CN106642178A - 一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺 - Google Patents

一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺。目前还没有一种既能防止“白烟”和“石膏雨”现象的出现，又能抑制烟囱的低温腐蚀。本发明的系统包括低温省煤器、低低温除尘器、增压风机、脱硫塔和烟气除湿器，其特点在于：还包括干燥剂再生器，干燥剂再生器内设置有再生器螺旋板环形通道和再生器布风板，所述再生器螺旋板环形通道安装在再生器布风板上，所述烟气除湿器设置有除湿器螺旋板环形通道和除湿器布风板，所述除湿器螺旋板环形通道安装在除湿器布风板上，所述烟气除湿器中的干燥剂出口和干燥剂再生器中的干燥剂进口连接，组成循环除湿装置。本发明避免“白烟”和“石膏雨”的形成，且大大减弱对烟囱的腐蚀。

Description

一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺，可以回收低温烟气余热，减少脱硫系统水消耗，降低排放烟气的相对湿度，抑制烟囱的腐蚀，属于能源技术和环境保护技术交叉领域。
背景技术
随着我国环保标准日益严格化，《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号）对烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放限值提出了新的要求，在“十三五”期间，所有燃煤电厂进行超低排放改造，烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放限值需达到10、35、50 mg/m3（基准氧含量6%）。目前燃煤电厂的烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫约占85%左右，脱硫效率高达95%，烟气经脱硫喷淋层脱硫、除雾器脱除大部分水滴后，形成温度为45～55℃，含湿量为100～200g/Nm3的饱和湿烟气。脱硫后饱和湿烟气如果直接排放，会在烟囱出口遇冷迅速凝结，形成“白烟”；烟气温度较低，携带少量石膏颗粒，抬升高度不够，烟囱易出现“石膏雨”；并且烟气含有少量SO2、HCl和未脱除的SO3等酸性气体，低温下产生冷凝酸造成烟囱的严重腐蚀。
为了解决上述问题，目前传统的技术主要分为脱硫烟气再热和烟囱防腐两种类型。国内外脱硫烟气再热技术主要有：回转式换热器（RGGH）、管式换热器（MGGH）等。烟囱防腐技术主要有：内衬钛板、加衬泡沫玻璃砖、OM-5型特种耐酸防腐涂料和内衬玻化陶瓷砖等。但是，GGH投资成本高（约占整个脱硫系统总投资的15%），且运行过程中易堵塞、阻力大、故障率高，已逐步被电厂淘汰；内衬钛板和加衬泡沫玻璃砖等烟囱防腐技术施工难度大，价格昂贵。
公开号CN 105413430A的中国专利中，公开了一种带有深度除湿功能的湿法烟气脱硫塔及除湿工艺，该除湿工艺通过在脱硫塔除雾器上方喷淋氯化钙、氯化锂等除湿工质，来达到烟气除湿和再热的目的，但是烟气会携带部分除湿工质进入烟囱，造成二次污染，且喷淋工质量大，除湿工质再生耗能大，烟气再热效果不明显。公开号CN 105536450A的中国专利中，公开了一种烟气除湿工艺，该除湿工艺在脱硫岛和烟气再热器间增设循环除湿器，但是该除湿器结构为多个锥形漏斗，干燥剂在漏斗中流动与烟气接触，干燥剂与烟气接触不充分，影响烟气的除湿效果。
