CN106925078A - 一种脱硫超净再热排放系统及基于该系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硫超净再热排放系统及基于该系统的方法，系统包括烟气鼓风机、沿烟气流动方向依次与烟气鼓风机相连通的烟气降温器、二氧化硫吸收器、烟气水洗器、烟气加热器以及用于排放净化烟气的烟囱，二氧化硫吸收器底部通过溶液管道与曝气池相连通，曝气池通过溶液通路分别与二氧化硫吸收器的上部、烟气降温器的上部相连通，烟气降温器的底部通过导流管与脱硫产品结晶池相连通，脱硫产品结晶池通过第一支路、第二支路分别与烟气降温器的上部、后续脱硫产品加工设备相连通。与现有技术相比，本发明系统运行可靠，脱硫效率高，SO2排放浓度可低于10mg/Nm3，能有效解决排烟的气溶胶污染和冒白烟问题，实现超低污染烟气净化和排放。

Description

一种脱硫超净再热排放系统及基于该系统的方法
技术领域
本发明属于化工和环保技术领域，涉及一种脱硫超净再热排放系统及基于该系统的方法。
背景技术
燃煤电厂、钢铁厂、化工厂等燃烧化石燃料产生的烟气中含有大量的二氧化硫，超标排放会对生态环境直接造成危害。针对这一问题，目前所采用的烟气脱硫主要有干式烟气脱硫和湿法烟气脱硫两种，其中，湿法烟气脱硫是目前技术最成熟、应用最广泛的脱硫技术，但该技术存在两个问题，一是气溶胶二次污染，二是冒白烟。这两个问题都对酸雨、灰霾等恶劣天气的形成有促进作用。
具体来说，气溶胶问题主要是由于排烟中夹带硫酸盐和其他固体物质，含尘量较高引起的。白烟问题主要是由于排烟温度较低，饱和烟气中的部分水蒸气冷凝后形成水雾导致的。目前，一些火力发电厂脱硫系统通过气-气换热器(GGH)装置，利用高温原烟气将脱硫后的经烟气加热，提高排烟温度和抬升高度，增强了烟气的扩散能力。饱和烟气升温以后，回到不饱和状态，排烟的可见度降低。但是，GGH装置的换热元件易发生堵塞和腐蚀，从而影响系统的安全、经济运行。另外，目前普遍采用的回转式GGH还会产生原烟气侧向净烟气侧的泄漏，从而增加排烟的含尘量。也有部分电厂的脱硫系统不设GGH装置，由于净烟气温度较低，水分接近饱和，在烟囱出口产生大量白烟且不能有效抬升，在气象条件不好时，会形成所谓的烟囱雨或酸雨，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备，常会引起行政及法律纠纷。
针对上述问题，中国专利CN106090971A公布了一种组合型蒸汽烟气MGGH系统和方法，该系统是在锅炉空预器与除尘器之间的连接烟道上设置烟气冷却器，在脱硫装置与烟囱之间的连接烟道上设置烟气再热器，在烟气冷却器与烟气再热器之间的热段循环水管道上设置辅助换热器；在烟气冷却器、烟气再热器、辅助换热器间设置连接的循环水管道和进出口阀门调节系统，在辅助换热器上还连接设置有蒸汽进口管道、疏水出口管道、凝结水进口管道、凝结水出口管道和控制流入蒸汽或凝结水的阀门切换调节系统。上述专利技术主要是利用水媒换热管实现原烟气与净烟气之间的换热，但是该技术的缺点是原烟气中的SO3会在换热管束表面结露，形成硫酸，加剧换热管束的酸性腐蚀，缩短使用寿命，从而加大项目的运行成本和维护费用，降低系统的可用性，常会导致污染排放量增加。
中国专利CN204543878U公开了一种消除锅炉脱硫石膏雨现象的系统，包括通过管道依次相连的湿式脱硫塔、喷淋捕获装置、冷凝装置和MGGH装置；所述湿式脱硫塔上开设有脱硫入口和脱硫出口，所述喷淋捕获装置上开设有气体入口、气体出口和喷淋液出口，所述冷凝装置上开设有冷凝入口、冷凝出口与冷凝水出口，所述MGGH装置上开设有加热入口和加热出口；所述喷淋液出口、冷凝水出口均通过管道与冷凝水池相连；所述冷凝装置、MGGH装置均通过管道与热泵机组相连。上述专利技术针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫后的烟气先进行喷淋捕获，降低烟气中石膏微粒，然后利用蒸汽驱动热泵机组，制取低温水和高温水，用于烟气先降温除水，再加热升温，但是该方法存在工艺复杂，设备投资大，占地面积大，蒸汽利用率低，操作费用高等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种运行可靠、脱硫效率高，能有效消除白烟和气溶胶污染的脱硫超净再热排放系统。
