CN107166418A - 一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，包括烟气湿式脱硫塔、电厂凝汽器，所述烟气湿式脱硫塔底部设有浆液池，所述烟气处理系统还包括设置在所述烟气湿式脱硫塔上部的烟气降温脱水机构、与所述烟气湿式脱硫塔相连接的热泵系统机构、与所述烟气湿式脱硫塔上排烟通道相连接的烟气加热降湿器、与所述电厂凝汽器相连接的凝水加热器，所述热泵系统机构的蒸发侧分别与浆液池、烟气降温脱水机构相连接，所述热泵系统机构的冷凝侧设有空冷器，所述热泵系统机构的冷凝侧通过分集水器分别与空冷器、烟气加热降湿器、凝水加热器相连接。本发明的烟气处理系统能够实现电厂排烟的脱硫、脱水、降雾的综合处理。

Description

一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统
技术领域
本发明涉及一种燃煤火电锅炉烟气处理系统，特别是涉及一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统。
背景技术
我国是全球火电大国，炭排放与大气污染压力巨大。目前我国电厂锅炉烟气净化处理过程中，脱硫工艺主要采用湿式脱硫方式，虽然湿式脱硫工艺投资少，运行成本低，但存在二个主要问题：其一是排烟绝对含水多且相对湿度高，既是大气PM2.5成因之一，又造成水资源大量消耗；其二是冬季运行时白雾污染严重。而西北地区既是我国主产煤区与火电区，又是严重缺水地区，上述问题更显突出。
另外，我国西北地区可再生电力丰富，由于其电能品质差，当地消化能力低下，导致西北地区可再生电力的弃电率高达70％，造成国家巨资建设的可再生电力资源浪费。
发明内容
本发明的目的是针对现有电厂湿式脱硫工艺的问题，提出一种用于电厂的烟气处理系统，以实现电厂排烟的脱硫、脱水、降雾的综合处理。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，包括烟气湿式脱硫塔、电厂凝汽器，所述烟气湿式脱硫塔底部设有浆液池，所述烟气处理系统还包括设置在所述烟气湿式脱硫塔上部的烟气降温脱水机构、与所述烟气湿式脱硫塔相连接的热泵系统机构、与所述烟气湿式脱硫塔上排烟通道相连接的烟气加热降湿器、与所述电厂凝汽器相连接的凝水加热器，所述热泵系统机构的蒸发侧分别与浆液池、烟气降温脱水机构相连接，所述热泵系统机构的冷凝侧设有空冷器，所述热泵系统机构的冷凝侧通过分集水器分别与空冷器、烟气加热降湿器、凝水加热器相连接；
所述热泵系统机构将所述浆液池内的浆液制冷后输送到烟气降温脱水机构对烟气进行降温脱水；所述热泵系统机构将从浆液吸收的热量通过冷凝侧释放，并将释放的部分热量用于对烟气加热降湿器内的烟气加热以及用于对凝水加热器内的冷凝水加热。
优选地，所述烟气降温脱水机构包括自下而上依次设置在所述烟气湿式脱硫塔脱硫区域之上的增效填料层、双向冷浆喷淋式脱水降温器以及滤浆器。
优选地，所述烟气加热降湿器通过水管与所述分集水器相连接，并且所述烟气加热降湿器对烟气采用逆流式加热升温。
优选地，所述凝水加热器设置在所述电厂凝汽器的凝水泵出口管道上，所述凝水加热器通过水管与所述分集水器相连接，并且所述凝水加热器对电厂凝汽器产生的冷凝水采用逆流式加热升温。
优选地，所述热泵系统机构包括依次闭环连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述蒸发器分别与浆液池、双向冷浆喷淋式脱水降温器相连接，所述冷凝器与所述分集水器相连接。
优选地，所述蒸发器为嵌入式直蒸蒸发器，所述浆液池内的浆液通过冷浆循环泵泵入蒸发器，在蒸发器制冷后的浆液通过双向冷浆喷淋式脱水降温器的喷淋对烟气降温脱水。
