CN105805768A - 一种降低烟气白烟的节能环保设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低烟气白烟的节能环保设备及工艺；该设备在脱硫塔后设有玻璃板式换热器，玻璃板式换热器的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机和脱硫塔的出口；风机设在玻璃板式换热器的出口位置；所述玻璃板式换热器上连接有延伸到脱硫塔或污水处理处的冷凝水排出管。工艺方法，用冷空气和脱硫后的烟气进行换热，使得烟气温度进一步降低，析出冷凝水，析出的冷凝水可加以回收利用；冷空气被烟气加热后形成热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，另一部分热空气和降温后的烟气均匀混合，略微抬升烟气温度并冲淡烟气中的水分，使之不易在烟囱出口形成冒白烟和拖尾现象。本发明设备和工艺具有较好的应用前景。

Description

一种降低烟气白烟的节能环保设备及工艺
技术领域
本发明涉及一种环保设备及工艺，具体的说是一种降低烟气白烟的节能环保设备及工艺。
背景技术
电厂锅炉、石化加热炉等排烟的超低排放问题已经引起热会各界的普遍关注和国家的强烈重视。尤其是在东南沿海的长三角、珠三角以及京津等发达地区，烟囱的冒白烟问题已成为当前迫切需要解决的热点问题。
湿法脱硫工艺是指使用石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）等碱性浆洗液做洗涤剂，在脱硫塔中对烟气进行洗涤，从而脱除烟气中的SO2的工艺方法。对于燃煤电厂，湿法脱硫工艺仍是今后很长一段时间内，控制烟气SO2排放的主要方法。而湿法脱硫工艺，使得脱硫后的烟气含湿量大增，达到饱和状态。这些饱和湿烟气从脱硫塔中排出，再经烟囱排入大气，一与大气汇合就迅速冷凝，在烟囱出口处形成冒白烟现象。
而对于石化加热炉，燃料一般为天然气，燃料中的氢（H）元素含量非常高，导致烟气中的水分含量非常大，约15~19%（容积成分）。再经脱硫后，烟气的含湿量进一步增加，这些烟气一经烟囱排入大气，在环境温度较低的时候就会冷凝形成白烟现象。
目前多采用在烟气管线尾部增加烟气-烟气再热器（GGH）等设备，采用提高脱硫后烟气排烟温度的方法来提高污染物扩散度，减轻烟囱腐蚀和冒白烟现象。但GGH多采用金属材料制造，在使用过程中常常会因酸露点腐蚀、堵塞等原因而发生故障，停止工作，因此，急需开发一种新设备和工艺方法来治理烟囱冒白烟的问题。
发明内容
本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种降低烟气白烟的节能环保设备及工艺。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种降低烟气白烟的节能环保设备，该设备包括锅炉，锅炉后依次设有脱硝塔、空气预热器、静电除尘系统、脱硫塔、风机和烟囱；在脱硫塔后设有玻璃板式换热器，玻璃板式换热器的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机和脱硫塔的出口；风机设在玻璃板式换热器的出口位置；所述玻璃板式换热器上连接有延伸到脱硫塔或污水处理处的冷凝水排出管。
进一步的，所述玻璃板式换热器中冷介质和热介质为交错流，流动方向呈90°夹角。
进一步的，所述风机可替换为设置在玻璃板式换热器后用于引入常温空气的引风机。
进一步的，所述锅炉可替换为加热炉。
采用所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟工艺方法，包括以下步骤：锅炉产生的高温烟气，经脱硝塔进行脱硝，脱硝后的烟气经空气预热器降温成中温烟气，中温烟气进入到静电除尘系统进行除尘，除尘后的烟气再进入脱硫塔进行脱硫后，形成脱硫后烟气；同时，风机将体积为脱硫后烟气2~3倍的常温空气送入玻璃板式换热器，与脱硫后烟气进行换热，使脱硫后烟气温度大大降低，成为冷凝烟气，并析出冷凝水，析出的冷凝水回收利用；同时空气温度升高成为热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，一部分热空气与采用风机输送的冷凝烟气均匀混合，使冷凝烟气温度升高并冲淡冷凝烟气中的水分，形成无白烟和拖尾现象的气体，从烟囱排出。