本发明的另一个目的就是提供基于上述脱硫超净再热排放系统的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种脱硫超净再热排放系统，该系统包括与高温原烟气管道相连通的烟气鼓风机、沿烟气流动方向依次与烟气鼓风机相连通的烟气降温器、二氧化硫吸收器、烟气水洗器以及用于排放净化烟气的烟囱，所述的二氧化硫吸收器底部与曝气池相连通，所述的曝气池通过溶液通路分别与二氧化硫吸收器的上部、烟气降温器的上部相连通，所述的烟气降温器的底部与脱硫产品结晶池相连通，所述的脱硫产品结晶池通过第一支路、第二支路分别与烟气降温器的上部、后续脱硫产品加工设备相连通。
作为优选的技术方案，所述的系统还包括设置在烟气水洗器与烟囱之间的烟气加热器，该烟气加热器的顶部设有与外界热源管道相连通的热介质加入口，底部设有与外界集液箱相连通的排液口，所述的烟气加热器中的热介质流通方向与烟气流通方向相垂直。
所述的烟气水洗器的底部通过出水管与水箱相连通，所述的水箱通过回水支路、补水支路分别与烟气水洗器的上部、曝气池相连通。
所述的曝气池的底部设有空气导入管及脱硫剂导入管。
所述的烟囱为混泥土烟囱，该混泥土烟囱的排烟口距离地面高度＞100米。
一种基于脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：将高温原烟气经烟气鼓风机增压后，进入烟气降温器中，使高温原烟气与含有脱硫产品的浆液喷淋接触，使烟气温度降低至40-70℃；
步骤(2)：将烟气降温器排出的低温烟气导入二氧化硫吸收器中，与由曝气池导入的吸收液喷淋接触，烟气中的二氧化硫被吸收液吸收，生成亚硫酸盐，并与吸收液经溶液管道回流至曝气池中，通过空气导入管向曝气池中鼓入空气，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，同时由脱硫剂导入管加入脱硫剂，调节吸收液的pH值为4.5-7.0；
步骤(3)：将二氧化硫吸收器排出的烟气导入烟气水洗器中，与清洗水喷淋接触，清洗掉烟气中夹带的硫酸盐及其它固定杂质；
步骤(4)：将烟气水洗器排出的净化烟气导入烟气加热器中，调节烟气加热器中热介质的流量，使得净化烟气与热介质充分热交换进行烟气再加热，得热净化烟气；
步骤(5)：将烟气加热器排出的热净化烟气导入烟囱中，直接排放，实现超低污染烟气净化和排放；
步骤(6)：将烟气降温器中的溶液经导流管排送至脱硫产品结晶池中，结晶析出固体脱硫产品，并形成浆液，抽取浆液输送至后续脱硫产品加工设备中，制成硫酸盐产品，实现脱硫产品的回收利用。
步骤(1)中所述的含有脱硫产品的浆液包括由曝气池导入的浆液或/和由脱硫产品结晶池回流的浆液。
步骤(4)中烟气加热器的出口烟气温度与进口烟气温度之差为10-50℃。
步骤(5)排出的热净化烟气中二氧化硫含量＜10mg/Nm3。
所述的脱硫剂包括氨水、液氨、氨气、钙的氧化物、钙的碳酸盐、镁的氧化物或镁的碳酸盐中的一种。
本发明脱硫超净再热排放系统，将烟气鼓风机设置在烟气降温器的上游，将烟气降温器和烟气水洗器分别设置在二氧化硫吸收器的上游和下游，并于烟气水洗器与烟囱之间设置烟气加热器，高温原烟气经烟气鼓风机增压后进入烟气降温器中，温度降至40-70℃后进入二氧化硫吸收器，脱除烟气中的二氧化硫，随后进入烟气水洗器中，除去烟气中夹带的硫酸盐和其他固体物质，从烟气水洗器排出来的净化烟气经烟气加热器加热后，从而解决排烟的气溶胶污染和冒白烟问题，最后通过烟囱直接排放，实现了超低污染烟气净化和排放。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)脱硫处理后的净烟气再进入烟气水洗器，能有效脱除烟气中夹带的硫酸盐和其他固体物质，降低排烟中的含尘量，同时也可进一步脱除净烟气中残余的SO2或SO3；
