CN105536394A - 喷淋塔、设有该喷淋塔的褐煤干燥烟气处理系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干燥热载气回收水技术领域，尤其涉及一种喷淋塔、设有该喷淋塔的褐煤干燥烟气处理系统及其方法。喷淋塔包括塔体，塔体内设有分布板，将塔体分为上下设置的喷淋段和换热段；底部设有液体出口和位于液体出口的上方干燥烟气入口，顶部设有干燥烟气出口；喷淋段内设有多个喷淋头，换热段内设有位于分布板与干燥烟气入口之间的间接换热器；分布板与塔体之间设有降液管；间接换热器固定于塔体，间接换热器的换热介质入口和换热介质出口均设于塔体上；分布板上设有多个通气孔，通气孔的上方连接有通气管，且通气管的顶部设有由支架支撑的气体管帽，用于盖住通气管。本发明充分利用了提高了回收水的品质和系统的热利用率。
Description
技术领域
本发明涉及干燥热载气回收水技术领域，尤其涉及一种喷淋塔、设有该喷淋塔的褐煤干燥烟气处理系统及其方法。
背景技术
由于褐煤“三高二低”(高水分、高挥发分、高灰分、低热值、低灰熔点)的特点，给褐煤锅炉机组的运行带来了一系列的问题：高水分导致烟气中水蒸气含量增加，排烟损失增大；高挥发分，低灰熔点使褐煤具有较强的结渣特性；低热值使煤耗量增大，燃料的采、运、储、加工等投资增大。褐煤干燥提质后，褐煤的发热量大大提高，燃烧后排出的温室气体降低。
对于我国内蒙古等褐煤主产区来说，水资源严重缺乏，节约水资源，从褐煤干燥气中回收水分就显得尤为重要。现有技术中提出了多种褐煤干燥烟气回收水的方法，一般均采用现有的喷淋塔除尘，再经冷却塔冷却后分离出水分，但是现有技术中的褐煤干燥烟气回收水的方法回收效率低，回收水的纯度也不高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有技术中褐煤干燥烟气回收利用率低且回收水纯度低的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷淋塔，包括塔体，所述塔体内设有分布板，所述分布板将所述塔体分为上下设置的喷淋段和换热段；所述塔体的底部设有液体出口，所述塔体的下部侧面设有干燥烟气入口，且所述干燥烟气入口位于所述液体出口的上方，所述塔体的顶部设有干燥烟气出口；所述喷淋段内设有多个喷淋头，所述换热段内设有间接换热器，所述间接换热器位于所述分布板与干燥烟气入口之间；所述分布板与所述塔体之间设有降液管，用于喷淋液体的流出；所述间接换热器固定于所述塔体，所述间接换热器的换热介质入口和换热介质出口均设于所述塔体上；所述分布板上设有多个通气孔，用于干燥烟气向上进入喷淋段；所述通气孔的上方连接有通气管，且所述通气管的顶部设有由支架支撑的气体管帽，用于盖住所述通气管。
其中，所述分布板的一侧与所述塔体之间留有间隙，且分布板的边缘设有向塔底延伸的第一挡板，所述第一挡板与其所在一侧的塔体围成所述降液管。
其中，所述分布板向设有降液管的一侧倾斜设置。
其中，所述分布板上的通气孔呈正三角形分布。
其中，所述间接换热器为列管式换热器，所述分布板下方设有两个相平行的且与分布板垂直的第二挡板，所述列管式换热器的管束均水平固定于两侧的第二挡板之间，每个所述第二挡板与分布板和塔体均形成一个密封管腔，所述密封管腔内设有多个隔板，用于形成多管程列管式换热器。
