CN104624029A - 一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置及除硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置及除硫方法，包括从下往上依次设置循环水冷却段、混合段、脱硫除湿段及排放段，循环水冷却段设有冷却水配水系统和进风口，从进风口进来的风与喷水系统喷出的水逆向流动，降低循环水温度的同时，产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段；混合段设有三个接口，其中第一接口与连接循环水冷却段出口，接收来自循环水冷却段的湿空气，第二个接口连接引风机出口烟道，接收来自引风机的烟气，第三个接口连接脱硫除湿段；脱硫除湿段包括碱性再生池和吸湿纤维传送带，所述吸湿纤维传送带在传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；排放段安装在脱硫除湿段的顶部。

Description

一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置及除硫方法

技术领域

本发明涉及能源与动力工程领域，尤其涉及到一种用于大型火电厂的三塔合一(湿式冷却塔、脱硫塔及烟囱)布置方法。

背景技术

由于发电工艺要求及环保要求，火力发电厂必须要配置冷却塔、脱硫塔及烟囱(简称三塔)。三塔工作原理不同，内部结构不同，因此在电力设计部门的一般设计中，三塔分开布置，各司其职。

按照电厂目前的设计方式，湿式冷却塔和脱硫系统是相互分开的两个系统，没有任何交集。一方面，湿式冷却塔的冷却水蒸发损失非常大，一般而言，总冷却水量的1.3％会随着自然风扩散到冷却塔外，不但造成浪费，而且影响周边环境，对于一台1000MW的锅炉而言，设计循环水量大约是10万吨/小时左右，因此每小时由于蒸发带来的水耗大约为1300吨/小时；另一方面，湿法脱硫系统需要不断地向温度为120℃的烟气内喷石灰水，用于降温和脱硫，每小时蒸发的水量大约为100吨/小时。因此，原有的分离式设计的系统的缺点是：湿式冷却塔存在大量的未加利用的水资源，而同时脱硫系统需要不断加水脱硫。虽然国内电力建设已经逐渐出现了烟塔合一或三塔合一布置方式，但是都并未在结构上解决上述问题：

中国发明200710120405.9，烟塔合一装置，公布了将冷却塔及烟囱合二为一的方法。该发明仅仅是借助了冷却塔的烟囱效应实现了烟塔合一的简单合体，将烟气直接引入冷却塔内，冷却塔同产生的湿空气同时排出。

中国发明专利201210070220.2，一种可供多台锅炉使用的脱硫烟塔合一装置，公布了一种将脱硫塔及烟囱合体的装置。该发明在脱硫塔的出口设置了烟囱(形式上合体)，将脱硫后的烟气直接通过烟囱排放。

中国实用新型专利201420095518.3，一种三塔合一的间接空冷机组布置结构，公布了一种新型的三塔合一布置方式。其目的也是为了节约初期投资、减小厂区及主厂房占地面积。

然而，我国目前关于烟塔合一或三塔合一技术的初衷仅仅在于减小初投资及占地面积，从而在形式上实现了合体，功能并没有真正意义的合在一起，仍然存在冷却塔的水耗无法有效利用的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置。不仅具有现有技术的优点(减小占地面积)，同时还能实现三塔功能的真正合一，减小运行水耗。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，包括从下往上依次设置循环水冷却段、混合段、脱硫除湿段及排放段，所述的循环水冷却段设有冷却水配水系统和进风口，从进风口进来的风与喷水系统喷出的水逆向流动，降低循环水温度的同时，产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段；所述的混合段设有三个接口，其中第一接口与连接循环水冷却段出口，接收来自循环水冷却段的湿空气，第二个接口连接引风机出口烟道，接收来自引风机的烟气，第三个接口连接脱硫除湿段；所述的脱硫除湿段包括一个碱性再生池和吸湿纤维传送带，所述吸湿纤维传送带在传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；所述的排放段安装在脱硫除湿段的顶部，用于排放处理后的烟气。