2)水洗后的净烟气被水蒸气或热水加热，提高排烟温度，可有效降低排烟的可见度；
3)整体结构简单，工艺流程便于操控，运行可靠，脱硫效率可高达99.9％，经济实用性好，节能环保，能有效解决排烟的气溶胶污染和冒白烟问题，实现超低污染烟气净化和排放，具有很好的社会综合效益。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中标记说明：
100—烟气鼓风机、200—烟气降温器、210—脱硫产品结晶池、211—第一支路、212—第二支路、300—二氧化硫吸收器、310—曝气池、311—溶液通路、400—烟气水洗器、410—水箱、411—回水支路、412—补水支路、500—烟气加热器、600—烟囱、700—后续脱硫产品加工设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
某电厂脱硫系统为两炉一塔制，用来处理2台3400MW机组的锅炉100％烟气。
烟气进口SO2浓度为4000mg/Nm3，烟气流量为240万Nm3/hr，含尘量为20mg/Nm3，温度为135℃。
根据本发明的系统和方法，本实施采用石灰石为脱硫原料，脱硫产品为石膏。
如图1所示，一种脱硫超净再热排放系统，该系统包括与高温原烟气管道相连通的烟气鼓风机100、沿烟气流动方向依次与烟气鼓风机100相连通的烟气降温器200、二氧化硫吸收器300、烟气水洗器400、烟气加热器500以及用于排放净化烟气的烟囱600，二氧化硫吸收器300底部通过溶液管道与曝气池310相连通，曝气池310通过溶液通路311分别与二氧化硫吸收器300的上部、烟气降温器200的上部相连通，烟气降温器200的底部通过导流管与脱硫产品结晶池210相连通，脱硫产品结晶池210通过第一支路211、第二支路212分别与烟气降温器200的上部、后续脱硫产品加工设备700相连通。
其中，烟气水洗器400的底部通过出水管与水箱410相连通，水箱410通过回水支路411、补水支路412分别与烟气水洗器400的上部、曝气池310相连通。烟气加热器500的顶部设有与外界热源管道相连通的热介质加入口，底部设有与外界集液箱相连通的排液口，烟气加热器500中的热介质流通方向与烟气流通方向相垂直。曝气池310的底部设有空气导入管及脱硫剂导入管。
本实施例中，烟囱600为混泥土烟囱600，该混泥土烟囱600的排烟口距离地面高度240米。
基于本实施例脱硫超净再热排放系统的方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：将高温原烟气经烟气鼓风机100增压后，进入烟气降温器200中，使高温原烟气与含有脱硫产品的浆液喷淋接触，使烟气温度降低至58-60℃；
步骤(2)：将烟气降温器200排出的低温烟气导入二氧化硫吸收器300中，与由曝气池310导入的吸收液喷淋接触，烟气中的二氧化硫被吸收液吸收，生成亚硫酸盐，并与吸收液经溶液管道回流至曝气池310中，通过空气导入管向曝气池310中鼓入空气，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，同时由脱硫剂导入管加入脱硫剂，调节吸收液的pH值为5.4，烟气中的SO2浓度降为81mg/Nm3，含尘量为15mg/Nm3；
步骤(3)：将二氧化硫吸收器300排出的烟气导入烟气水洗器400中，与清洗水喷淋接触，清洗掉烟气中夹带的硫酸盐及其它固定杂质，使烟气中的含尘量为3.1mg/Nm3，烟气中的SO2浓度降为8mg/Nm3；
步骤(4)：将烟气水洗器400排出的净化烟气导入烟气加热器500中，调节烟气加热器500中加热介质水蒸汽的流量，使得净化烟气与热介质充分热交换进行烟气再加热，得热净化烟气，烟气温度为90℃；
步骤(5)：将烟气加热器500排出的热净化烟气导入烟囱600中，直接排放，白烟影响很小，对周边环境的影响可以忽略；
步骤(6)：将烟气降温器200中的溶液经导流管排送至脱硫产品结晶池210中，结晶析出固体脱硫产品，并形成浆液，抽取浆液输送至后续脱硫产品加工设备700中，制成硫酸盐产品，每小时石膏产量为26.8吨，实现脱硫产品的回收利用。
