道；11-净烟气输出烟道；12-第一换热介质循环管道；13-第二换热介质循环管道；14-第二换热介质循环泵；15-第二换热介质补充供给装置；16-第二换热介质补充供给泵；17-第三换热介质循环管道；18-第三换热介质循环泵；19-第三换热介质补充供给装置；20-第三换热介质补充供给泵。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的一种湿法处理烟气的节能节水净化系统，包括依次相互连接的除尘装置（图中未示）、原烟气输入烟道10、吸收塔1和净烟气输出烟道11，其中：还包括在所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置4、及与原烟气冷却换热装置4相连接的至少一组热利用装置。

上述实施例中，系统中还包括与所述吸收塔相连接的吸收剂循环装置、吸收剂补充供给装置、补充水装置等设备，具体地，如脱硫剂循环泵2和补充水循环泵3等；所述原烟气冷却换热装置4的数量设置根据原烟气的热量进行选择设置，而所述热利用装置的数量根据热量的利用率进行分配设置，以充分利用原烟气携带的热量并最大限度地减少冷却水的用量，实现高效节能。

应用上述湿法处理烟气的节能节水净化系统进行的节能节水净化工艺，包括如下步骤：烟气经除尘装置除尘，除尘后的原烟气由原烟气输入烟道10进入吸收塔1，在吸收塔1中经净化处理后所余的净烟气经净烟气输出烟道11后由烟囱排放；其中，在原烟气冷却换热装置4与所述热利用装置之间进行热交换，具体地，在除尘后的原烟气经原烟气冷却换热装置4与所述热利用装置中的温度为t1′的需加热介质进行热交换后，原烟气温度由T1降至T1′，需加热介质的温度由t1′升高到t2′，加热后的介质携带热量进而输送至需加热处；在换热介质为水的情况下，能够通过图1中所示的热利用水泵9进行介质输送。

应用本发明湿法处理烟气的节能节水净化系统及其净化工艺进行烟气处理，除尘后的原烟气经原烟气输入烟道10中设置的原烟气冷却换热装置4进行热交换，无灰尘等颗粒物混合，因此，对原烟气冷却换热装置的选择范围广，无需再额外进行防磨等改装；而因原烟气冷却换热装置4单独设置在原烟气输入烟道10中，对烟气的后续净化处理不会产生任何影响，利于与多组热利用装置进行连接，使热量的传输分配便捷，不受需要热利用的介质及设备的限制，例如，能够同时将热量分配给加热汽轮机冷凝水、锅炉补充水、锅炉给水、锅炉冷空气、采暖供热热网循环水等，使原烟气所携带的高热量得到充分利用，同时，减少了其他物质加热的能源损耗，并使后续的湿法烟气处理工艺的冷却水用量大幅减少。

实施例2

如图2所示，本发明的一种湿法处理烟气的节能节水净化系统，其基本结构设置及应用同实施例1，具体地，还包括如下设置：所述热利用装置包括至少一组净烟气加热换热装置5、第一换热介质循环装置、第一换热介质补充供给装置；净烟气加热换热装置5设置在净烟气输出烟道11中；所述第一换热介质循环装置与净烟气加热换热装置5、原烟气冷却换热装置4和所述第一换热介质补充供给装置分别相连接。

上述实施例中，所述净烟气加热换热装置5与第一换热介质循环装置及第一换热介质补充供给装置相互配合连接设置，其中，净烟气加热换热装置5的数量根据净烟气的温度变化需要进行安装，以达到排放的环保要求为标准；所述第一换热介质循环装置为密闭式循环装置，从而有效防止烟气泄露；所述第一换热介质循环装置包括第一换热介质循环泵6和第一换热介质循环管道12，第一换热介质循环泵6设置在第一换热介质循环管道12中，第一换热介质循环管道12与所述第一换热介质补充供给装置通过控制阀及管道等相连接；其中，在以水为换热介质时，所述第一换热介质补充供给装置包括补充水泵和补充水供给管道等，所述补充水泵能够设置为定压补充水泵7，从而根据压力变化及时判断换热介质水量并适时开阀补充。