所述的循环水冷却段还包括壳体、喷嘴和填料，配水系统水平安装在壳体内，所述的喷嘴与配水系统相连，所述的填料填充在壳体内且安装在喷嘴的下方，所述的进风口位于壳体的侧壁上，且在进风口安装有百叶窗，从进风口来的风与循环水在填料内逆向流动，实现了传热及传质(传质是指的水分蒸发)降低了循环水温度，且产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段。

所述混合段为一个带有三个接口的空流道结构，下部接口连接循环水冷却段出口，接收来自循环水冷却段的湿空气。第二个接口为引风机出口烟道，接收来自引风机的经过除尘的烟气；来自循环水冷却段与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸；烟气中的细微颗粒，也与小液滴混合，粘度增大，互相碰撞团聚，形成大颗粒；充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段的第三接口，即混合段的出口进入所述脱硫除湿段。

在所述的碱性再生池内设有对吸湿纤维传送带进行振打的振打装置。

在所述的碱性再生池的上方设有对吸湿纤维传送带进行干燥的机械干燥机构，其将吸湿纤维内的大部分水分除去，并保留其碱性特性。

所述排放段包括烟囱以及位于烟囱内部的引风机，所述引风机的作用是克服所述吸湿纤维传送带及所述循环水冷却段阻力，增大进风量，提高冷却效果；所述烟囱与各段的壳体为一体，其高度满足国家排放要求。

冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置的除硫方法，如下：

从进风口来的风与来自凝汽器的冷却水在填料内逆向流动，在降低冷却水温度的同时产生带有大量水蒸汽的空气进入混合段，且所述的冷却水从循环水冷却段的底部从新进入凝汽器；

混合段接收来自循环水冷却段的湿空气和接收来自引风机的经过除尘的烟气；来自循环水冷却段与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸；烟气中的细微颗粒，也与小液滴混合，粘度增大，互相碰撞团聚，形成大颗粒；充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段出口进入所述脱硫除湿段；

脱硫除湿段的吸湿纤维传送带在所述传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；所述吸湿纤维传送带进入所述混合段出口烟道前，其吸湿纤维处于半干燥且具有碱性特性；进入烟道内部后，所述吸湿纤维传送带大量吸收烟气中的水蒸汽及硫酸(吸湿)，吸附烟气中的大颗粒(除尘)。在吸湿纤维表面及内部，碱性物质与吸附的硫酸反应(脱硫)。将除湿、除尘及脱硫同时进行，将冷却塔产生的水蒸汽回收进行零水耗脱硫；所谓零水耗脱硫就是通过吸湿纤维吸收冷却塔蒸发的水蒸汽，用于脱硫系统。

脱硫后的烟气从排放段排出。

吸湿纤维传送带经过除湿、除尘及脱硫后，从所述混合段出口烟道被所述传动轴及传动装置传送出来，进入所述碱性再生池内，在所述振打装置的振打作用下，将吸湿纤维粘附的硫酸盐及灰冲洗干净后，进入所述机械干燥机构内；机械干燥机构内将吸湿纤维内的大部分水分除去，并保留其碱性特性。

该发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)通过改变原有湿式冷却塔、脱硫系统和烟囱的布局，实现了利用湿式冷却塔的蒸发水进行脱硫，实现了零水耗脱硫；

2)吸湿纤维传送带大量吸收烟气中的水蒸汽，过滤烟气中的大颗粒，碱性物质与烟气中的硫酸反应，将除湿、除尘及脱硫同时进行，将冷却塔产生的水蒸汽回收进行零水耗脱硫；

3)将原设置的脱硫塔的耗电量用于所述内部引风机，厂用电率不变；

4)与传统依靠自然吸力完成空气流动的湿式冷却塔相比，由于增加了内部引风机，实现了湿式冷却塔的强制对流，增强了冷却效果，从而减小了填料面积及冷却塔直径，降低了初投资。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中:Ⅰ-循环水冷却段，Ⅱ-混合段；Ⅲ-脱硫除湿段；Ⅳ-排放段；11-配水系统；12-喷嘴；13-填料；14-带有百叶窗的进风口；21-吸湿纤维传送带；22-烟道密封装置；23-传动轴及传动装置；24-机械干燥机构；25-碱性再生池；26-振打装置；31-内部引风机；32-烟囱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，包括循环水冷却段Ⅰ、混合段Ⅱ、脱硫除湿段Ⅲ及排放段Ⅳ组成。

