CN105879596A - 一种吸收式脱硫烟气除湿系统、方法及燃煤企业 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸收式脱硫烟气除湿系统、方法及燃煤企业。系统部分主要包括脱硫装置，脱硫装置与除湿器的下端相连通；除湿器底部依次与第一溶液泵、吸湿溶液换热器和蒸发再生器上部的喷淋装置连通；蒸发再生器内部具有用于将被喷淋液体进行加热的加热机构；蒸发再生器底部通过第二溶液泵和吸湿溶液换热器与位于除湿器上部的喷淋装置相连通，用于连接吸湿溶液换热器与蒸发再生器的管路上具有第二溶液泵；从除湿器流出的溶液将热量传递至即将流入除湿器的溶液实现能量转移。本发明通过设计全新的结构，利用吸湿溶液去除饱和湿烟气中的水蒸气，同时可将水蒸气潜热转换为烟气和溶液显热，达到降低烟气含湿量、提高烟气温度和过热度的目的。

Description

一种吸收式脱硫烟气除湿系统、方法及燃煤企业
技术领域
本发明涉及锅炉烟气处理领域，具体的说，是涉及一种吸收式脱硫烟气除湿系统、方法及燃煤企业。
背景技术
湿法烟气脱硫工艺广泛应用于燃煤火电厂的烟气硫氧化物排放控制。该工艺通常使用石灰石浆液或氨水作为吸收液，通过在脱硫塔内喷淋吸收液洗涤烟气，来脱除其中的硫氧化物。煤炭燃烧过程会产生大量水蒸气，加之脱硫塔的洗涤作用，湿法脱硫系统出口净烟气基本处于饱和状态，且温度较低(约45-55℃)。净烟气在工程上通常采用湿烟囱直接排放，由于饱和湿烟气中的水蒸气在烟囱内部及出口处遇冷凝结成大量水滴，从而形成“烟囱雨”、“白烟”等环境问题，并在烟囱内部形成酸液造成腐蚀，而温度低则使得烟气抬升扩散能力较差。
从原理上来看，解决上述问题的根本方法是提高烟气温度和过热度，使原来的低温饱和湿烟气转变为中温过热烟气，从而避免水蒸气冷凝并提高烟气扩散能力。
在技术手段上，目前主要采用直接加热净烟气的方案，包括回转式烟气加热器(RGGH)、管式烟气加热器(TGGH)和混合式加热器三种，区别在于加热热源和加热方式不同：
RGGH和TGGH都采用间壁式换热，前者以脱硫塔前的原烟气(温度约130℃)为热源，后者使用外部热源(通常为蒸汽或热水)；混合式加热器则采取将净烟气和锅炉高温二次风掺混方式。
直接加热净烟气虽可解决“烟囱雨”、“白烟”等问题，但实际应用中RGGH和TGGH易发生结垢、堵塞，且换热面上腐蚀严重，影响整个电厂的安全运行；混合加热则需要消耗部分二次风，导致机组煤耗增加，经济性下降。
此外，由于直接加热时净烟气中的水蒸气含量不变，其潜热也未被利用，故该方案运行能耗也较高。
基于上述原因，有必要设计一种新型的烟气处理系统，来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种吸收式脱硫烟气除湿系统。本发明通过设计全新的结构，利用吸湿溶液去除饱和湿烟气中的水蒸气，同时可将水蒸气潜热转换为烟气和溶液显热，达到降低烟气含湿量、提高烟气温度和过热度的目的。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
脱硫装置，脱硫装置与除湿器的下端相连通；
除湿器底部依次与第一溶液泵、吸湿溶液换热器和蒸发再生器上部的喷淋装置连通；
蒸发再生器内部具有用于将被喷淋液体进行加热的加热机构；
蒸发再生器底部通过第二溶液泵和吸湿溶液换热器与位于除湿器上部的喷淋装置相连通，用于连接吸湿溶液换热器与蒸发再生器的管路上具有第二溶液泵；
从除湿器流出的溶液将热量传递至即将流入除湿器的溶液实现能量转移。
优选的，所述除湿器为喷淋式或填料式除湿器，喷淋装置位于除湿器与脱硫单元的连接口上方；
浓吸湿溶液用作烟气上喷淋的液体，吸湿溶液与烟气流动方式为逆流式或叉流式；