本发明还提供了一种褐煤干燥烟气处理系统，包括上述的喷淋塔、干燥设备、空气冷凝器、气液分离器、水回收罐、尾气风机和污水分离器；所述干燥设备的气体出口与所述喷淋塔的干燥烟气入口连接，所述喷淋塔的干燥烟气出口与空气冷凝器的气体入口连接，空气冷凝器的气体入口与所述气液分离器的气体入口连接；所述气液分离器的气体出口连接所述尾气风机的进口，所述尾气风机的出口连接所述喷淋塔的换热介质入口；所述气液分离器的液体出口连接所述水回收罐；所述喷淋塔的换热介质出口与所述干燥设备的气体入口连接；所述喷淋塔的液体出口通过所述污水分离器与所述水回收罐连接。
其中，褐煤干燥烟气处理系统还包括依次连接于所述干燥设备与所述喷淋塔之间的旋风分离器和袋式除尘器。
其中，所述水回收罐的出口通过所述循环水泵与所述喷淋塔的喷淋头连接。
本发明还提供了一种上述的褐煤干燥烟气处理系统的处理方法，包括以下步骤：
S1，将高温烟道气通入所述干燥设备中干燥褐煤；
S2，将步骤S1中产生的干燥烟气通入所述喷淋塔中；
S3，利用所述空气冷凝器冷却经所述喷淋塔处理后的干燥烟气；
S4，将步骤S3冷却后的干燥烟气通入气液分离器中进行分离，并将部分气体通入所述喷淋塔中作为换热介质，将分离的水分通入所述水回收罐进行回收；
S5，将步骤S4中作为换热介质被加热的气体通入所述干燥设备中干燥褐煤；
S6，将由所述喷淋塔中的液体经所述污水分离器分离，并将分离后的水分通入所述水回收罐中回收。
其中，在执行步骤S2之前执行以下步骤：将干燥烟气依次通入所述旋风除尘器和袋式除尘器中进行除尘。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本发明提供的喷淋塔分为喷淋段和换热段，换热段既能降低干燥烟气的温度，又能使换热介质吸收干燥烟气的显热加以利用，喷淋段对干燥烟气进行降温除尘。该喷淋塔可以回收利用干燥烟气中的热量，增强喷淋塔对于干燥烟气的冷却效果，并能够对干燥烟气进行除尘。本发明提供的褐煤干燥烟气处理系统回收利用率高，结构紧凑，占地面积小。采用旋风除尘器和布袋式除尘器对其进行除尘，提高了回收水的品质。
附图说明
图1是本发明实施例喷淋塔的主视图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是图2的B-B向剖视图；
图4是本发明实施例褐煤干燥烟气处理系统的结构示意图。
图中：1：塔体；11：干燥烟气入口；12：干燥烟气出口；13：液体出口；14：换热介质入口；15：换热介质出口；2：分布板；21：通气孔；22：通气管；23：气体管帽；3：喷淋头；4：降液管；41：第一挡板；5：列管式换热器；51：第二挡板；101：热风炉；102：干燥设备；103：旋风分离器；104：袋式除尘器；105：喷淋塔；106：空气冷凝器；107：气液分离器；108：尾气风机；109：水回收罐；110：循环水泵；111：污水分离器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种喷淋塔105，包括塔体1，塔体1内设有分布板2，分布板2将塔体1分为上下设置的喷淋段和换热段，具体地，喷淋段的占整个塔体1高度的1/2以上；塔体1的底部设有液体出口13，塔体1的下部侧面设有干燥烟气入口11，且干燥烟气入口11位于液体出口13的上方，塔体1的顶部设有干燥烟气出口12；喷淋段内设有多个喷淋头3，换热段内设有间接换热器，间接换热器位于分布板2与干燥烟气入口11之间；分布板2与塔体1之间设有降液管4，用于喷淋液体的流出；间接换热器固定于塔体1，间接换热器的换热介质入口14和换热介质出口15均设于塔体1上；分布板2上设有多个通气孔21，用于干燥烟气向上进入喷淋段；通气孔21的上方连接有通气管22，且通气管22的顶部设有由支架支撑的气体管帽23，用于盖住通气管22。