综上所述，目前还没有一种设计合理、性能可靠的烟气除湿工艺及系统来替代GGH，降低脱硫后饱和湿烟气的相对湿度，既能防止“白烟”和“石膏雨”现象的出现，又能抑制烟囱的低温腐蚀。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种燃煤电厂烟气除湿系统及工艺，可以克服传统的脱硫烟气再热技术（GGH）和烟囱防腐技术的不足，有效地对脱硫饱和湿烟气进行除湿，避免“白烟”和“石膏雨”的形成，且大大减弱对烟囱的腐蚀。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该燃煤电厂烟气除湿系统包括低温省煤器、低低温除尘器、增压风机、脱硫塔和烟气除湿器，所述低温省煤器中的换热管进口与凝汽器相连，该低温省煤器中的换热管出口与低压加热器相接，所述烟气除湿器设置有净化烟气出口和进料斗，其结构特点在于：还包括干燥剂再生器，所述低温省煤器、低低温除尘器、增压风机、干燥剂再生器、脱硫塔和烟气除湿器沿烟气流动方向依次连接，所述干燥剂再生器内设置有再生器螺旋板环形通道和再生器布风板，所述再生器布风板设置有斜向孔，所述再生器螺旋板环形通道安装在再生器布风板上，所述烟气除湿器设置有除湿器螺旋板环形通道和除湿器布风板，所述除湿器布风板设置有斜向孔，所述除湿器螺旋板环形通道安装在除湿器布风板上，所述烟气除湿器中的干燥剂出口和干燥剂再生器中的干燥剂进口连接，所述干燥剂出口和除湿器螺旋板环形通道连接，所述干燥剂进口和再生器螺旋板环形通道连接，所述干燥剂再生器的底部设置有出料管。
作为优选，本发明所述再生器螺旋板环形通道由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该再生器螺旋板环形通道通过焊接固定在再生器布风板上。
作为优选，本发明所述除湿器螺旋板环形通道由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该除湿器螺旋板环形通道通过焊接固定在除湿器布风板上。
作为优选，本发明所述干燥剂再生器的出料管和烟气除湿器的进料斗通过提斗连接。
一种燃煤电厂烟气除湿工艺，其特点在于：使用所述的燃煤电厂烟气除湿系统，所述燃煤电厂烟气除湿工艺的步骤如下：
步骤一、空预器出口的烟气经低温省煤器回收余热后温度降低，进入低低温除尘器，绝大多数烟尘和部分酸性组分被捕集下来；
步骤二、干的干燥剂由进料斗从烟气除湿器的除湿器螺旋板环形通道的中心进入，脱硫后的饱和湿烟气从烟气除湿器的除湿器布风板的斜向孔吹入，使干的干燥剂流态化并引导流化的干的干燥剂沿除湿器螺旋板环形通道运动，烟气中的水分被吸收，除湿后的烟气由净化烟气出口排出；
步骤三、干的干燥剂吸水后变为湿的干燥剂，由干燥剂再生器的干燥剂进口从再生器螺旋板环形通道的周向进入，除尘后的烟气从干燥剂再生器的再生器布风板的斜向孔吹入，使湿的干燥剂流态化并引导流化的湿的干燥剂沿再生器螺旋板环形通道运动，湿的干燥剂中的水分被吸收，吸湿降温后的烟气进入脱硫塔，干燥剂除湿后从出料管流出，并送至进料斗，循环利用。
作为优选，本发明所述烟气除湿器的干燥剂出口和干燥剂再生器的干燥剂进口相连，组成循环除湿装置，干燥剂从进料斗进入，从出料管流出，用提斗把出料口的干燥剂送至进料斗，以完成一个除湿循环。
作为优选，本发明所述低温省煤器的换热管表面采用化学镀Ni-P镀层、Ni-P-Cu镀层或聚四氟乙烯涂层处理，以增强耐蚀性能及换热强度。
作为优选，本发明所述干燥剂包括分子筛干燥剂、硅胶干燥剂及复合干燥剂。
作为优选，本发明燃煤电厂烟气经空气预热器后温度为130～150 ℃，经过低温省煤器后，凝汽器中的凝结水吸收烟气余热，烟气温度降低至85～95 ℃，然后烟气进入低低温除尘器，绝大多数烟尘和部分酸性组分被捕集下来，出口烟气温度为80～85 ℃，除尘后的烟气从干燥剂再生器的再生器布风板的斜向孔吹入，使湿的干燥剂流态化并引导流化的湿的干燥剂沿再生器螺旋板环形通道运动，湿的干燥剂中的水分被吸收，出口烟气温度降至65～70 ℃，进入脱硫塔进行脱硫，脱硫后形成温度为45～55 ℃以及含湿量为100～200g/Nm3的饱和湿烟气，最后从烟气除湿器的除湿器布风板的斜向孔吹入，使干的干燥剂流态化并引导流化的干的干燥剂沿除湿器螺旋板环形通道运动，烟气中的水分被吸收，烟气含湿量降至50～60 g/Nm3，烟气温度升至60～70 ℃，由净化烟气出口进入烟囱，避免“白烟”和“石膏雨”的形成，且大大减弱烟囱的腐蚀。
