CN106940025A - 燃煤锅炉烟气净化及余热回收处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，包括余热交换器、烟气超净化器、清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，其中，余热交换器包括余热吸收器和余热蒸发器，余热吸收器设置在脱硫塔烟气入口管道上，烟气超净化器设置在脱硫塔烟气出口烟气管道上，脱硫处理后的烟气进入该烟气超净化器中进行冷凝，清洗喷淋系统用于对析出的有害烟尘进行喷淋清洗；余热蒸发器设置在烟气超净化与烟囱之间的烟气管道上并与余热吸收器连接，用于烟气进行余热加热，使其温度升高后通过烟囱排出。本发明还公开了相应的处理方法。本发明可以有效提取高温烟气中的余热，利用高温回收的余热对烟气进行再加热排放的系统，达到既综合节能又环保排放的目的。

Description

燃煤锅炉烟气净化及余热回收处理系统及方法
技术领域
本发明涉及到燃煤锅炉烟气处理领域，具体涉及一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统及方法。
背景技术
我国是燃煤大国，煤炭消费占一次能源总量70％以上。煤炭燃烧的同时排放大量空气污染物，据统计，燃煤SO2、NOx、颗粒物排放量分别占全国总排放量的90％、67％和70％。这些污染物中SO2、NOx呈酸性，与颗粒物结合并沉降形成酸雨，2010年我国酸雨面积140万平方公里，占国土面积14％，部分地区出现严重的区域性复合污染。继十一五把燃煤SO2作为社会经济发展的约束性指标以来，十二五把SO2、NOx作为约束性指标，并将消减目标确定为8％和10％。
在控制燃煤大气污染的措施中，常用静电除尘器除尘、湿式石灰石-石膏法脱硫。常规的燃煤锅炉烟气净化系统包括空气预热器、静电除尘器、烟气换热器(GGH)和SO吸收塔。烟气离开锅炉后进入空气预热器，部分烟气余热被回收用于加热空气，从空气预热器出来的烟气温度大概在130-150C，保证后端静电除尘器不受酸腐蚀，除尘后烟气通过气气换热器(一般为回转式GGH)进入吸收塔脱硫，GGH可以回收原烟气余热，将净烟气加热到80C以上。
例如专利文献CN 204786486U公开了一种燃煤锅炉烟气处理系统，其连接在燃煤锅炉和烟囱之间，该燃煤锅炉烟气处理系统包括空气预热器、脱硫塔及烟气净化余热换热器，空气预热器连接锅炉尾部的烟道，空气预热器通过排烟通道连接脱硫塔，烟气净化余热换热器安装在脱硫塔和烟囱之间。烟气净化余热换热器用于烟气余热吸收和冷凝烟气中的水分，能高效清除烟气中的灰尘和起到脱硫作用。燃煤锅炉烟气处理系统将锅炉烟气余热有效的回收利用，并能冷凝脱硫塔后烟气中水分，而凝结水几乎能带走烟气中全部的烟尘，达到烟气超净化和除湿的效果，经过处理后的凝结水可以用于冷却塔喷淋或者脱硫用水，起到了节能环保的作用。
但是，该方案中，燃煤锅炉的烟气直接进入空气预热器进行热交换，然后进入脱硫塔进行处理，没有脱硝、除尘等处理程序，会使得脱硫效率降低，效果变差，另一方面更为重要的是，经过脱硫处理后的烟气直接就通过烟囱排出，因为脱硫效率与烟气的温度紧密相关，往往都会对进入脱硫塔的烟气具有严格要求，以使得脱硫效率以及能源利用率最高，这种方式处理后的脱硫净化的烟气其温度往往较低，仍然有大量烟尘，而且含有大量水分，直接排入大气中会对环境产生较大影响。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统及方法，其通过优化的设计以及结构改进，对锅炉烟气增加更优的处理工序，同时对相应工序进行协调配合，并相应设计具体的结构，从而不但可以有效提取高温烟气中的余热，减少脱硫塔喷淋水的消耗，同时又对烟气超净化脱水处理，利用高温回收的余热对烟气进行再加热排放的系统，达到既综合节能又环保排放的目的。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，其设置于燃煤锅炉脱硫吸收塔前、后的烟道上，用于实现对燃煤锅炉烟气的处理，其特征在于，