本发明实施例提供的喷淋塔105分为喷淋段和换热段，使用时干燥烟气由塔体1下部的干燥烟气入口11喷入塔体1内，首先经过换热段内的间接换热器，既能降低干燥烟气的温度，又能使换热介质吸收干燥烟气的显热加以利用，经换热后的干燥烟气通过分布板2上的通气孔21进入喷淋段，进一步对干燥烟气进行降温，同时喷淋的水将干燥烟气中的尘埃带走实现对干燥烟气的除尘。分布板2上设有的通气管22及其上方设有的能够盖住通气管22的气体管帽23，可以避免喷淋水由通气孔21滴入换热段内，影响干燥烟气的换热效果。本发明的喷淋塔105不但具有喷淋除尘的功能，还具有换热的功能，是一种新型的换热喷淋塔，回收利用干燥烟气中的热量，增强喷淋塔对于干燥烟气的冷却效果，并能够对干燥烟气进行除尘。
进一步地，分布板2的一侧与塔体1之间留有间隙，且分布板2的边缘设有向塔底延伸的第一挡板41，第一挡板41与其所在一侧的塔体1围成降液管4。降液管4延伸至塔底，使用时降液管4的末端可淹没在喷淋液体内，避免了部分干燥烟气不经过换热而直接由降液管4向喷淋段内流出。降液管4由分布板2边缘的第一挡板41和塔体1围成结构简单，便于制造。
进一步地，分布板2向设有降液管4的一侧倾斜设置。分布板2与水平面的倾斜角度优选为5～10°，分布板2向下倾斜并朝向降液管4的一侧倾斜便于喷淋液体携带干燥烟气中的尘埃向下经由降液管4流出。)
进一步地，分布板2上的通气孔21呈正三角形分布。通气孔21在分布板2上均匀分布使得干燥烟气进入喷淋段时分散均匀，有利于提高喷淋段对干燥烟气的降温除尘效果。具体地，各通气孔21上设置的通气管22之间的中心距大于或等于1.5倍的管外径。通气管22之间的中心距过小会影响气体的流通。
具体地，间接换热器优选为列管式换热器5，分布板2下方设有两个相平行的且与分布板2垂直的第二挡板51，列管式换热器5的管束均水平固定于两侧的第二挡板51之间，每个第二挡板51与分布板2和塔体1均形成一个密封管腔，密封管腔内设有多个隔板，用于形成多管程列管式换热器5。多管程列管式换热器5可以增长换热介质在换热器内停留时间，提升换热效果，提高干燥烟气的热回收效率。具体地，列管式换热器5的排管方式为正三角形空间错排，且列管式换热器5的各管束之间的中心距大于或等于1.5倍的管束外径。列管式换热器5的各管束空间错排有利于干燥烟气的顺利通过，增大干燥烟气与管束的接触面积。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种褐煤干燥烟气处理系统，包括上述的喷淋塔105、干燥设备102、空气冷凝器106、气液分离器107、水回收罐109、尾气风机108和污水分离器111；干燥设备102的气体出口与喷淋塔105的干燥烟气入口11连接，喷淋塔105的干燥烟气出口12与空气冷凝器106的气体入口连接，空气冷凝器106的气体入口与气液分离器107的气体入口连接；气液分离器107的气体出口连接尾气风机108的进口，尾气风机108的出口连接喷淋塔105的换热介质入口14；气液分离器107的液体出口13连接水回收罐109；喷淋塔105的换热介质出口15与干燥设备102的气体入口连接；喷淋塔105的液体出口13通过污水分离器111与水回收罐109连接。使用时将高温烟道气(高温烟道气可由热风炉101产生)通入干燥设备102中干燥褐煤，干燥过程产生的温度为110～150℃的干燥烟气通入喷淋塔105中换热除尘，经喷淋塔105处理后的温度降至60～90℃的干燥烟气通入空气冷凝器106中进一步冷却，干燥烟气的温度降至30～50℃，然后采用气液分离器107对冷却后的干燥烟气进行分离，分离所得的水分进入水回收罐109中，分离后的气体经尾气风机108部分通入喷淋塔105中作为换热介质被加热，加热后的气体可以通入干燥设备102中用于干燥褐煤，实现循环利用，其余的气体经尾气风机108排出系统。喷淋塔105中的喷淋液体经污水分离器111后得到的水分也可以回收到水回收罐109中。本发明提供的褐煤干燥烟气处理系统回收利用率高，水的回收率可达85％以上，运行成本低，结构紧凑，占地面积小。