作为优选，本发明干的干燥剂由进料斗进入烟气除湿器的除湿器螺旋板环形通道中心，对脱硫后的饱和湿烟气进行除湿，吸收烟气水分后变为湿的干燥剂，从烟气除湿器的干燥剂出口流出，然后由干燥剂再生器的干燥剂进口从周向进入再生器螺旋板环形通道，被除尘烟气干燥后，从出料管流出，用提斗把出料口的干燥剂送至进料斗，进行循环利用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1）除尘后的烟气吸收湿的干燥剂中的水分，温度进一步降低，既减少了脱硫系统烟气降温喷水量，又回收了脱硫后饱和湿烟气的大部分水分，实现了烟气脱硫系统节水节能，且有效提高了脱硫效率；2）烟气除湿器中干燥剂吸收脱硫后饱和湿烟气中的水分，水蒸气迁移到干燥剂中释放汽化潜热，烟气温度升高，含湿量降低，相对湿度降低，有效地避免“白烟”的形成，大大减弱了烟囱的腐蚀，干燥剂还能过滤烟尘和石膏颗粒，避免“石膏雨”的形成；3）干燥剂能够循环利用，干燥剂的再生过程简单，没有额外能量的消耗；4）替代了GGH，降低了电厂脱硫系统的故障率和投资成本，且低温省煤器可以吸收低温烟气的热量，直接加热凝结水，提高了锅炉热效率。
附图说明
图1是本发明实施例中燃煤电厂烟气除湿系统的结构示意图。
图2是图1中A-A面剖视结构示意图，即本发明实施例中干燥剂再生器的剖面示意图。
图3是图1中B-B面剖视结构示意图，即本发明实施例中烟气除湿器的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图3，本实施例中的燃煤电厂烟气除湿系统包括低温省煤器1、低低温除尘器4、增压风机5、干燥剂再生器6、脱硫塔7和烟气除湿器8，低温省煤器1、低低温除尘器4、增压风机5、干燥剂再生器6、脱硫塔7和烟气除湿器8沿烟气流动方向依次连接。
本实施例中的低温省煤器1中的换热管进口3与凝汽器相连，该低温省煤器1中的换热管出口2与低压加热器相接，烟气除湿器8设置有净化烟气出口9和进料斗12。干燥剂再生器6内设置有再生器螺旋板环形通道17和再生器布风板18，再生器布风板18设置有斜向孔，再生器螺旋板环形通道17安装在再生器布风板18上，烟气除湿器8设置有除湿器螺旋板环形通道10和除湿器布风板11，除湿器布风板11设置有斜向孔，除湿器螺旋板环形通道10安装在除湿器布风板11上，烟气除湿器8中的干燥剂出口16和干燥剂再生器6中的干燥剂进口15连接，干燥剂出口16和除湿器螺旋板环形通道10连接，干燥剂进口15和再生器螺旋板环形通道17连接，干燥剂再生器6的底部设置有出料管13。
本实施例中的再生器螺旋板环形通道17由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该再生器螺旋板环形通道17通过焊接固定在再生器布风板18上。除湿器螺旋板环形通道10由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该除湿器螺旋板环形通道10通过焊接固定在除湿器布风板11上。干燥剂再生器6的出料管13的底部为出料口14。干燥剂再生器6的出料管13和烟气除湿器8的进料斗12通过提斗连接。干的干燥剂从烟气除湿器8的中心进料，湿的干燥剂从干燥剂再生器6的周向进料。