所述循环水冷却段Ⅰ其原理及结构与湿式冷却塔类似，由配水系统11、喷嘴12、填料13及带有百叶窗的进风口14组成。从进风口来的风与循环水在填料13内逆向流动，实现了传热及传质降低了循环水温度。产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段Ⅱ。

所述混合段Ⅱ本质是一个带有三个接口的空流道结构。下部接口连接循环水冷却段Ⅰ出口，接收来自循环水冷却段Ⅰ的湿空气。第二个接口为引风机出口烟道，接收来自引风机的经过除尘的烟气。来自循环水冷却段Ⅰ与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸。烟气中的细微颗粒，也与小液滴混合，粘度增大，互相碰撞团聚，形成大颗粒。充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段Ⅱ出口进入所述脱硫除湿段Ⅲ。

所述脱硫除湿段Ⅲ同时具有脱硫及除湿功能。由吸湿纤维传送带21、烟道密封装置22、传动轴及传动装置23、机械干燥机构24、碱性再生池25及振打装置26组成。

所述吸湿纤维传送带21在所述传动轴及传动装置23的驱动下，反复往来于所述碱性再生池25及所述混合段Ⅱ出口烟道内。

所述吸湿纤维传送带21进入所述混合段Ⅱ出口烟道前，其吸湿纤维处于半干燥且具有碱性特性。进入烟道内部后，所述吸湿纤维传送带21大量吸收烟气中的水蒸汽(除湿)，过滤烟气中的大颗粒(深度除尘)，碱性物质与烟气中的硫酸反应(脱硫)，将除湿、除尘及脱硫同时进行，将冷却塔产生的水蒸汽回收进行零水耗脱硫。

所述吸湿纤维传送带21经过除湿、除尘及脱硫后，从所述混合段Ⅱ出口烟道被所述传动轴及传动装置23传送出来，进入所述碱性再生池25内，在所述振打装置26的振打作用下，将吸湿纤维粘附的硫酸盐及灰冲洗干净后，进入所述机械干燥机构24内。机械干燥机构24内将吸湿纤维内的大部分水分除去，并保留其碱性特性。

所述排放段Ⅳ由内部引风机31及烟囱32组成。所述内部引风机31的作用是克服所述吸湿纤维传送带21及所述循环水冷却段Ⅰ阻力，增大进风量，提高冷却效果。所述烟囱(32)与各段外壳实为一体，其高度满足国家排放要求。

冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置的除硫方法，如下：

从进风口来的风与冷却水配水系统的循环水在填料内逆向流动，实现传热及传质降低了循环水温度；同时产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段；

混合段接收来自循环水冷却段的湿空气和接收来自引风机的经过除尘的烟气；来自循环水冷却段与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸；烟气中的细微颗粒，也与小液滴混合，粘度增大，互相碰撞团聚，形成大颗粒；充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段出口进入所述脱硫除湿段；