优选地，所述双向冷浆喷淋式脱水降温器采用高雾化率的喷嘴，通过多级双向喷淋的方式，将制冷后的浆液雾化喷淋。
优选地，所述热泵系统机构内的制冷工质为R134a制冷剂。
优选地，所述蒸发器的蒸发温度≥25℃，蒸发压力≥0.67MPa；所述冷凝器的冷凝温度≤70℃，冷凝压力≤2.12MPa；所述压缩机的排气温度≤85℃，排气压力≤2.2MPa，吸气温度≥30℃，吸气压力≥0.65MPa，过热度≥5℃，过冷度≤8℃，压比≤3.38。
优选地，所述蒸发器的浆液出口温度≤35℃，所述冷凝器的热水出口温度≥65℃；所述热泵系统机构的制热COP≥4.8，制冷EER≥3.8，双向综合能效≥8.6。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，在现有的湿式脱硫工艺技术基础上，利用可再生电力，通过热泵系统机构蒸发侧对浆液制冷与冷浆喷淋方式对烟气降温脱水；热泵系统机构冷凝侧采用完全逆流式烟气加热降湿器对烟气加热升温降湿，同时采用逆流式凝水加热器对电厂凝汽器产生的冷凝水加热升温，还设置平衡用空冷器等，可达成如下技术效果：
1、采用高温热泵技术，实现热泵系统机构冷热双高效与热力系统自平衡；
2、烟气处理系统可采用可再生电力供电，提高可再生电力当地消化能力；
3、烟气处理系统通过对烟气二次喷浆处理，能够提高烟气脱硫效率；
4、烟气处理系统通过对烟气降温脱水，节省烟气湿式脱硫的用水量；
5、烟气处理系统通过对烟气降温脱水与升温降湿，能够显著降低电厂烟气白雾污染；
6、烟气处理系统通过对电厂凝汽器产生的冷凝水加热升温，能够节省汽轮机低加抽汽，增加火电发电量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为烟气处理系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，如图1所示，其中示出了本发明的一种优选实施例。具体地，所述烟气处理系统包括烟气湿式脱硫塔16、电厂凝汽器11，所述烟气湿式脱硫塔16底部设有浆液池15，所述烟气处理系统还包括设置在所述烟气湿式脱硫塔16上部的烟气降温脱水机构1、与所述烟气湿式脱硫塔16相连接的热泵系统机构、与所述烟气湿式脱硫塔16上排烟通道相连接的烟气加热降湿器10、与所述电厂凝汽器11相连接的凝水加热器12，所述热泵系统机构的蒸发侧分别与浆液池15、烟气降温脱水机构1相连接，所述热泵系统机构的冷凝侧设有空冷器14，所述热泵系统机构的冷凝侧通过分集水器17分别与空冷器14、烟气加热降湿器10、凝水加热器12相连接。
所述热泵系统机构将所述浆液池15内的浆液制冷后输送到烟气降温脱水机构1对烟气进行降温脱水；所述热泵系统机构将从浆液吸收的热量通过冷凝侧释放，并将释放的部分热量用于对烟气加热降湿器10内的烟气加热以及用于对凝水加热器12内的冷凝水加热。
如图1所示，所述热泵系统机构包括依次闭环连接的蒸发器2、压缩机4、冷凝器5、膨胀阀3，所述蒸发器2分别与浆液池15、双向冷浆喷淋式脱水降温器8相连接，所述冷凝器5与所述分集水器17相连接。
本发明在电厂烟气湿式脱硫塔16上部增设一段冷浆喷淋式烟气降温脱水机构1，优选地，所述蒸发器2为嵌入式直蒸蒸发器，所述浆液池15内的浆液通过冷浆循环泵6泵入蒸发器2，在蒸发器2制冷后的浆液通过双向冷浆喷淋式脱水降温器8的喷淋对烟气降温脱水。烟气降温脱水机构1主要利用蒸发器2制备的冷浆，通过冷浆循环泵6送入该装置实现电厂湿式脱硫后烟气脱水降温(即节水减雾的目的)。
