CN106016320A - 利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统，由设置在燃煤锅炉与烟囱之间的鼓风机、引风机、湿法脱硫装置FGD、分体式烟气余热换热器Ⅰ和分体式烟气余热换热器Ⅱ组成，燃煤锅炉排烟口依次通过分体式烟气余热换热器Ⅰ的冷却端、湿法脱硫装置FGD、分体式烟气余热换热器Ⅱ的冷却端和分体式烟气余热换热器Ⅰ的加热端管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的出风口通过引风机与烟囱风道连接；鼓风机与分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的出风口与燃煤锅炉进风口管路连接。该系统实现了以环境空气作为冷源，对烟气进行深度除湿脱硫除尘，运行成本低、净化效果优异。

Description

利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统

技术领域

本发明涉及一种利用天然冷源对燃煤锅炉烟气进行除湿脱硫除尘的净化装置。

背景技术

我国北方城市冬季采暖主要以燃煤为主，燃煤锅炉一般采用湿法脱硫系统，湿法脱硫系统在吸收塔脱硫反应完成后，烟温降至45℃～55℃。这些吸收塔出口的含饱和烟气，主要成分为水蒸气、二氧化硫、三氧化硫等酸性气体。低温下含饱和烟气很容易产生冷凝酸，据实测，在烟道或烟囱中的凝结物PH值约为1～2之间，硫酸浓度可达60％，具有很强的腐蚀性。为了避免强腐蚀，通常在吸收塔脱硫后对烟气进行再热升温，而烟气再热器易附着石膏灰尘等物质严重影响换热能力，加大了热能的消耗。

脱硫后的饱和湿烟气若直接排放，在环境上会带来三个问题：一是饱和湿烟气的温度比较低，抬升高度较小，会造成地面污染程度相对较高；二是会因水蒸气的凝结而使烟羽(当烟气从烟囱或其他装置排入大气后，由于它有一定的动量和或浮力，在向下风向传输过程中，其中心线会上升，同时烟体向四周扩散，由于烟气在扩散过程中其外形有时像羽毛状，故常称其为烟羽)呈白色，影响人们的视觉，破坏城市景观；三是凝结水可能造成烟囱下风向的降水，影响局部地区的气候。

冬季北方地区室外平均温度都在零摄氏度以下，这种具有北方地区冬季的特定免费的天然冷源，若开发出来用于烟气冷凝除湿方法，可实现烟气的深度除湿，但在目前烟气净化工艺处理上，好没有比较成熟的技术方法。

冬季北方地区燃煤锅炉对零摄氏度以下的助燃空气预热一般采用100℃以上的高温烟气进行换热，换热温差很大，造成了高品位热能的严重浪费。

发明内容

本发明目的旨在为克服目前对燃煤锅炉烟气净化技术存在的上述缺陷，提出一种特别适用于较寒冷的北方地区对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统，该系统运行成本低、脱硫、除湿、除尘效果优异。

本发明利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统，由设置在燃煤锅炉与烟囱之间的鼓风机、引风机、湿法脱硫装置FGD、分体式烟气余热换热器Ⅰ和分体式烟气余热换热器Ⅱ组成；

所述的分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的进风口与燃煤锅炉排烟口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的出风口与湿法脱硫装置FGD的进风口管路连接，湿法脱硫装置FGD的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的出风口通过引风机与烟囱风道连接，在分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端设有冷凝水溢出口；

所述的鼓风机与分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的出风口与燃煤锅炉进风口管路连接。

本发明净化系统运行方式如下：

首先，燃煤锅炉高温高含硫原烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端和加热端的热介质管束循环换热，将高温热量从分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端传递给流经分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的更低温度的低含硫干烟气，高温高含硫原烟气变成中温高含硫原烟气，并从分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端出风口流出。

其次，中温高含硫原烟气通过管路进入湿法脱硫装置FGD，脱硫后成为低温低含硫饱和湿烟气从湿法脱硫装置FGD出风口流出。

再次，低温低含硫饱和湿烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端入口，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端和加热端的热介质管束循环换热，将低温热量从分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端传递给流经分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的零摄氏度以下的环境空气；低温低含硫饱和湿烟气再次降温，并凝结出烟气中的水分，在低温热介质管束壁上形成水膜，经热介质管束阻挡和凝结水吸收烟气中的烟尘，并将溶于水的硫氧化物分离出来，成为更低温度的低含硫干烟气后从连接分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端出风口处流出。

最后，更低温度的低含硫干烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端和冷却端的热介质管束循环换热，吸收冷却端的高温高含硫原烟气传递来的热量后，更低温度的低含硫干烟气再次升温，通过引风机送入烟囱排放到大气中。

与此同时，冬季零摄氏度以下的环境空气被鼓风机通过管路送入分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端和冷却端的热介质管束循环换热，零摄氏度以下的环境空气被分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的热介质管束加热，成为零摄氏度以上的环境空气从分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端出风口流出，通过管路进入燃煤锅炉进风口处作为助燃空气使用。