本实施例中的燃煤电厂烟气除湿工艺的步骤如下：燃煤电厂烟气经空气预热器后温度约为130～150 ℃，经过低温省煤器1后，凝汽器中的凝结水吸收烟气余热，烟气温度降低至85～95 ℃左右，然后烟气进入低低温除尘器4，绝大多数烟尘和部分酸性组分被捕集下来，出口烟气温度为80～85 ℃左右，除尘后的烟气从干燥剂再生器6的再生器布风板18的斜向孔吹入，使湿的干燥剂流态化并引导流化的湿的干燥剂沿再生器螺旋板环形通道17运动，湿的干燥剂中的水分被吸收，出口烟气温度降至65～70 ℃，进入脱硫塔7进行脱硫，脱硫后形成温度为45～55 ℃，含湿量为100～200 g/Nm3的饱和湿烟气，最后从烟气除湿器8的除湿器布风板11的斜向孔吹入，使干的干燥剂流态化并引导流化的干的干燥剂沿除湿器螺旋板环形通道10运动，烟气中的水分被吸收，烟气含湿量降至50～60 g/Nm3左右，烟气温度可以升至60～70 ℃左右，由净化烟气出口9进入烟囱，避免“白烟”和“石膏雨”的形成，且大大减弱烟囱的腐蚀。干的干燥剂由进料斗12进入烟气除湿器8的除湿器螺旋板环形通道10的中心，对脱硫后的饱和湿烟气进行除湿，吸收烟气水分后变为湿的干燥剂，从烟气除湿器8的干燥剂出口16流出，然后由干燥剂再生器6的干燥剂进口15周向进入再生器螺旋板环形通道17，被除尘烟气干燥后，从出料管13流出，用提斗把出料口14的干燥剂送至进料斗12，进行循环利用。
本实施例中烟气除湿器8的干燥剂出口16和干燥剂再生器6的干燥剂进口15相连，组成循环除湿装置，干燥剂从进料斗12进入，从出料管13流出，用提斗把出料口14的干燥剂送至进料斗12，以完成一个除湿循环。低温省煤器1的换热管表面采用化学镀Ni-P镀层、Ni-P-Cu镀层或聚四氟乙烯涂层处理，以增强耐蚀性能及换热强度。干燥剂包括分子筛干燥剂、硅胶干燥剂及复合干燥剂。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃煤电厂烟气除湿系统，包括低温省煤器（1）、低低温除尘器（4）、增压风机（5）、脱硫塔（7）和烟气除湿器（8），所述低温省煤器（1）中的换热管进口（3）与凝汽器相连，该低温省煤器（1）中的换热管出口（2）与低压加热器相接，所述烟气除湿器（8）设置有净化烟气出口（9）和进料斗（12），其特征在于：还包括干燥剂再生器（6），所述低温省煤器（1）、低低温除尘器（4）、增压风机（5）、干燥剂再生器（6）、脱硫塔（7）和烟气除湿器（8）沿烟气流动方向依次连接，所述干燥剂再生器（6）内设置有再生器螺旋板环形通道（17）和再生器布风板（18），所述再生器布风板（18）设置有斜向孔，所述再生器螺旋板环形通道（17）安装在再生器布风板（18）上，所述烟气除湿器（8）设置有除湿器螺旋板环形通道（10）和除湿器布风板（11），所述除湿器布风板（11）设置有斜向孔，所述除湿器螺旋板环形通道（10）安装在除湿器布风板（11）上，所述烟气除湿器（8）中的干燥剂出口（16）和干燥剂再生器（6）中的干燥剂进口（15）连接，所述干燥剂出口（16）和除湿器螺旋板环形通道（10）连接，所述干燥剂进口（15）和再生器螺旋板环形通道（17）连接，所述干燥剂再生器（6）的底部设置有出料管（13）。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气除湿系统，其特征在于：所述再生器螺旋板环形通道（17）由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该再生器螺旋板环形通道（17）通过焊接固定在再生器布风板（18）上。
3.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气除湿系统，其特征在于：所述除湿器螺旋板环形通道（10）由一张矩形平板卷制而成，采用耐磨损和耐腐蚀的材质，该除湿器螺旋板环形通道（10）通过焊接固定在除湿器布风板（11）上。
4.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气除湿系统，其特征在于：所述干燥剂再生器（6）的出料管（13）和烟气除湿器（8）的进料斗（12）通过提斗连接。