步骤(1)中含有脱硫产品的浆液包括由曝气池310导入的浆液或/和由脱硫产品结晶池210回流的浆液。
步骤(4)中烟气加热器500的出口烟气温度与进口烟气温度之差为35℃。
步骤(5)排出的热净化烟气中二氧化硫含量为5mg/Nm3。
本实施例实际应用时，由烟囱排出的净烟气中二氧化硫含量小于10mg/Nm3，含尘量小于5mg/Nm3，烟气温度90℃，实现了超低污染烟气净化和排放。
实施例2：
某电厂有一台600MW燃煤机组，与实施例1不同的是，本实施例为了强化二氧化硫吸收过程，水箱410通过水管道与二氧化硫吸收器300相连通。
本实施例采用的脱硫剂为液氨，产品为硫酸铵，产量为20.5吨/小时。
其余与实施例1相同。
实施例3：
某钢铁厂烧结机，烟气量为120万Nm3/hr，其余条件与实施例1相同。采用氨水为原料，应用本实施例脱硫超净再热排放系统处理烟气，得到硫酸铵化肥，产量为10.3吨/小时。
其余同实施例1。
实施例4：
某电厂应用本实施例脱硫超净再热排放系统处理烟气，其中，烟气加热器500采用的加热介质为水蒸气，调节水蒸气流量使烟气加热器400的出口烟气温度和进口烟气温度之差在48℃左右，使烟气排放温度达到103℃。由于排烟温度进一步上升，排烟的可见度降低，同时提高了烟气的抬升高度，有利于增强排烟的扩散能力。
本实施例所采用的脱硫剂为氧化镁，得到七水硫酸镁产品。
其余同实施例1。
实施例5：
某厂应用本实施例脱硫超净再热排放系统处理烟气，其中，本实施例通过调整来自曝气池310的喷淋液流量，使经过烟气降温器200的烟气的温度降低至45-50℃范围内。进一步降低进入二氧化硫吸收器300的烟气的温度，有利于保护二氧化硫吸收器300的防腐内衬，同时也可减少二氧化硫吸收器300的水的蒸发量。
本实施例所采用的脱硫剂为碳酸镁，得到七水硫酸镁产品。。
其余同实施例1。
实施例6：
本实施例系统与实施例1相同。
基于本实施例脱硫超净再热排放系统的方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：将高温原烟气经烟气鼓风机增压后，进入烟气降温器中，使高温原烟气与含有脱硫产品的浆液喷淋接触，使烟气温度降低至40-70℃；
步骤(2)：将烟气降温器排出的低温烟气导入二氧化硫吸收器中，与由曝气池导入的吸收液喷淋接触，烟气中的二氧化硫被吸收液吸收，生成亚硫酸盐，并与吸收液经溶液管道回流至曝气池中，通过空气导入管向曝气池中鼓入空气，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，同时由脱硫剂导入管加入脱硫剂，调节吸收液的pH值为4.5-7.0；
步骤(3)：将二氧化硫吸收器排出的烟气导入烟气水洗器中，与清洗水喷淋接触，清洗掉烟气中夹带的硫酸盐及其它固定杂质；
步骤(4)：将烟气水洗器排出的净化烟气导入烟气加热器中，调节烟气加热器中热介质的流量，使得净化烟气与热介质充分热交换进行烟气再加热，得热净化烟气；
步骤(5)：将烟气加热器排出的热净化烟气导入烟囱中，直接排放，实现超低污染烟气净化和排放；
步骤(6)：将烟气降温器中的溶液经导流管排送至脱硫产品结晶池中，结晶析出固体脱硫产品，并形成浆液，抽取浆液输送至后续脱硫产品加工设备中，制成硫酸盐产品，实现脱硫产品的回收利用。
步骤(4)中烟气加热器的出口烟气温度与进口烟气温度之差为10-50℃。
本实施例采用的脱硫剂为液氨。