该净化及余热回收处理系统包括余热交换器、烟气超净化器、清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，其中，所述余热交换器包括余热吸收器和余热蒸发器，该余热吸收器设置在脱硫塔烟气入口管道上，用于对所述待处理的烟气进行吸热降温，降温后的烟气用于进入脱硫塔进行脱硫处理，所述烟气超净化器设置在脱硫塔烟气出口烟气管道上，该烟气超净化器设置有清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，脱硫处理后的烟气进入该烟气超净化器中，通过该烟气超净化冷却器进行冷凝，以析出有害烟尘及气体，所述清洗喷淋系统用于对析出的有害烟尘进行喷淋清洗；所述余热蒸发器设置在烟气超净化与烟囱之间的烟气管道上并与所述余热吸收器连接，该余热吸收器吸热的热量传递至该余热蒸发器，该余热蒸发器用于利用传递的余热对经烟气超净化器处理后的烟气进行余热加热，使其温度升高后通过烟囱排出。
本发明的该方案布置在燃煤锅炉脱硫吸收塔前、后的烟道上，用前段吸收的热量不经损失地直接加热后段的烟气，在加热排放烟气前，通过超净化处理，降低了烟气中的“石膏雨”，使得超净化烟气高温进入烟囱，达到烟气高处扩散排放、除尘降霾，同时又回收水分、防止烟囱结露腐蚀的目的。
作为本发明的进一步改进，所述余热交换器中的余热吸收器和余热蒸发器一体或分体形成，且其均由多个热交换组元组成，并相互独立运行。
作为本发明的进一步改进，所述烟气超净化冷却器中设置有循环冷却水管道，用于提供热交换介质以实现对烟气在超净化冷却器中的冷凝处理。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括脱硝装置和除尘装置，其依次布置在燃煤锅炉的烟气出口与余热交换器之间的烟气管道上，用于对待处理的烟气先分别进行脱硝和除尘处理。
按照本发明的另一方面，提供一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其用于实现对燃煤锅炉烟气的净化及余热回收的处理，其特征在于，该方法具体包括：
燃煤锅炉出口烟气在进入脱硫塔进行脱硫处理前先经热交换器的吸热装置进行换热处理，以对所述待处理的烟气进行吸热降温，满足进入脱硫塔烟气温度要求；
对脱硫处理后的烟气进行冷凝净化处理，即将脱硫处理后的烟气通入冷却器中进行冷凝，析出有害烟尘及气体；
对冷凝处理后的烟气利用吸收的余热进行加热处理，即将上述热交换器的吸热装置吸收的热量传递至热交换器的蒸发装置，冷凝处理后的烟气通过该蒸发装置并利用余热进行加热处理，使其温度升高后通过烟囱排出。
作为本发明的进一步改进，所述余热交换器中的吸热装置和蒸发一体或分体形成，且其均由多个热交换组元组成，并相互独立运行。
作为本发明的进一步改进，所述冷却器中设置有循环冷却水管道，用于提供热交换介质以实现对烟气在冷却器中的冷凝处理。
作为本发明的进一步改进，所述冷凝处理后形成的有害烟尘和气体附着于冷却器管壁，可通过清洗喷淋机构进行喷淋清洗。
作为本发明的进一步改进，对待处理的烟气先分别进行脱硝和除尘处理后，再进入热交换器的吸热装置进行换热处理。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
一种可利用于回收恶劣环境下的烟气余热并充分利用该余热的系统，用于吸收燃煤电厂脱硫前的原烟气的余热，加热脱硫后的净烟气达到高温超净排放的目的。
余热吸收器吸收热量后，通过内部介质传输至换热组元的余热蒸发器一端。
进一步地所述，原烟气经过脱硫吸收塔后形成的低温饱和蒸汽的净烟气，进入到耐腐蚀的烟气超净化冷却器，进行再次降温，在烟气超净化冷却器管表面析出凝结水，凝结水同时吸附净烟气中残余的有害气体和灰尘，起到对净烟气回收水分和超净化的作用。
进一步所述烟气超净化冷却器内冷却管表面采用定时清洗喷淋，含有“石膏雨”和灰尘的污水排至地沟与脱硫塔喷淋水统一处理。
进一步所述烟气超净化冷却器采用冷却塔冷却水作为冷却介质循环。
进一步所述经超净化后的烟气进入余热蒸发器，将余热吸收器吸收的热量在蒸发器内加热超净化烟气，使烟气达到指定温度进行排放。
余热蒸发器中与烟气接触的表面同样采用耐腐蚀、耐高温的非金属材料表面喷涂处理。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明中，通过在脱硫装置烟气出口管道上设置烟气超净化器，通过烟气冷凝处理可以进一步吸收烟气中的烟尘和有害气体，使得其可以结露析出水分附着在冷却器氟塑料管壁上，进而吸收净烟气中的“石膏雨”、灰尘以及其他有害气体，使得烟气能够得到超净化处理；
(2)本发明中，通过利用余热吸收和加热装置，充分利用烟气在先吸收的热量进行后续的烟气加热，一方面勿需再增加额外热能，可以节约减少能源，更为重要的是可以使得排放的烟气能够达到一定的温度，进一步减小排放对大气的污染破坏；
(3)本发明中的烟气的余热吸收器以及净烟气的余热蒸发器，二者为一体结构，系统结构紧凑，占用空间少，勿需外加动力传输，极适用于布置在空间狭小的燃煤锅炉烟气处理及烟囱之间的位置；