水蒸气在分压力差推动下被高温浓溶液吸收并释放出潜热，高温浓溶液被加热温度升高，高温溶液在温差作用下与烟气换热使烟气温度提高。
优选的，所述除湿器包括第一级除湿器和第二级除湿器，第一级除湿器的烟气出口与第二级除湿器的烟气进口连接；第二级除湿器的溶液出口与吸湿溶液换热器的进口连接，吸湿溶液换热器的出口与第一级除湿器的进口相连。
优选的，所述吸湿溶液换热器为独立于除湿器之外或伸入于除湿器内腔下端，以提高装置紧凑度。
优选的，所述蒸发再生器为降膜式蒸发器，蒸发再生器内部具有降膜管；
降膜管用作低温浓溶液的加热机构；
提供外部热源至所述溶液加热机构，所述外部热源为取自火电厂锅炉或抽气式汽轮机的加热蒸汽或其他加热热源；所述蒸发再生器内接入空气，所述空气由引风机驱动产生强迫流动，空气与吸湿溶液的流动方式为逆流式或叉流式。蒸发再生器的工作原理是：稀溶液在降膜管外部形成降落液膜，并被管内的外部热源加热，溶液温度升高，水在分压力推动下从液膜表面蒸发进入空气，溶液被浓缩、降温。经过浓缩后，吸湿溶液可被循环使用。
优选的，所述蒸发再生器溶液出口连接过滤机构，以去除溶液从烟气中捕集的颗粒物。
优选的，所述蒸发再生器内部接入空气，空气被引风机驱动进行强制流动；空气和吸湿溶液的流动方式为逆流式或叉流式。
优选的，被第二溶液泵泵送的溶液分为两路，一路经吸湿溶液换热器升温；
另一路直接与除湿器相连通。
优选的，用于输送低温浓溶液的管路上具有调节阀；还可以再增加增压泵，其作用是通过调节吸湿溶液换热器中浓、稀溶液换热量控制进入除湿器的浓溶液温度，以调节脱硫烟气温度和过热度。
优选的，用于除湿器溶液出口和吸湿溶液换热器稀溶液进口之间的管路，以及用于连接蒸发再生器溶液出口和吸湿溶液换热器浓溶液进口之间的管路上均安装有升压泵。
优选的，所述溶液为醇溶液或盐溶液。
优选的，所述醇溶液为三甘醇溶液。
优选的，所述盐溶液为氯化钙、氯化锂、溴化锂水溶液中的一种或按照一定配比形成的混合溶液。
作为较佳的方案，本发明还提供了一种利用上述的吸收式脱硫烟气除湿系统的方法，主要步骤如下：
A、高温稀溶液从除湿器经吸湿溶液换热器进入蒸发再生器喷淋；
B、蒸发再生器将高温稀溶液再生为低温浓溶液；
C、低温浓溶液接受来自高温稀溶液的能量后成为高温浓溶液；
D、高温浓溶液从除湿器喷淋用于净化来自脱硫装置的低温饱和湿烟气；
E、低温饱和湿烟气与高温浓溶液接触成为中文过热烟气从除湿器排出，高温浓溶液成为高温稀溶液参与下一次循环。
在提供上述脱硫烟气除湿系统的同时，本发明还提供了一种燃煤企业，该燃煤企业内安装有上述的吸收式脱硫烟气除湿系统。
上述的燃煤企业，优选为燃煤电厂、燃煤供热厂、燃煤冶炼厂或燃煤焦化厂。
本发明的有益效果是：
1)利用吸湿溶液去除湿法脱硫烟气中的水蒸气，同时将部分水蒸气潜热转换为烟气显热，除湿后净烟气的含湿量降低，温度和过热度提高，从而解决燃煤火电厂“烟囱雨”和“白烟”等环境问题，利用分流管路还可进一步对湿法脱硫烟气的含湿量和温度进行调节。
2)吸湿溶液采用蒸发再生方式，除湿过程中溶液吸收的部分水蒸气潜热被回用作再生热量，所需输入的外部热源热量低于传统的直接加热净烟气方式，系统的能耗降低，相应的运行成本也降低。
3)系统流程简单，设备集成度高，可节省占地面积和烟囱防腐蚀投资。
附图说明
图1是本发明中实施例1的结构示意图；
图2是本发明中实施例2的结构示意图；
图3是本发明中采用叉流方式的除湿器结构示意图；
图中：脱硫单元1，除湿器2，第一溶液泵3，吸湿溶液换热器4，蒸发再生器5，降膜管6，第二溶液泵7，溶液过滤器8，第一调节阀9，第二调节阀10，引风机11，低温饱和湿烟气12，稀溶液13，供热管道14，回热管道15，低温空气16，高温空气17、高温浓溶液18，中温过热烟气19。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1：参照图1所示，一种吸收式脱硫烟气除湿系统，包括脱硫单元1、除湿器2、第一溶液泵3、吸湿溶液换热器4、蒸发再生器5、降膜管6、第二溶液泵7、溶液过滤器8、第一调节阀9、第二调节阀10和引风机11以及连接管道。