进一步地，褐煤干燥烟气处理系统还包括依次连接于干燥设备102与喷淋塔105之间的旋风分离器103和袋式除尘器104。在干燥烟气进入喷淋塔105之间通过旋风分离器103和袋式除尘器104进行除尘可以除去干燥烟气中的大部分煤粉颗粒，除尘效果好，因此所回收的水品质高。
进一步地，水回收罐109的出口通过循环水泵110与喷淋塔105的喷淋头3连接。回收后的水可以部分用于该系统中喷淋冷却干燥烟气，实现水分的循环利用，降低系统能耗。
本发明实施例还提供了一种上述的褐煤干燥烟气处理系统的处理方法，包括以下步骤：
S1，将高温烟道气通入干燥设备102中干燥褐煤；
S2，将步骤S1中产生的干燥烟气通入喷淋塔105中；具体地，在执行该步骤之前可以执行以下步骤；将干燥烟气依次通入旋风除尘器和袋式除尘器104中进行除尘。
S3，利用空气冷凝器106冷却经喷淋塔105处理后的干燥烟气；
S4，将步骤S3冷却后的干燥烟气通入气液分离器107中进行分离，并将部分气体通入喷淋塔105中作为换热介质，将分离的水分通入水回收罐109进行回收；
S5，将步骤S4中作为换热介质被加热的气体通入干燥设备102中干燥褐煤；
S6，将由喷淋塔105中的液体经污水分离器111分离，并将分离后的水分通入水回收罐109中回收。
本发明提供的褐煤干燥烟气处理系统的处理方法回收利用率高，水的回收率可达85％以上，经旋风分离器103和袋式除尘器104除尘后，再经过换热喷淋塔105洗涤回收水的品质良好。
为了清楚地体现本发明实施例的褐煤干燥烟气处理系统及制备方法的有益效果，还提供了一个具体的实施例：
某地每年需要进行400万吨的褐煤提质，褐煤的含水量为34.8％，用于干燥褐煤的烟道气温度为500℃，烟道气吹入速度为90000Nm3/h，用于干燥褐煤的还有部分循环利用的干燥烟气温度为80℃，吹入速度为120000Nm3/h，两者混合后温度为260℃。混合后的气体通入干燥设备102中干燥褐煤，干燥烟气的温度降低至120℃，将干燥烟气依次通过旋风分离器103和袋式除尘器104，在将干燥烟气送入所述喷淋塔105，干燥烟气在喷淋塔105内换热后温度降至90℃，之后干燥烟气进入喷淋段，经喷淋段洗涤后，烟气温度降低至70℃。干燥烟气再经空气冷凝器106冷却后温度将为40℃，采用气液分离器107每小时可以分离得到115m3的水，年回收水82万吨。所分离出的尾气中约80000Nm3/h经循环尾风机送入喷淋塔105中加热，最后送入干燥设备102用于干燥褐煤。换热喷淋塔105所使用的循环水量为1000m3/h，与其相连的沉降式分离器外排10m3/h的浓泥浆可用于型煤制备。
综上所述，本发明的喷淋塔不但具有喷淋除尘的功能，还具有换热的功能，是一种新型的换热喷淋塔，回收利用干燥烟气中的热量，增强喷淋塔对于干燥烟气的冷却效果，并能够对干燥烟气进行除尘。本发明提供的褐煤干燥烟气处理系统回收利用率高，水的回收率可达85％以上，回收水的品质良好，运行成本低，结构紧凑，占地面积小。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种喷淋塔，其特征在于：包括塔体，所述塔体内设有分布板，所述分布板将所述塔体分为上下设置的喷淋段和换热段；所述塔体的底部设有液体出口，所述塔体的下部侧面设有干燥烟气入口，且所述干燥烟气入口位于所述液体出口的上方，所述塔体的顶部设有干燥烟气出口；