进一步的，所述玻璃板式换热器的冷凝水收集后可直接送入脱硫塔或污水处理处。
有益效果是：
1、本发明中的降低烟气白烟的节能环保设备，用冷空气和脱硫后的烟气进行换热，使得烟气温度进一步降低，析出冷凝水，析出的冷凝水可加以回收利用，以达到节约用水的目的；冷空气被烟气加热后形成热空气，热空气一部分作为助燃空气进入炉膛，以达到节能的目的，另一部分热空气和降温后的烟气均匀混合，略微抬升烟气温度并冲淡烟气中的水分，使之不易在烟囱出口形成冒白烟和拖尾现象。
2、本发明中采用玻璃板式换热器具有不怕露点酸性腐蚀，阻力小，压降小的特点，能把烟气温度降到露点温度以下，会有大量冷凝水析出。为实现去除或减轻“白烟”现象的目的，可以把升温后的热空气余下的部分，与深度冷凝后的烟气混合，混合后再进入烟囱排出。深度冷凝后烟气含湿量大减，与热空气再混合，一方面使混合气体温度提高几度后，烟气中水蒸气不再饱和；另一方面，热空气冲淡了原来的饱和湿烟气，使得混合后的烟气在通过烟囱排出时，不易在烟囱根部形成冷凝，出现“冒白烟”和拖尾现象。
3、本发明采用所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟工艺方法，使烟气深度冷凝，释放出大量冷凝水，本发明中通过玻璃板式换热器进行热交换的空气流量可以是烟气流量的2~3倍（体积流量）。由于脱硫后的烟气含湿量非常大，一般均为饱和湿烟气（即相对湿度φ=100%）；当温度降为30摄氏度时仍为饱和湿烟气，此时析出的冷凝水量为（d1-d2）kg。当含湿量d一定时，空气温度由0℃升高到约30℃的过程中，其必为未饱和状态，且其相对湿度极低（近似为干空气），此时其水蒸气分压力远小于当前温度下的饱和水蒸气分压力。由湿空气中水蒸气状态可知，其状态点定位于饱和水蒸气压力曲线上方。约30℃的热未饱和空气与约30℃的饱和湿烟气混合，控制热空气和湿烟气的相对比例，使混合后的气体中水蒸气的分压始终小于当前温度下对应的饱和水蒸气分压力，即混合气体的状态位于中饱和水蒸气分压力曲线的右侧。
附图说明
图1是本发明降低烟气白烟的节能环保设备的结构示意图；
图2是本发明的工艺流程图；
图3是本发明中玻璃板式换热器的结构示意图；
图4是湿烟气温湿图；
图5是湿烟气（空气）中水蒸气状态P-V图；
图中标记是：1、锅炉，2、脱销塔，3、空气预热器，4、静电除尘系统，5、脱硫塔，6、玻璃板式换热器，7、风机，8、烟囱，9、风机。
具体实施方式
如图所示，一种降低烟气白烟的节能环保设备，该设备包括锅炉1，锅炉1后依次设有脱硝塔2、空气预热器3、静电除尘系统4、脱硫塔5，风机7和烟囱8；在脱硫塔5后设有玻璃板式换热器6，玻璃板式换热器6的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机9和脱硫塔5的出口；风机7设在玻璃板式换热器6的出口位置；所述玻璃板式换热器6上连接有延伸到脱硫塔5或污水处理处的冷凝水排出管。
进一步的，所述玻璃板式换热器6中冷介质和热介质为交错流，流动方向呈90°夹角。
进一步的，所述风机9可替换为设置在玻璃板式换热器6后用于引入常温空气的引风机。
进一步的，所述锅炉1可替换为加热炉。