脱硫单元1的净烟气出口与除湿器2的烟气进口连接，向除湿器提供脱硫净烟气。
除湿器2的稀溶液出口通过第一溶液泵3与吸湿溶液换热器4的稀溶液进口连接，吸湿溶液换热器4的稀溶液出口与蒸发再生器5内的溶液喷淋机构进口连接，蒸发再生器5的溶液出口依次通过第二溶液泵7、溶液过滤器8后由分流管路分为两路，
一路通过第二调节阀10与吸湿溶液换热器4的浓溶液进口连接，另一路通过第一调节阀9与吸湿溶液换热器4的浓溶液出口合并，合并后的浓溶液管道与除湿器2内的溶液喷淋机构进口连接，以形成溶液循环回路。
经脱硫的低温饱和湿烟气12进入除湿器2下端，自下向上流动，与溶液喷淋机构喷入的高温浓溶液18逆流接触，部分水蒸气被吸收进入溶液同时释放出潜热，经除湿、加热后的中温过热烟气19从除湿器2上端的烟气出口排入烟囱。
吸收水蒸气后的高温稀溶液通过吸湿溶液换热器4与低温浓溶液交换热量，被冷却后的稀溶液13通过溶液喷淋机构进入蒸发再生器5。
蒸发再生器5上端喷入的稀溶液13在降膜管6外表面形成液膜，低温空气16从下端进入蒸发再生器5，自下向上流动，与稀溶液液膜逆流接触，发生出的水蒸气进入空气，湿空气变为含湿量很高的高温空气17，提供的加热蒸汽从供热管道14进入降膜管内腔，冷凝水从回热管道15排出。
再生后的低温浓溶液由分流管路分为两路，通过分流管路上的调节阀调节各自流量至设定值，其中一股进入吸湿溶液换热器4被加热后，两股溶液混合为高温浓溶液18，通过溶液喷淋机构进入除湿器2。
所述除湿器2和蒸发再生器5中气液流动方式都为逆流式。
所述吸湿溶液为氯化钙、氯化锂、溴化锂水溶液中的一种或按照一定配比形成的混合溶液。
实施例2：参照图2所示，一种吸收式脱硫烟气除湿系统，包括脱硫单元1、除湿器2、第一溶液泵3、吸湿溶液换热器4、蒸发再生器5、降膜管6、第二溶液泵7、溶液过滤器8、第一调节阀9、第二调节阀10、引风机11以及连接管道。
脱硫单元1的净烟气出口与除湿器2的烟气进口连接，向除湿器提供脱硫净烟气。除湿器2的稀溶液出口通过第一溶液泵3与蒸发再生器5内的溶液喷淋机构进口连接，蒸发再生器5的溶液出口依次通过第二溶液泵7、溶液过滤器8后由分流管路分为两路，一路通过第二调节阀10与吸湿溶液换热器4的浓溶液进口连接，另一路通过第一调节阀9与吸湿溶液换热器4的浓溶液出口合并，合并后的浓溶液管道与除湿器2内的溶液喷淋机构进口连接，以形成溶液循环回路。
经脱硫的低温饱和湿烟气12进入除湿器2下端，自下向上流动，与溶液喷淋机构喷入的高温浓溶液18逆流接触，部分水蒸气被吸收进入溶液同时释放出潜热，经除湿、加热后的中温过热烟气19从除湿器2上端的烟气出口排入烟囱。吸湿溶液换热器4插入除湿器2内腔下端，吸收水蒸气后的高温稀溶液降落到吸湿溶液换热器4的换热管上，与低温浓溶液交换热量，被冷却后的稀溶液13通过溶液喷淋机构进入蒸发再生器5，而被加热后的浓溶液18通过溶液喷淋机构进入除湿器2。蒸发再生器5上端喷入的稀溶液13在降膜管6外表面形成液膜，低温空气16从下端进入蒸发再生器5，自下向上流动，与稀溶液液膜逆流接触，发生出的水蒸气进入空气，湿空气变为含湿量很高的高温空气，提供的加热蒸汽从供热管道14进入降膜管内腔，冷凝水从回热管道15排出。再生后的低温浓溶液由分流管路分为两路，通过分流管路上的调节阀调节各自流量至设定值，其中一股进入吸湿溶液换热器4被加热后，两股溶液混合为高温浓溶液18，通过溶液喷淋机构进入除湿器2。