本发明利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统具有以下优异技术效果：

1、本净化系统的烟气除湿脱硫除尘效果与环境空气温度成正比例关系，即环境空气温度越低--除湿脱硫除尘效果越好，环境温度越高--除湿脱硫除尘效果越差。而北方地区燃煤采暖锅炉的燃煤消耗量也与环境空气温度成正比例关系，即环境温度越低--燃煤消耗量越大，烟气污染物排放量越多，环境温度越高--燃煤消耗量越小，烟气污染物排放量越少。也就是说北方地区环境空气温度越低，燃煤采暖锅炉的燃煤消耗量越大时，本技术的烟气除湿脱硫除尘效果越明显，所以，本技术非常适合在北方采暖期使用。

2、目前，湿法脱硫后产生的50℃左右的低温低含硫饱和烟气的直接排放，或着采用再加热至75℃的排放，都造成了区域环境空气湿度的增加，由于冬季环境空气多在零摄氏度以下，空气容纳水汽能力小，排放到大气中的水汽没有办法与空气混合，在空气中形成雾滴悬浮，而硫酸盐颗粒具有很强的吸湿特性，硫酸盐颗遇水汽直径迅速扩大，就形成从“不可见”到“可见”的霾(PM2.5)。而本净化系统利用了北方地区冬季零摄氏度以下天然、免费的低温环境空气作为冷源，通过换热技术，使得脱硫后的低含硫饱和烟气中水冷凝出来，含水率降低80％左右，并将烟气中溶解在水中的硫氧化物和灰尘也一并沉降，使得烟气中硫含量在处理过后的基础上再降低64％左右。

3、75℃左右的中温低含硫饱和烟气排放与75℃左右的超低含硫干烟气排放的比较，后者更有利于烟气的抬升与扩散，尤其在冬季静稳气象条件下，能够减少燃煤烟气对城区大气自净能力的影响，因此，本技术对于缓解冬季北方地区煤烟型大气污染有积极的作用。

4、由于采用了低温热能与零摄氏度以下的环境空气换热方法，缩小了换热温差，使低温、中温、高温热能在本系统中得到了比较合理的梯级利用。

附图说明

图1是本发明利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1，一种利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统，由设置在燃煤锅炉与烟囱之间的鼓风机、引风机、湿法脱硫装置FGD、分体式烟气余热换热器Ⅰ和分体式烟气余热换热器Ⅱ组成，所述的分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的进风口与燃煤锅炉排烟口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的出风口与湿法脱硫装置FGD的进风口管路连接，湿法脱硫装置FGD的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的出风口通过引风机与烟囱风道连接，在分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端设有冷凝水溢出口；

所述的鼓风机与分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的出风口与燃煤锅炉进风口管路连接。

通过以下实验例说明其运行效果：

首先，燃煤锅炉140～150℃的高温高含硫原烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的进风口，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端和加热端的热介质管束循环换热，将高温热量从分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端传递给流经分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的20℃左右更低温度的低含硫干烟气，140～150℃高温高含硫原烟气变成80℃左右的中温高含硫原烟气，并从分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端出风口流出；

其次，80℃左右的中温高含硫原烟气通过管路进入湿法脱硫装置FGD进口，脱硫后成为50℃左右的低温低含硫饱和湿烟气从湿法脱硫装置FGD出口流出；

再次，50℃左右的低温低含硫饱和湿烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端进风口，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端和加热端的热介质管束循环换热，将低温热量从分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端传递给流经分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的零摄氏度以下的环境空气；50℃左右的低温低含硫饱和湿烟气再次降温，并凝结出烟气中的水分，在低温热介质管束壁上形成水膜，经热介质管束阻挡和凝结水吸收烟气中的烟尘，并将溶于水的硫氧化物分离出来，成为20℃左右更低温度的低含硫干烟气后从连接分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端出风口处流出。

最后，20℃左右更低温度的低含硫干烟气通过管路进入分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端进风口，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端和冷却端的热介质管束循环换热，吸收冷却端140～150℃的高温高含硫原烟气传递来的热量后，20℃左右更低温度的低含硫干烟气被加热至75℃左右，通过引风机送入烟囱排放到大气中。

与此同时，冬季零摄氏度以下的环境空气被鼓风机通过管路送入分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端进风口，通过连接分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端和冷却端的热介质管束循环换热，零摄氏度以下的环境空气被分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的热介质管束加热，成为零摄氏度以上的环境空气从分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端出风口流出，通过管路进入燃煤锅炉进风口处作为助燃空气使用。

在实际工程应用中对于50℃左右的低温低含硫饱和湿烟气的除湿脱硫除尘，为达到最佳的烟气的除湿脱硫除尘效果，可将烟温降到20℃以下0℃以上，分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的热介质管束不至于结霜的状态，以便消除烟气中更多的硫化物和烟尘，但此方式会增加烟气再热耗能，需具体情况具体对待。

Claims (1)

1.一种利用天然冷源对烟气深度除湿脱硫除尘的净化系统，由设置在燃煤锅炉与烟囱之间的鼓风机、引风机、湿法脱硫装置FGD、分体式烟气余热换热器Ⅰ和分体式烟气余热换热器Ⅱ组成，其特征在于：

所述的分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的进风口与燃煤锅炉排烟口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ冷却端的出风口与湿法脱硫装置FGD的进风口管路连接，湿法脱硫装置FGD的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端的出风口与分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅰ加热端的出风口通过引风机与烟囱风道连接，在分体式烟气余热换热器Ⅱ冷却端设有冷凝水溢出口；

所述的鼓风机与分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的进风口管路连接，分体式烟气余热换热器Ⅱ加热端的出风口与燃煤锅炉进风口管路连接。