CN104998512A - 一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除pm2.5的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除PM_2.5的系统。在火电厂脱硫塔出口增设接触式换热器，高压过冷液体吸附剂进入换热器后与脱硫烟气在填料层发生逆流接触式换热，烟气中的PM_2.5附着在换热器管壁和浸入到冷凝液中，并随冷凝液体一起流下收集。气体吸附剂经压缩机升压和冷凝器冷凝后成为高压过冷液体，再经干燥过滤器过滤和节流阀减压后进入换热器中，与脱硫烟气继续循环换热。本发明将吸附剂用来对脱硫烟气中的水进行回收的同时，还可对PM_2.5进行捕捉沉降，吸附剂在接触换热后又可循环使用，达到节约水资源及保护环境的目的。

Description

一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除PM2.5的系统

技术领域

本发明属于节能减排领域，具体涉及一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除PM_2.5的系统。

背景技术

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因具有脱硫效率高、投资成本低、运行可靠等优点而在火电厂内广泛使用，但其主要缺点是耗水量较大。湿法脱硫系统耗水量占火电厂总耗水量的50％左右，一台600MW机组湿法脱硫耗水量约为90～120t/h，年耗水量约70～100万吨。对于湿法脱硫系统，锅炉烟气在脱硫塔内经石灰石浆液洗涤后，烟气中的水蒸气达到饱和状态，并在烟气中出现了液态水，高湿饱和烟气带走的蒸发水量占湿法脱硫系统耗水量的90％左右，是该系统水耗的主要部分。如果能从脱硫塔出口饱和烟气中回收水分加以循环利用，不仅能使电厂达到节能降耗的目的，而且还能节省大量的水资源。

PM_2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。目前，煤炭燃烧对全国总悬浮颗粒物(TSP)的贡献超过70％，PM_2.5是主要贡献源之一。PM_2.5能长期悬浮于大气环境中，粒径小且比表面积大，易于富集有毒物质如多环芳烃、病毒及重金属等，可长距离传输，给人类健康和环境产生了很大危害，且很难清除。在燃煤火电厂中，从静电除尘器出口的高温烟气在脱硫塔内与中低温浆液相接触，使部分脱硫吸收液汽化，烟气相对湿度增大，烟温降低并达到饱和状态。现有烟气湿法脱硫除尘技术能够有效脱除SO₂和粗粉尘，但对PM_2.5的捕集效率很低，造成大量的PM_2.5排入大气环境。由于脱硫烟气高含水率及粉尘的特殊性，用湿式静电除尘器虽能达到90％以上的脱除效率，但仍有一些PM_2.5颗粒物无法脱除且在脱除过程需消耗大量的电能和冲洗水，无法满足电厂节能降耗的目标。随着火电厂运行，无法脱除的PM_2.5不断向外排放，长期运行将造成大气环境日益严重，给人生的出行与健康造成严重影响。

目前，火电厂和工业上用于脱除PM_2.5的除尘设备主要有机械除尘器，湿式静电除尘器，过滤式除尘器以及相关的组合除尘器，虽然对烟尘中粗颗粒物的去除效果很好，但对PM_2.5的脱除效果则不尽人意。另外有报道的相关技术包括“一种回收烟气含水同时脱除PM_2.5的系统”(专利号：201210256822.7)，采用间接式换热凝聚加除雾器方法来节水除尘，该专利中所需凝结换热的管内循环水量大，而且该专利中存在发生换热的饱和烟气和循环水的温差小，除雾器阻力大等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除PM_2.5的系统，该系统可实现火电厂节约用水和减少PM_2.5排放的目标。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：包括与锅炉的烟气通道相连通的脱硫塔，接触式换热器，蒸发器，压缩机，冷凝器，干燥过滤器，节流阀，水回收净化装置，烟囱。所述的接触式换热器安装在脱硫塔出口至烟囱入口之间的烟道上，脱硫塔出口烟气从接触式换热器下部进入，上部与节流阀烟道出口相连接；接触式换热器底端依次与蒸发器、压缩机、冷凝器、干燥过滤器及节流阀相连通，接触式换热器顶端与烟囱入口烟道相连通。