采用所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟工艺方法，包括以下步骤：锅炉1产生的高温烟气，经脱硝塔2进行脱硝，脱硝后的烟气经空气预热器3降温成中温烟气，中温烟气进入到静电除尘系统4进行除尘，除尘后的烟气再进入脱硫塔5进行脱硫后，形成脱硫后烟气；同时，风机9将体积为脱硫后烟气2~3倍的常温空气送入玻璃板式换热器6，与脱硫后烟气进行换热，使脱硫后烟气温度大大降低，成为冷凝烟气，并析出冷凝水，析出的冷凝水回收利用；同时空气温度升高成为热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，一部分热空气与采用风机7输送的冷凝烟气均匀混合，使冷凝烟气温度升高并冲淡冷凝烟气中的水分，形成无白烟和拖尾现象的气体，从烟囱8排出。
进一步的，所述玻璃板式换热器6的冷凝水收集后可直接送入脱硫塔5或污水处理处。
实施例1
如图1-3所示，一种降低烟气白烟的节能环保设备，该设备包括锅炉1，锅炉1后依次设有脱硝塔2、空气预热器3、静电除尘系统4、脱硫塔5，风机7和烟囱8；在脱硫塔5后设有玻璃板式换热器6，玻璃板式换热器6的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机9和脱硫塔5的出口；风机7设在玻璃板式换热器6的出口位置；所述玻璃板式换热器6上连接有延伸到脱硫塔5或污水处理处的冷凝水排出管。
进一步的，所述玻璃板式换热器6为交错流，冷热介质的流动方向为90°。
采用所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟工艺方法，包括以下步骤：锅炉1产生的高温烟气，经脱硝塔2进行脱硝，脱硝后的烟气经空气预热器3降温成中温烟气，中温烟气进入到静电除尘系统4进行除尘，除尘后的烟气再进入脱硫塔5进行脱硫后，形成脱硫后烟气；同时，风机9将体积为脱硫后烟气2~3倍的常温空气送入玻璃板式换热器6，与脱硫后烟气进行换热，使脱硫后烟气温度大大降低，成为冷凝烟气，并析出冷凝水，析出的冷凝水回收利用；同时空气温度升高成为热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，一部分热空气与采用风机7输送的冷凝烟气均匀混合，使冷凝烟气温度升高并冲淡冷凝烟气中的水分，形成无白烟和拖尾现象的气体，从烟囱8排出。
进一步的，所述玻璃板式换热器6的冷凝水收集后可直接送入脱硫塔5；
该实施例中用常温下的空气（中部冬季约0~15℃）与脱硫后烟气进行换热，使湿法脱硫后的烟气（约50℃）降低到30℃左右，同时空气温度升高到30℃左右。
图4为本实施例中湿烟气温湿图；图中湿烟气的温湿图中主要有等温曲线、等相对湿度曲线、饱和水蒸气分压曲线、含湿量线组成。其中等温曲线是一组相对横轴有倾斜角度的直线，等相对湿度曲线是一组弯曲趋势相近的曲线，饱和水蒸气分压曲线是一条压力和含湿量相关的函数曲线，含湿量线是一组垂直于横轴的直线。当湿烟气的温度和相对湿度确定时，可以直接得到其含湿量和饱和水蒸气分压力。
图5为本实施例中湿烟气（空气）中水蒸气状态P-V图，图中饱和水蒸气分压力线是一条和饱和湿烟气中水蒸气压力和体积相关的状态曲线。饱和水蒸气分压力线将平面分成三部分。湿烟气温度一定时，当其分压等于饱和水蒸气压力时，该状态点位于饱和水蒸气分压力线上；当其分压小于饱和水蒸气分压，该状态点位于饱和水蒸气分压线上方，此时水蒸气为过热蒸汽，以气态存在，此时烟气为未饱和湿烟气；当其分压大于饱和水蒸气分压时，湿烟气的水蒸气开始有部分以液体存在，即有冷凝析出，此时烟气为饱和湿烟气。图中等温线为一组趋势相近的温度曲线，T1>T2>T3。
本发明使烟气深度冷凝，释放出大量冷凝水，本发明中通过玻璃板式换热器6进行热交换的空气流量可以是烟气流量的2~3倍（体积流量）。由于脱硫后的烟气含湿量非常大，一般均为饱和湿烟气（即相对湿度φ=100%）；当温度降为30摄氏度时仍为饱和湿烟气，由湿烟气的温湿图（图4）可以看出，此时析出的冷凝水量为（d1-d2）kg。湿空气的温湿图与图4类似，当含湿量d一定时，空气温度由0℃升高到约30℃的过程中，其必为未饱和状态，且其相对湿度极低（近似为干空气），此时其水蒸气分压力远小于当前温度下的饱和水蒸气分压力。由图5湿空气中水蒸气状态P-V图可知，其状态点定位于饱和水蒸气压力曲线上方。约30℃的热未饱和空气与约30℃的饱和湿烟气混合，控制热空气和湿烟气的相对比例，使混合后的气体中水蒸气的分压始终小于当前温度下对应的饱和水蒸气分压力，即混合气体的状态位于图4中饱和水蒸气分压力曲线的右侧。这是该发明工艺方法的关键点。