如图2所示，在应用本发明上述湿法处理烟气的节能节水净化系统时，在其节能节水工艺处理中，还包括如下步骤，经原烟气冷却换热装置4与所述热利用装置的第一换热介质循环装置之间进行热交换后，原烟气的温度下降，由T1降至T1′，所述第一换热介质循环装置中换热介质的温度升高，由t1升高到t2；所述第一换热介质循环装置的经第一换热介质循环泵6和第一换热介质循环管道12将携带热量的换热介质输送到净烟气加热换热装置5处并与净烟气输出烟道11中的净烟气进行热交换，热交换后，净烟气的温度下降，由T2降至T2′，第一换热介质循环管道12中换热换热介质的温度降低，由t3升高到t4；降温后的换热介质再经第一换热介质循环泵6和第一换热介质循环管道12循环至原烟气冷却换热装置4处进行热交换，如此反复循环。而且，上述热交换循环为密闭循环，使原烟气的高热量得到充分利用，同时，避免了烟气泄露，完全解决了现有技术中GGH应用中常出现的漏烟问题；在此基础上，也使净烟气所携带的水量大幅减少，有效避免了对烟道造成腐蚀破坏，并大量节约了通过除雾器等降温设备降温的需水量；充分体现了节水节能环保的技术效果。总体上，在上述工艺处理中，通过利用烟气的湿法处理系统吸收塔入口原烟气的热量的同时，降低输入吸收塔的原烟气的温度时，从而降低了吸收塔出口处净烟气的饱和温度，再根据不同饱和温度对应不同饱和压力可知，也有效降低了水蒸汽在净烟气中体积份额，达到降低净烟气带饱和水蒸汽的量，从而达到节水目的。而在取得上述技术效果的基础上，利用烟气的湿法处理系统吸收塔入口原烟气的热量降进一步降低了净烟气输出烟道11中净烟气的含水量，进一步增加了节水的量，也提高了节水效果。

实施例3

如图3所示，本发明的一种湿法处理烟气的节能节水净化系统，其基本结构设置及应用同实施例1，具体地，还包括如下设置：

所述热利用装置包括第二换热介质循环装置、第二换热介质补充供给装置15；所述第二换热介质循环装置与原烟气冷却换热装置4和第二换热介质补充供给装置15分别相连接；其中，所述第二换热介质循环装置包括第二换热介质循环管道13和第二换热介质循环泵14，第二换热介质循环泵14设置在所述第二换热介质循环管道13中，第二换热介质循环管道13与原烟气冷却换热装置4和第二换热介质补充供给装置15分别相连接；第二换热介质循环管道13与第二换热介质补充供给装置15通过第二换热介质补充供给泵16进行补充供给。

上述实施例中，所述第二换热介质循环装置为密闭式循环装置，从而有效防止原烟气泄露与换热介质之间混合造成二次污染；所述原烟气冷却换热装置4与所述第二换热介质循环装置和第二换热介质补充供给装置之间相互配合连接设置，所述第二换热介质循环装置和第二换热介质补充供给装置之间通过控制阀及管道等相连接，在根据换热介质变化适时开阀补充供给。

应用上述湿法处理烟气的节能节水净化系统进行的节能节水净化工艺，包括如下步骤：烟气经除尘装置除尘，除尘后的原烟气由原烟气输入烟道10进入吸收塔1，在吸收塔1中经净化处理后所余的净烟气经净烟气输出烟道11后由烟囱排放；其中，在原烟气冷却换热装置4与所述热利用装置之间通过所述第二换热介质循环装置进行交换，具体地，在除尘后的原烟气经原烟气冷却换热装置4通过第二换热介质循环管道13和第二换热介质循环泵14与温度为t1′的需加热的换热介质进行热交换后，原烟气温度由T1降至T1′，换热介质的温度由t1′升高到t2′，升温后的换热介质携带热量进而输送至需加热处。

实施例4

如图4所示，本发明的一种湿法处理烟气的节能节水净化系统，其基本结构设置及应用同实施例2，为充分利用原烟气携带的热量，加设热利用装置同净烟气加热换热装置5进行热量利用，具体地，加设的热利用装置包括设置在原烟气冷却换热装置4和吸收塔1之间的热利用换热器8、第三换热介质循环装置、第三换热介质补充供给装置19；所述第三换热介质循环装置与热利用换热器8和第三换热介质补充供给装置19分别相连接；其中，所述第三换热介质循环装置包括第三换热介质循环管道17和第三换热介质循环泵18，第三换热介质循环泵18设置在所述第三换热介质循环管道17中，第三换热介质循环管道17与热利用换热器8和第三换热介质补充供给装置19分别相连接；第三换热介质循环管道17与第三换热介质补充供给装置19通过第三换热介质补充供给泵20进行补充供给。