5.一种燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：使用如权利要求1～4任一权利要求所述的燃煤电厂烟气除湿系统，所述燃煤电厂烟气除湿工艺的步骤如下：
步骤一、空预器出口的烟气经低温省煤器（1）回收余热后温度降低，进入低低温除尘器（4），绝大多数烟尘和部分酸性组分被捕集下来；
步骤二、干的干燥剂由进料斗（12）从烟气除湿器（8）的除湿器螺旋板环形通道（10）的中心进入，脱硫后的饱和湿烟气从烟气除湿器（8）的除湿器布风板（11）的斜向孔吹入，使干的干燥剂流态化并引导流化的干的干燥剂沿除湿器螺旋板环形通道（10）运动，烟气中的水分被吸收，除湿后的烟气由净化烟气出口（9）排出；
步骤三、干的干燥剂吸水后变为湿的干燥剂，由干燥剂再生器（6）的干燥剂进口（15）从再生器螺旋板环形通道（17）的周向进入，除尘后的烟气从干燥剂再生器（6）的再生器布风板（18）的斜向孔吹入，使湿的干燥剂流态化并引导流化的湿的干燥剂沿再生器螺旋板环形通道（17）运动，湿的干燥剂中的水分被吸收，吸湿降温后的烟气进入脱硫塔（7），干燥剂除湿后从出料管（13）流出，并送至进料斗（12），循环利用。
6.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：所述烟气除湿器（8）的干燥剂出口（16）和干燥剂再生器（6）的干燥剂进口（15）相连，组成循环除湿装置，干燥剂从进料斗（12）进入，从出料管（13）流出，用提斗把出料口（14）的干燥剂送至进料斗（12），以完成一个除湿循环。
7.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：所述低温省煤器（1）的换热管表面采用化学镀Ni-P镀层、Ni-P-Cu镀层或聚四氟乙烯涂层处理，以增强耐蚀性能及换热强度。
8.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：所述干燥剂包括分子筛干燥剂、硅胶干燥剂及复合干燥剂。
9.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：燃煤电厂烟气经空气预热器后温度为130～150 ℃，经过低温省煤器（1）后，凝汽器中的凝结水吸收烟气余热，烟气温度降低至85～95 ℃，然后烟气进入低低温除尘器（4），绝大多数烟尘和部分酸性组分被捕集下来，出口烟气温度为80～85 ℃，除尘后的烟气从干燥剂再生器（6）的再生器布风板（18）的斜向孔吹入，使湿的干燥剂流态化并引导流化的湿的干燥剂沿再生器螺旋板环形通道（17）运动，湿的干燥剂中的水分被吸收，出口烟气温度降至65～70 ℃，进入脱硫塔（7）进行脱硫，脱硫后形成温度为45～55 ℃以及含湿量为100～200 g/Nm3的饱和湿烟气，最后从烟气除湿器（8）的除湿器布风板（11）的斜向孔吹入，使干的干燥剂流态化并引导流化的干的干燥剂沿除湿器螺旋板环形通道（10）运动，烟气中的水分被吸收，烟气含湿量降至50～60 g/Nm3，烟气温度升至60～70 ℃，由净化烟气出口（9）进入烟囱，避免“白烟”和“石膏雨”的形成，且大大减弱烟囱的腐蚀。
10.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气除湿工艺，其特征在于：干的干燥剂由进料斗（12）进入烟气除湿器（8）的除湿器螺旋板环形通道（10）中心，对脱硫后的饱和湿烟气进行除湿，吸收烟气水分后变为湿的干燥剂，从烟气除湿器（8）的干燥剂出口（16）流出，然后由干燥剂再生器（6）的干燥剂进口（15）从周向进入再生器螺旋板环形通道（17），被除尘烟气干燥后，从出料管（13）流出，用提斗把出料口（14）的干燥剂送至进料斗（12），进行循环利用。
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