其余同实施例1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫超净再热排放系统，其特征在于，该系统包括与高温原烟气管道相连通的烟气鼓风机(100)、沿烟气流动方向依次与烟气鼓风机(100)相连通的烟气降温器(200)、二氧化硫吸收器(300)、烟气水洗器(400)以及用于排放净化烟气的烟囱(600)，所述的二氧化硫吸收器(300)底部与曝气池(310)相连通，所述的曝气池(310)通过溶液通路(311)分别与二氧化硫吸收器(300)的上部、烟气降温器(200)的上部相连通，所述的烟气降温器(200)的底部与脱硫产品结晶池(210)相连通，所述的脱硫产品结晶池(210)通过第一支路(211)、第二支路(212)分别与烟气降温器(200)的上部、后续脱硫产品加工设备(700)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫超净再热排放系统，其特征在于，所述的系统还包括设置在烟气水洗器(400)与烟囱(600)之间的烟气加热器(500)，该烟气加热器(500)的顶部设有与外界热源管道相连通的热介质加入口，底部设有与外界集液箱相连通的排液口，所述的烟气加热器(500)中的热介质流通方向与烟气流通方向相垂直。
3.根据权利要求1或2所述的一种脱硫超净再热排放系统，其特征在于，所述的烟气水洗器(400)的底部通过出水管与水箱(410)相连通，所述的水箱(410)通过回水支路(411)、补水支路(412)分别与烟气水洗器(400)的上部、曝气池(310)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种脱硫超净再热排放系统，其特征在于，所述的曝气池(310)的底部设有空气导入管及脱硫剂导入管。
5.根据权利要求4所述的一种脱硫超净再热排放系统，其特征在于，所述的烟囱(600)为混泥土烟囱(600)，该混泥土烟囱(600)的排烟口距离地面高度＞100米。
6.基于权利要求2所述的一种脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：将高温原烟气经烟气鼓风机(100)增压后，进入烟气降温器(200)中，使高温原烟气与含有脱硫产品的浆液喷淋接触，使烟气温度降低至40-70℃；
步骤(2)：将烟气降温器(200)排出的低温烟气导入二氧化硫吸收器(300)中，与由曝气池(310)导入的吸收液喷淋接触，烟气中的二氧化硫被吸收液吸收，生成亚硫酸盐，并与吸收液经溶液管道回流至曝气池(310)中，通过空气导入管向曝气池(310)中鼓入空气，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，同时由脱硫剂导入管加入脱硫剂；
步骤(3)：将二氧化硫吸收器(300)排出的烟气导入烟气水洗器(400)中，与清洗水喷淋接触，清洗掉烟气中夹带的硫酸盐及其它固定杂质，再次吸收二氧化硫；
步骤(4)：将烟气水洗器(400)排出的净化烟气导入烟气加热器(500)中，调节烟气加热器(500)中热介质的流量，使得净化烟气与热介质充分热交换进行烟气再加热，得热净化烟气；
步骤(5)：将烟气加热器(500)排出的热净化烟气导入烟囱(600)中，直接排放；
步骤(6)：将烟气降温器(200)中的溶液经导流管排送至脱硫产品结晶池(210)中，结晶析出固体脱硫产品，并形成浆液，抽取浆液输送至后续脱硫产品加工设备(700)中，制成硫酸盐产品，实现脱硫产品的回收利用。
7.根据权利要求6所述的一种基于脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的含有脱硫产品的浆液包括由曝气池(310)导入的浆液或/和由脱硫产品结晶池(210)回流的浆液。
8.根据权利要求6所述的一种基于脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，步骤(4)中烟气加热器(500)的出口烟气温度与进口烟气温度之差为10-50℃。
9.根据权利要求6所述的一种基于脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，步骤(5)排出的热净化烟气中二氧化硫含量＜10mg/Nm3。
10.根据权利要求6所述的一种基于脱硫超净再热排放系统的方法，其特征在于，所述的脱硫剂包括氨水、液氨、氨气、钙的氧化物、钙的碳酸盐、镁的氧化物或镁的碳酸盐中的一种。
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