上述实施例中，所述第三换热介质循环装置为密闭式循环装置，从而有效防止原烟气泄露与换热介质之间混合造成再次污染；所述热利用换热器8与所述第三换热介质循环装置和第三换热介质补充供给装置19之间相互配合连接设置，所述第三换热介质循环装置和第三换热介质补充供给装置19之间通过控制阀及管道等相连接，在根据换热介质变化适时开阀补充供给。

应用上述湿法处理烟气的节能节水净化系统进行的节能节水净化工艺中，除尘后的原烟气所携带的热量先后通过两组热利用装置进行热交换，即先实现利用原烟气的热量加热净烟气，之后，经第一次换热后的原烟气在热利用换热器8中进行再次热交换，利用第一次换热后的原烟气携带的热量加热净烟气以外其他需要加热的物质设备。具体地，在原烟气冷却换热装置4与净烟气加热换热装置5之间的热交换循环同实施例2；经第一次换热后的原烟气在热利用换热器8中进行再次热交换过程中，通过第三换热介质循环管道17和第三换热介质循环泵18与温度为t1′的需加热的换热介质进行热交换后，原烟气温度由T1经两次降温降至T1′，再次热交换换热介质的温度由t1′升高到t2′，升温后的换热介质携带热量进而输送至需加热处。在上述工艺处理中，通过原烟气冷却换热装置4、净烟气加热换热装置5热利用换热器8分列设置，利用中间介质传递热量，使得系统设置灵活方便，有效避免了前段原烟气冷却设备受到吸收剂等其他物质的腐蚀，而且也有效地解决了后端净烟气加热换热设备受到腐蚀和堵塞的问题，并高效地使由原烟气回收到的热量得到合理分配使用。

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

1.湿法处理烟气的节能节水净化系统，包括依次相互连接的除尘装置、原烟气输入烟道、吸收塔和净烟气输出烟道，其特征在于：还包括在所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置、及与所述原烟气冷却换热装置相连接的至少一组热利用装置。

2.根据权利要求1所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述热利用装置包括至少一组净烟气加热换热装置、第一换热介质循环装置、第一换热介质补充供给装置；

所述净烟气加热换热装置设置在所述净烟气输出烟道中；

所述第一换热介质循环装置与所述净烟气加热换热装置、原烟气冷却换热装置和第一换热介质补充供给装置分别相连接。

3.根据权利要求2所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述第一换热介质循环装置为密闭式循环装置；

所述第一换热介质循环装置包括第一换热介质循环管道和第一换热介质循环泵，所述第一换热介质循环泵设置在所述第一换热介质循环管道中，所述第一换热介质循环管道与所述净烟气加热换热装置、原烟气冷却换热装置和第一换热介质补充供给装置分别相连接。

4.根据权利要求1所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述热利用装置包括第二换热介质循环装置、第二换热介质补充供给装置；

所述第二换热介质循环装置与所述原烟气冷却换热装置和第二换热介质补充供给装置分别相连接。

5.根据权利要求4所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述第二换热介质循环装置为密闭式循环装置；

所述第二换热介质循环装置包括第二换热介质循环管道和第二换热介质循环泵，所述第二换热介质循环泵设置在所述第二换热介质循环管道中，所述第二换热介质循环管道与原烟气冷却换热装置和第二换热介质补充供给装置分别相连接。

6.根据权利要求1所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述热利用装置包括设置在所述原烟气冷却换热装置和吸收塔之间的热利用换热器、第三换热介质循环装置、第三换热介质补充供给装置；

所述第三换热介质循环装置与所述热利用换热器和第三换热介质补充供给装置分别相连接。

7.根据权利要求6所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：所述第三换热介质循环装置为密闭式循环装置；

所述第三换热介质循环装置包括第三换热介质循环管道和第三换热介质循环泵，所述第三换热介质循环泵设置在所述第三换热介质循环管道中，所述第三换热介质循环管道与所述热利用换热器和第一换热介质补充供给装置分别相连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的湿法处理烟气的节能节水净化系统，其特征在于：还包括与所述吸收塔相连接的吸收剂循环装置和吸收剂补充供给装置。

9.一种湿法处理烟气的节能节水净化工艺，包括如下步骤：烟气经除尘装置除尘，除尘后的原烟气由原烟气输入烟道进入吸收塔，在吸收塔中经净化处理后所余的净烟气经净烟气输出烟道排放；其特征在于：除尘后的原烟气经所述原烟气输入烟道中设置的至少一组原烟气冷却换热装置与至少一组热利用装置进行热交换。

10.根据权利要求9所述的湿法处理烟气的节能节水净化工艺，其特征在于：所述原烟气冷却换热装置与热利用装置之间的热交换为密闭循环式热交换。