优选地，所述烟气降温脱水机构1包括自下而上依次设置在所述烟气湿式脱硫塔16脱硫区域之上的增效填料层7、双向冷浆喷淋式脱水降温器8以及滤浆器9。所述增效填料层7的主要功能是扩大烟气与制冷后的浆液接触面积，增强烟气与冷浆的传热传质效果。所述烟气降温脱水机构1中层为双向冷浆喷淋式脱水降温器8，其主要功能是采用高雾化率的喷嘴，通过多级双向喷淋的方式，将制冷后的浆液雾化喷淋。将一定压力与流量的冷浆雾化，烟气与雾化冷浆之间产生很高的传热传质接触面积，从而使烟气获取较好脱水降温效果，而冷浆得热后升温回到所述烟气湿式脱硫塔16底部的浆液池15。所述烟气湿式脱硫塔16的上层为滤浆器9，其主要功能是使脱水降温后烟气中所随带的少部分雾化冷浆凝聚成较大浆滴，使其脱离烟气，在自重作用下自行回落到浆液池15，减少冷浆过程损失。
烟气处理系统在经脱水降温处理后烟气通道上增设一段所述烟气加热降湿器10，所述烟气加热降湿器10通过水管与所述分集水器17相连接，并且所述烟气加热降湿器10对烟气采用逆流式加热升温。所述烟气加热降湿器10主要利用冷凝器5制备的热水，热水通过分集水器17以及水管道，对脱水降温后烟气进行完全逆流式加热升温，以降低烟气相对湿度，达到电厂烟气降白雾污染目的。逆流式加热升温为冷流体与热流体相向流功，可取得较高加热出口温度。
优选地，所述凝水加热器12设置在所述电厂凝汽器11的凝水泵13出口管道上，所述凝水加热器12通过水管与所述分集水器17相连接，并且所述凝水加热器12对电厂凝汽器11产生的冷凝水进行逆流式加热升温。由于电厂锅炉给水要高压高温的，才能进入锅炉汽化，因此，冷凝水需进行多级加热。所述凝水加热器12利用冷凝器5制备的热水，热水通过分集水器17以及水管道，采用逆流方式对电厂凝汽器冷凝水加热升温，部分代替汽轮机低加抽汽，实现增加了火电厂发电量。
如图1所示，所述热泵系统机构的冷凝侧通过分集水器17与空冷器14相连接，通过空冷器14将冷凝器5释放的部分热量散失到空气中，实现了热力系统自平衡。
本发明的用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，在现有的湿式脱硫工艺技术基础上，利用可再生电力，通过热泵系统机构蒸发侧对浆液制冷与冷浆喷淋方式对烟气降温脱水；热泵系统机构冷凝侧采用完全逆流式烟气加热降湿器对烟气加热升温降湿，同时采用逆流式凝水加热器对电厂凝汽器产生的冷凝水加热升温，还设置平衡用空冷器等。
优选地，所述热泵系统机构包括依次闭环连接的蒸发器2、压缩机4、冷凝器5、膨胀阀3。所述热泵系统机构内的制冷工质为R134a制冷剂或其他环保工质，其工作原理如下：
低温低压液体工质进入蒸发器2内，遇热浆吸热蒸发成低温低压气体，将热浆制冷降温成冷浆，冷浆被冷浆循环泵6送入烟气降温脱水机构1，而低温低压工质气体被压缩机4吸气口吸入，经压缩机4压缩做功，低温低压工质气体压缩成高温高压工质气体，高温高压工质气体被送入冷凝器5内，遇相对低温热水失热冷凝成高温高压工质液体，低温热水被加热成较高温热水作为热源，通过热水循环泵送到烟气加热降湿器10、凝水加热器12、热力平衡用空冷器14等装置使用，实现各装置功能，而高温高压工质液体，经热力膨胀阀3节流减压后成为低温低压工质液体，再次进入蒸发器2内蒸发制冷浆，形成完整的热泵热力工作循环，达到热泵热力系统自动实现热力平衡。
本发明的烟气处理系统可达成如下技术效果：
1、采用高温热泵技术，实现热泵系统机构冷热双高效与热力系统自平衡；
2、烟气处理系统可采用可再生电力供电，提高可再生电力当地消化能力；
3、烟气处理系统通过对烟气二次喷浆处理，能够提高烟气脱硫效率；
4、烟气处理系统通过对烟气降温脱水，节省烟气湿式脱硫的用水量；
5、烟气处理系统通过对烟气降温脱水与升温降湿，能够显著降低电厂烟气白雾污染；
6、烟气处理系统通过对电厂凝汽器产生的冷凝水加热升温，能够节省汽轮机低加抽汽，增加火电发电量。