所述除湿器2和蒸发再生器5中气液流动方式都为逆流式，吸湿溶液换热器4为沉浸式。
所述吸湿溶液为氯化钙、氯化锂、溴化锂水溶液中的一种或按照一定配比形成的混合溶液。
实施例3：参照图3所示，一种吸收式脱硫烟气除湿系统。本实施例与实施例1的区别是：
所述除湿器2中烟气和吸湿溶液的流动方式为叉流式，脱硫后的低温饱和湿烟气12进入除湿器2一侧，自水平方向向另一侧流动，从喷淋机构喷入的高温浓溶液18自垂直方向由上向下流动。
实施例4：一种燃煤企业，该企业具有厂房，且该电厂内安装有实施例1、实施例2或实施例3任一项所述的吸收式脱硫烟气除湿系统；
其中，所述燃煤企业为燃煤电厂、燃煤供热厂、燃煤冶炼厂或燃煤焦化厂。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，包括：
脱硫装置，脱硫装置与除湿器的下端相连通；
除湿器底部依次与第一溶液泵、吸湿溶液换热器和蒸发再生器上部的喷淋装置连通；
蒸发再生器内部具有用于将被喷淋液体进行加热的加热机构；
蒸发再生器底部通过第二溶液泵和吸湿溶液换热器与位于除湿器上部的喷淋装置相连通，用于连接吸湿溶液换热器与蒸发再生器的管路上具有第二溶液泵；
从除湿器流出的溶液将热量传递至即将流入除湿器的溶液实现能量转移。
2.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述除湿器为喷淋式或填料式除湿器，喷淋装置位于除湿器与脱硫单元的连接口上方。
3.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述除湿器包括第一级除湿器和第二级除湿器，第一级除湿器的烟气出口与第二级除湿器的烟气进口连接；第二级除湿器的溶液出口与吸湿溶液换热器的进口连接，吸湿溶液换热器的出口与第一级除湿器的进口相连。
4.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述吸湿溶液换热器为独立于除湿器之外或伸入于除湿器内腔下端。
5.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述蒸发再生器为降膜式蒸发器，蒸发再生器内部具有用于提升溶液温度的降膜管。
6.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述蒸发再生器溶液出口连接过滤机构。
7.根据权利要求1或5所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，所述蒸发再生器内部接入空气，空气被引风机驱动进行强制流动。
8.根据权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统，其特征在于，被第二溶液泵泵送的溶液分为两路，一路经吸湿溶液换热器升温；
另一路直接与除湿器相连通。
9.一种利用权利要求1所述的吸收式脱硫烟气除湿系统的方法，其特征在于，步骤如下：
A、高温稀溶液从除湿器经吸湿溶液换热器进入蒸发再生器喷淋；
B、蒸发再生器将高温稀溶液再生为低温浓溶液；
C、低温浓溶液接受来自高温稀溶液的能量后成为高温浓溶液；
D、高温浓溶液从除湿器喷淋用于净化来自脱硫装置的低温饱和湿烟气；
E、低温饱和湿烟气与高温浓溶液接触成为中文过热烟气从除湿器排出，高温浓溶液成为高温稀溶液参与下一次循环。
10.一种燃煤企业，其特征在于，该燃煤企业内安装有权利要求1-8任一项所述的吸收式脱硫烟气除湿系统；
其中，所述的燃煤企业为燃煤电厂、燃煤供热厂、燃煤冶炼厂或燃煤焦化厂。
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