(4)吸收原烟气高温的热量后进入脱硫吸收塔，原烟气温度降低、体积缩小，恰适合于脱硫塔内的化学反应环境，使得用于塔内降温的喷淋水量大幅度降低，同一台脱硫塔烟气处理量增大，脱硫效率提高的多重效果，既节约利用了废弃的热能、降低了有害物质的排放，又减少了大量降温喷淋水的消耗；
(5)吸收器与蒸发器之间的每个热交换组元独立运行，单个组元对其它组元不会产生互相影响。由于系统中组元数量较多，即便有一组或几组故障，也不影响其它组元的运行，对换热效率影响微小，可忽略不计；而且每个换热组元均采用复合式结构，内部采用金属起到良好传热和支撑骨架作用，外表采用耐高温、耐腐蚀的非金属材料包附，起到耐强腐蚀性气体或液体腐蚀的作用，达到系统寿命长的目的。
(6)本发明的燃煤锅炉烟气余热利用及超净化处理系统和方法，利用高温原烟气的余热加热经超净化处理的低温烟气，既减少了排往大气中的热量和水蒸汽，造成不必要的浪费，又提高脱硫系统效率、保护了烟囱减轻了酸露的腐蚀、降低了烟囱维护费用；同时又降低了烟气排放有害污染物的含量，真正达到了超净化排放的效果。
附图说明
图1为按照本发明实施例的燃煤锅炉烟气净化及余热回收处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为按照本发明实施例的燃煤锅炉烟气净化及余热回收处理系统的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例的燃煤锅炉烟气净化及余热利用处理系统，设置于燃煤锅炉脱硫吸收塔前、后的烟道上，用于实现对燃煤锅炉烟气的处理。
如图1所示，该燃煤锅炉烟气净化及余热利用处理系统包括余热交换器、烟气超净化器、清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器。余热交换器包括余热吸收器和余热蒸发器，该余热吸收器加装设置在脱硫塔烟气入口管道上，用于对所述待处理的烟气进行吸热降温，降温后的烟气用于进入脱硫塔进行脱硫处理。余热蒸发器设置在烟气超净化与烟囱之间的烟气管道上。如图所示，优选地余热交换器为余热换热组元，其包括冷却端和蒸发端，当然余热交换器也可以是其他结构形式，例如其中的余热吸收器和余热蒸发器可以独立分开设置，也可以整天一体形成。燃煤锅炉烟气经电除尘后入脱硫吸收塔前加装余热吸收器，烟气首先经过余热吸收器，对原烟气进行降温处理，吸收的热量传递给烟气换热组元的的蒸发器一端,用于加热超净化后的净烟气。
优选地，系统还包括脱硝装置和除尘装置，其依次布置在燃煤锅炉的烟气出口与余热交换器之间的烟气管道上，用于对待处理的烟气先分别进行脱硝和除尘处理。燃煤锅炉烟气经脱硝、电除尘后入热交换器的吸收器端，将烟气的温度由高温降至脱硫塔反应温度，吸收的烟气余热通过换热组元内的低温传媒传给蒸发器端，烟气入脱硫塔。
烟气超净化器设置在脱硫塔烟气出口烟气管道上，该烟气超净化器设置有清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，脱硫处理后的烟气进入该烟气超净化器中，通过该烟气超净化冷却器进行冷凝。通过冷凝后的烟气，结露析出水分附着在冷却器管壁(例如氟塑料管壁)上，吸收净烟气中的“石膏雨”、灰尘以及其他有害气体。
优选地，超净化冷却器附有清洗喷淋系统，用于定时清洗附着在管壁上的石膏、灰尘及有害残留物，清洗后的喷淋水，与脱硫塔反应后的喷淋水统一进行沉淀处理。喷淋时间及间隔，根据环保检测数据自动调节。
余热蒸发器设置在烟气超净化与烟囱之间的烟气管道上并与余热吸收器连接，该余热吸收器吸热的热量传递至该余热蒸发器，经超净化后的低温烟气进入余热蒸发器，该余热蒸发器用于利用传递的余热对经烟气超净化器处理后的烟气进行余热加热，使其温度升高达到指定温度后进入烟囱排放。
如图1所示，锅炉尾部烟道排出的烟气经过脱销装置、除尘装置后，经过烟道进入余热吸收器，烟气在余热吸收器内降温，而后进入脱硫吸收塔脱硫再降温，然后再进入超净化冷却器进一步降温冷凝，析出凝结水，放出的低品位热量通过冷却水带走进入电厂冷却塔统一循环冷却，烟气经过凝结水清洁后，进入余热蒸发器加热烟气至所需要的温度，通过“烟囱”排放至大气中。燃煤锅炉烟气经过除尘后，这些含有大量SO2、SO3和部分灰尘的腐蚀性高温烟气，首先进入系统的余热吸收器，将烟气温度降至适合于脱硫塔最佳反应温度，此时烟气的温度低于酸露点，烟气在吸收器换热组元表面结露，吸收了烟气中的SO2、SO3、NOX和HF等对大气有害的产物，形成硫酸、亚硫酸、硝酸及氢氟酸等强腐蚀性酸露，附着在换热组元表面。由于组元表面包附着一层既耐高温又耐腐蚀的氟塑料材质，使得这层酸露不会腐蚀换热组元的金属管。由于整个余热吸收器常年均是在这种酸性环境下工作，吸收器与烟气接触的表面也是采用耐腐蚀、耐高温的非金属表面喷涂处理，使得烟气降温后形成的酸露对换热系统壳体也不会产生腐蚀。