脱硫除湿段的吸湿纤维传送带在所述传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；所述吸湿纤维传送带进入所述混合段出口烟道前，其吸湿纤维处于半干燥且具有碱性特性；进入烟道内部后，所述吸湿纤维传送带大量吸收烟气中的水蒸汽，过滤烟气中的大颗粒，碱性物质与烟气中的硫酸反应，将除湿、除尘及脱硫同时进行，将冷却塔产生的水蒸汽回收进行零水耗脱硫；脱硫后的烟气从排放段排出。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：包括从下往上依次设置循环水冷却段、混合段、脱硫除湿段及排放段，所述的循环水冷却段设有冷却水配水系统和进风口，从进风口进来的风与喷水系统喷出的水逆向流动，降低循环水温度的同时，产生的带有大量水蒸汽的空气进入混合段；所述的混合段设有三个接口，其中第一接口与连接循环水冷却段出口，接收来自循环水冷却段的湿空气，第二个接口连接引风机出口烟道，接收来自引风机的烟气，第三个接口连接脱硫除湿段；所述的脱硫除湿段包括一个碱性再生池和吸湿纤维传送带，所述吸湿纤维传送带在传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；用于排放处理后的烟气的排放段安装在脱硫除湿段的顶部。

2.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：所述的循环水冷却段还包括壳体、喷嘴和填料，配水系统水平安装在壳体内，所述的喷嘴与配水系统相连，所述的填料填充在壳体内且安装在喷嘴的下方。

3.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：所述的进风口位于壳体的侧壁上，且在进风口安装有百叶窗，从进风口来的风与循环水在填料内逆向流动。

4.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：所述混合段为一个带有三个接口的空流道结构，下部接口连接循环水冷却段出口，接收来自循环水冷却段的湿空气；第二个接口为引风机出口烟道，接收来自引风机的经过除尘的烟气；来自循环水冷却段的湿空气与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸；烟气中的细微颗粒与湿空气小液滴混合，形成大颗粒；充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段的第三接口，即混合段的出口进入所述脱硫除湿段。

5.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：在所述的碱性再生池内设有对吸湿纤维传送带进行振打的振打装置。

6.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：在所述的碱性再生池的上方设有对吸湿纤维传送带进行干燥的机械干燥机构，其将吸湿纤维内的大部分水分除去，并保留其碱性特性。

7.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置，其特征在于：所述排放段包括烟囱以及位于烟囱内部的引风机，所述引风机克服所述吸湿纤维传送带及所述循环水冷却段阻力，增大进风量；所述烟囱与各段的壳体为一体。

8.如权利要求1所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置的除硫方法，其特征在于：

从进风口来的风与来自凝汽器的冷却水在填料内逆向流动，在降低冷却水温度的同时产生带有大量水蒸汽的空气进入混合段，且所述的冷却水从循环水冷却段的底部从新进入凝汽器。

混合段接收来自循环水冷却段的湿空气和接收来自引风机的经过除尘的烟气；来自循环水冷却段的湿空气与引风机出口的烟气，在混合段内充分混合，烟气中的SOx溶解在水蒸汽中的液滴内，形成硫酸；烟气中的细微颗粒，也与小液滴混合，粘度增大，互相碰撞团聚，形成大颗粒；充分混合后的烟气及水蒸汽经过混合段出口进入所述脱硫除湿段；

脱硫除湿段的吸湿纤维传送带在所述传动轴及传动装置的驱动下，反复往来于所述碱性再生池及所述混合段出口烟道内；所述吸湿纤维传送带进入所述混合段出口烟道前，其吸湿纤维处于半干燥且具有碱性特性；进入烟道内部后，所述吸湿纤维传送带大量吸收烟气中的水蒸汽，过滤烟气中的大颗粒，碱性物质与烟气中的硫酸反应，将除湿、除尘及脱硫同时进行，将冷却塔产生的水蒸汽回收进行零水耗脱硫；

脱硫后的烟气从排放段排出。

9.如权利要求8所述的冷却塔脱硫塔及烟囱三塔合一的装置的除硫方法，其特征在于：

所述吸湿纤维传送带经过除湿、除尘及脱硫后，从所述混合段出口烟道被所述传动轴及传动装置传送出来，进入所述碱性再生池内，在所述振打装置的振打作用下，将吸湿纤维粘附的硫酸盐及灰冲洗干净后，进入所述机械干燥机构内；机械干燥机构内将吸湿纤维内的大部分水分除去，并保留其碱性特性。