所述的接触式换热器的填料塔采用规整填料方式，包括孔板填料，孔板波纹填料或丝网波纹填料。

本发明不仅能有效回收脱硫烟气中的水蒸气，而且能够减少烟气中PM_2.5的排放。与其他方式相比，本发明具有如下优点：1)回收水量大。本发明利用温差相对较大的高压过冷液体吸附剂与脱硫高湿烟气进行混合接触式换热，且接触式换热器采用规整填料方式，大大增加了烟气与过冷液体吸附剂的接触面积，延长了烟气与吸附剂在逆流换热过程中的接触时间，换热效果强，节水量大；2)PM_2.5脱除效率高。本发明所述的烟气与吸收剂冷凝换热过程中，烟气中的PM_2.5附着在换热器填料塔管壁和浸入在互溶液体中，此两种捕集方式共同捕捉的PM_2.5随冷凝的互溶液体一起沿管壁流下收集，烟气净化效果好且净化效率高；3)吸附剂可循环利用。吸附剂在经过接触式换热、蒸发、升压、冷凝、干燥过滤及节流减压后，可循环使用；4)投资小。接触式换热器的填料塔材料可采用抗腐蚀塑料和玻璃钢制成，价格便宜，使用时间长；5)使用范围广。本发明可实现除脱硫烟气外的其它高湿烟气中的水回收和PM_2.5的脱除；6)节能降耗。与湿式静电除尘器相比，本发明避免了高电压的使用，可节约大量电能，实现电厂的节能降耗要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

其中，1为锅炉，2为脱硫塔，3为接触式换热器，4为蒸发器，5为压缩机，6为冷凝器，7为干燥过滤器，8为节流阀，9为水回收净化装置，10为烟囱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1所示，本发明包括与锅炉烟气通道相连通的脱硫塔2，所述的接触式换热器3安装在脱硫塔2出口至烟囱10入口之间的烟道上，所述的脱硫塔2出口烟气从接触式换热器3下部进入，而接触式换热器3上部则与节流阀8烟道出口相连接；所述的接触式换热器3底端依次与蒸发器4、压缩机5、冷凝器6、干燥过滤器7及节流阀8相连通，而接触式换热器3顶端则与烟囱10入口烟道相连通。

经干燥过滤器7出口流出的高压过冷液体吸附剂，经节流阀8减压后从上部进入接触式换热器3中，高压过冷吸附剂通过接触式换热器3中的喷淋装置均匀分流喷入填料塔内，脱硫塔2出口烟气从下部进入接触式换热器3中，高压过冷液体吸附剂与脱硫烟气在填料塔上进行混合接触式换热。经接触式换热后，液体吸附剂与脱硫烟气中的水蒸气成为低温低压互溶液体，沿着填料塔方向流下收集。

本发明的接触式换热器3的填料塔材料可采用抗腐蚀塑料或玻璃钢制成，采用规整填料方式，包括孔板填料，孔板波纹填料或丝网波纹填料。由于填料层的作用，大大增加了烟气与过冷液体吸附剂的接触面积，延长了烟气与吸附剂在逆流换热过程中的接触时间，在烟气中的水蒸气被大量冷凝；同时烟气中的PM_2.5附着在换热器填料塔管壁上和浸入在互溶液体中，此两种捕集方式共同捕捉的PM_2.5随冷凝的互溶液体一起沿管壁流下收集，PM_2.5被有效捕捉下来，烟气最终得以净化。

经接触式换热器3换热后产生的低温低压互溶液体，进入蒸发器4后被其内部热水管道加热，提高了温度，液体吸附剂以气体状态从低温低压互溶液体中分离出来成为低温低压气体吸附剂，且其温度范围在60～90℃内，常见的合规吸附剂如甲醇等；而低温低压互溶液体中未蒸发的水和捕捉的PM_2.5通过水回收净化装置9后得以净化回收利用。

蒸发器产生的低温低压气体吸附剂经压缩机5升压后，成为高温高压气体吸附剂后进入冷凝器6中，高温高压气体吸附剂的热量被冷凝器6中的内部低温冷却液带走后，高温高压气体吸附剂成为高压过冷液体吸附剂且其温度范围在-10～10℃内，常见的合规吸附剂如甲醇等。

冷凝器6出口的高压过冷液体吸附剂进入干燥过滤器7中，经干燥过滤后流经节流阀8进入接触式换热器3中进行下一轮循环使用。

Claims (2)

1.一种接触式循环换热回收高湿烟气含水同时脱除PM2.5的系统，其特征在于：包括与锅炉(1)的烟气通道相连通的脱硫塔(2)，接触式换热器(3)，蒸发器(4)，压缩机(5)，冷凝器(6)，干燥过滤器(7)，节流阀(8)，水回收净化装置(9)，烟囱(10)，在脱硫塔(2)出口至烟囱(10)入口之间的烟道上安装接触式换热器(3)，脱硫塔(2)出口烟气从接触式换热器(3)下部进入，而接触式换热器(3)上部与节流阀(8)烟道出口相连接，接触式换热器(3)底端依次与蒸发器(4)、压缩机(5)、冷凝器(6)、干燥过滤器(7)及节流阀(8)相连通，接触式换热器(3)顶端与烟囱(10)入口烟道相连通。

2.根据权利要求1所述接触式循环换热回收高湿烟气含水同时及脱除PM2.5的系统，其特征在于：所述的接触式换热器(3)的填料塔采用规整填料方式，包括孔板填料，孔板波纹填料或丝网波纹填料。