所述喷淋段内设有多个喷淋头，所述换热段内设有间接换热器，所述间接换热器位于所述分布板与干燥烟气入口之间；
所述分布板与所述塔体之间设有降液管，用于喷淋液体的流出；
所述间接换热器固定于所述塔体，所述间接换热器的换热介质入口和换热介质出口均设于所述塔体上；
所述分布板上设有多个通气孔，用于干燥烟气向上进入喷淋段；所述通气孔的上方连接有通气管，且所述通气管的顶部设有由支架支撑的气体管帽，用于盖住所述通气管。
2.根据权利要求1所述的喷淋塔，其特征在于：所述分布板的一侧与所述塔体之间留有间隙，且分布板的边缘设有向塔底延伸的第一挡板，所述第一挡板与其所在一侧的塔体围成所述降液管。
3.根据权利要求1所述的喷淋塔，其特征在于：所述分布板向设有降液管的一侧倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的喷淋塔，其特征在于：所述分布板上的通气孔呈正三角形分布。
5.根据权利要求1所述的喷淋塔，其特征在于：所述间接换热器为列管式换热器，所述分布板下方设有两个相平行的且与分布板垂直的第二挡板，所述列管式换热器的管束均水平固定于两侧的第二挡板之间，每个所述第二挡板与分布板和塔体均形成一个密封管腔，所述密封管腔内设有多个隔板，用于形成多管程列管式换热器。
6.一种褐煤干燥烟气处理系统，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的喷淋塔、干燥设备、空气冷凝器、气液分离器、水回收罐、尾气风机和污水分离器；
所述干燥设备的气体出口与所述喷淋塔的干燥烟气入口连接，所述喷淋塔的干燥烟气出口与空气冷凝器的气体入口连接，空气冷凝器的气体入口与所述气液分离器的气体入口连接；
所述气液分离器的气体出口连接所述尾气风机的进口，所述尾气风机的出口连接所述喷淋塔的换热介质入口；所述气液分离器的液体出口连接所述水回收罐；
所述喷淋塔的换热介质出口与所述干燥设备的气体入口连接；
所述喷淋塔的液体出口通过所述污水分离器与所述水回收罐连接。
7.根据权利要求6所述的褐煤干燥烟气处理系统，其特征在于：还包括依次连接于所述干燥设备与所述喷淋塔之间的旋风分离器和袋式除尘器。
8.根据权利要求6所述的褐煤干燥烟气处理系统，其特征在于：所述水回收罐的出口通过所述循环水泵与所述喷淋塔的喷淋头连接。
9.一种如权利要求6-8任一项所述的褐煤干燥烟气处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将高温烟道气通入所述干燥设备中干燥褐煤；
S2，将步骤S1中产生的干燥烟气通入所述喷淋塔中；
S3，利用所述空气冷凝器冷却经所述喷淋塔处理后的干燥烟气；
S4，将步骤S3冷却后的干燥烟气通入气液分离器中进行分离，并将部分气体通入所述喷淋塔中作为换热介质，将分离的水分通入所述水回收罐进行回收；
S5，将步骤S4中作为换热介质被加热的气体通入所述干燥设备中干燥褐煤；
S6，将由所述喷淋塔中的液体经所述污水分离器分离，并将分离后的水分通入所述水回收罐中回收。
10.根据权利要求9所述的褐煤干燥烟气处理系统的处理方法，其特征在于，在执行步骤S2之前执行以下步骤：将干燥烟气依次通入所述旋风除尘器和袋式除尘器中进行除尘。
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