由于烟气经过了进一步的脱水冷凝、除尘且提高温度排放，不仅降低了烟气对烟囱的腐蚀，节约了大量的水，更有力地保护了电厂周边的生活环境。切实实现了既节能又环保的双重效益。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (9)

1.一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，其设置于燃煤锅炉脱硫吸收塔前、后的烟道上，用于实现对燃煤锅炉烟气的处理，其特征在于，
该净化及余热回收处理系统包括余热交换器、烟气超净化器、清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，其中，所述余热交换器包括余热吸收器和余热蒸发器，该余热吸收器设置在脱硫塔烟气入口管道上，用于对所述待处理的烟气进行吸热降温，降温后的烟气用于进入脱硫塔进行脱硫处理，所述烟气超净化器设置在脱硫塔烟气出口烟气管道上，该烟气超净化器设置有清洗喷淋系统和烟气超净化冷却器，脱硫处理后的烟气进入该烟气超净化器中，通过该烟气超净化冷却器进行冷凝，以析出有害烟尘及气体，所述清洗喷淋系统用于对析出的有害烟尘进行喷淋清洗；所述余热蒸发器设置在烟气超净化与烟囱之间的烟气管道上并与所述余热吸收器连接，该余热吸收器吸热的热量传递至该余热蒸发器，该余热蒸发器用于利用传递的余热对经烟气超净化器处理后的烟气进行余热加热，使其温度升高后通过烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，其中，所述余热交换器中的余热吸收器和余热蒸发器一体或分体形成，且其均由多个热交换组元组成，并相互独立运行。
3.根据权利要求1或2所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，其中，所述烟气超净化冷却器中设置有循环冷却水管道，用于提供热交换介质以实现对烟气在超净化冷却器中的冷凝处理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理系统，其中，所述系统还包括脱硝装置和除尘装置，其依次布置在燃煤锅炉的烟气出口与余热交换器之间的烟气管道上，用于对待处理的烟气先分别进行脱硝和除尘处理。
5.一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其用于实现对燃煤锅炉烟气的净化及余热回收的处理，其特征在于，该方法具体包括：
燃煤锅炉出口烟气在进入脱硫塔进行脱硫处理前先经热交换器的吸热装置进行换热处理，以对所述待处理的烟气进行吸热降温，满足进入脱硫塔烟气温度要求；
对脱硫处理后的烟气进行冷凝净化处理，即将脱硫处理后的烟气通入冷却器中进行冷凝，析出有害烟尘及气体；
对冷凝处理后的烟气利用吸收的余热进行加热处理，即将上述热交换器的吸热装置吸收的热量传递至热交换器的蒸发装置，冷凝处理后的烟气通过该蒸发装置并利用余热进行加热处理，使其温度升高后通过烟囱排出。
6.根据权利要求5所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其中，所述余热交换器中的吸热装置和蒸发一体或分体形成，且其均由多个热交换组元组成，并相互独立运行。
7.根据权利要求5或6所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其中，所述冷却器中设置有循环冷却水管道，用于提供热交换介质以实现对烟气在冷却器中的冷凝处理。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其中，所述冷凝处理后形成的有害烟尘和气体附着于冷却器管壁，可通过清洗喷淋机构进行喷淋清洗。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的一种燃煤锅炉烟气的净化及余热回收处理方法，其中，对待处理的烟气先分别进行脱硝和除尘处理后，再进入热交换器的吸热装置进行换热处理。
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