实施例2
一种降低烟气白烟的节能环保设备，该设备包括锅炉1，锅炉1后依次设有脱硝塔2、空气预热器3、静电除尘系统4、脱硫塔5，风机7和烟囱8；在脱硫塔5后设有玻璃板式换热器6，玻璃板式换热器6的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机9和脱硫塔5的出口；风机7设在玻璃板式换热器6的出口位置；所述玻璃板式换热器6上连接有延伸到脱硫塔5或污水处理处的冷凝水排出管。
进一步的，所述玻璃板式换热器6为交错流，冷热介质的流动方向为90°。
进一步的，所述风机9可替换为设置在玻璃板式换热器6后用于引入常温空气的引风机。
采用所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟工艺方法，包括以下步骤：锅炉1产生的高温烟气，经脱硝塔2进行脱硝，脱硝后的烟气经空气预热器3降温成中温烟气，中温烟气进入到静电除尘系统4进行除尘，除尘后的烟气再进入脱硫塔5进行脱硫后，形成脱硫后烟气；同时，风机9将体积为脱硫后烟气2~3倍的常温空气送入玻璃板式换热器6，与脱硫后烟气进行换热，使脱硫后烟气温度大大降低，成为冷凝烟气，并析出冷凝水，析出的冷凝水回收利用；同时空气温度升高成为热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，一部分热空气与采用风机7输送的冷凝烟气均匀混合，使冷凝烟气温度升高并冲淡冷凝烟气中的水分，形成无白烟和拖尾现象的气体，从烟囱8排出。
进一步的，所述玻璃板式换热器6的冷凝水收集后可直接送入污水处理处。

Claims (6)

1.一种降低烟气白烟的节能环保设备，该设备包括锅炉（1），锅炉（1）后依次设有脱硝塔（2）、空气预热器（3）、静电除尘系统（4）、脱硫塔（5）、风机（7）和烟囱（8），其特征在于：在脱硫塔（5）后设有玻璃板式换热器（6），玻璃板式换热器（6）的进口位置分别连接有用于送入常温空气的风机（9）和脱硫塔（5）的出口；风机（7）设在玻璃板式换热器（6）的出口位置；所述玻璃板式换热器（6）上连接有延伸到脱硫塔（5）或污水处理处的冷凝水排出管。
2.如权利要求1所述降低烟气白烟的节能环保设备，其特征在于：所述玻璃板式换热器（6）中冷介质和热介质流动方向呈90°夹角。
3.如权利要求1所述降低烟气白烟的节能环保设备，其特征在于：所述风机（9）可替换为设置在玻璃板式换热器（6）后用于引入常温空气的引风机。
4.如权利要求1所述降低烟气白烟的节能环保设备，其特征在于：所述锅炉（1）可替换为加热炉。
5.采用如权利要求1所述降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：锅炉（1）产生的高温烟气，经脱硝塔（2）进行脱硝，脱硝后的烟气经空气预热器（3）降温成中温烟气，中温烟气进入到静电除尘系统（4）进行除尘，除尘后的烟气再进入脱硫塔（5）进行脱硫后，形成脱硫后烟气；同时，风机（9）将体积为脱硫后烟气2~3倍的常温空气送入玻璃板式换热器（6），与脱硫后烟气进行换热，使脱硫后烟气温度大大降低，成为冷凝烟气，并析出冷凝水，析出的冷凝水回收利用；同时空气温度升高成为热空气，一部分热空气作为助燃空气进入炉膛，一部分热空气与采用风机（7）输送的冷凝烟气均匀混合，使冷凝烟气温度升高并冲淡冷凝烟气中的水分，形成无白烟和拖尾现象的气体，从烟囱（8）排出。
6.如权利要求5所述采用降低烟气白烟的节能环保设备进行降低烟气白烟的工艺方法，其特征在于：所述玻璃板式换热器（6）的冷凝水收集后可直接送入脱硫塔（5）或污水处理处。
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