为获得较佳的上述技术效果，所述热泵系统机构的运行参数设置如下：所述蒸发器2的蒸发温度≥25℃，蒸发压力≥0.67MPa；所述冷凝器5的冷凝温度≤70℃，冷凝压力≤2.12MPa；所述压缩机4的排气温度≤85℃，排气压力≤2.2MPa，吸气温度≥30℃，吸气压力≥0.65MPa，过热度≥5℃，过冷度≤8℃，压比≤3.38。
通过上述参数的设置，优选地，所述蒸发器2的浆液出口温度≤35℃，所述冷凝器5的热水出口温度≥65℃；所述热泵系统机构的制热COP≥4.8，制冷EER≥3.8，双向综合能效≥8.6，能够实现热泵系统机构冷热双高效与热力系统自平衡。
烟气湿式脱硫塔16进气口的烟气温度为90℃，相对湿度30％；经过脱硫区后，烟气温度降为50℃，相对湿度升高到100％；而浆液池15内的浆液温度为50℃；通过本发明的烟气处理系统，浆液池15内50℃的浆液被制冷成35℃的冷浆，经双向冷浆喷淋式脱水降温器8喷出对烟气再次进行降温，烟气温度降为45.6℃，相对湿度为100％；而热泵系统机构的蒸发侧将60℃的热水加热到65℃，通过分集水器将65℃热水分别送到空冷器14、烟气加热降湿器10、凝水加热器12；65℃的热水送到烟气加热降湿器10将45.6℃，相对湿度为100％的烟气从45.6℃升温除湿，将烟气加热到60.6℃，相对湿度降低到48.4％，以降低白雾；65℃的热水还送到凝水加热器12，将42℃的冷凝水加热到60℃，减少了汽轮机的低加抽汽；部分65℃热水送入空冷器14，经空气冷却散失多余热量，维持热力系统自平衡。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种用于电厂脱硫脱水降雾的烟气处理系统，包括烟气湿式脱硫塔(16)、电厂凝汽器(11)，所述烟气湿式脱硫塔(16)底部设有浆液池(15)，其特征在于：所述烟气处理系统还包括设置在所述烟气湿式脱硫塔(16)上部的烟气降温脱水机构(1)、与所述烟气湿式脱硫塔(16)相连接的热泵系统机构、与所述烟气湿式脱硫塔(16)上排烟通道相连接的烟气加热降湿器(10)、与所述电厂凝汽器(11)相连接的凝水加热器(12)，所述热泵系统机构的蒸发侧分别与浆液池(15)、烟气降温脱水机构(1)相连接，所述热泵系统机构的冷凝侧设有空冷器(14)，所述热泵系统机构的冷凝侧通过分集水器(17)分别与空冷器(14)、烟气加热降湿器(10)、凝水加热器(12)相连接；
所述热泵系统机构将所述浆液池(15)内的浆液制冷后输送到烟气降温脱水机构(1)对烟气进行降温脱水；所述热泵系统机构将从浆液吸收的热量通过冷凝侧释放，并将释放的部分热量用于对烟气加热降湿器(10)内的烟气加热以及用于对凝水加热器(12)内的冷凝水加热。
2.根据权利要求1所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气降温脱水机构(1)包括自下而上依次设置在所述烟气湿式脱硫塔(16)脱硫区域之上的增效填料层(7)、双向冷浆喷淋式脱水降温器(8)以及滤浆器(9)。
3.根据权利要求1所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气加热降湿器(10)通过水管与所述分集水器(17)相连接，并且所述烟气加热降湿器(10)对烟气采用逆流式加热升温。
4.根据权利要求1所述的烟气处理系统，其特征在于：所述凝水加热器(12)设置在所述电厂凝汽器(11)的凝水泵(13)出口管道上，所述凝水加热器(12)通过水管与所述分集水器(17)相连接，并且所述凝水加热器(12)对电厂凝汽器(11)产生的冷凝水采用逆流式加热升温。
5.根据权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于：所述热泵系统机构包括依次闭环连接的蒸发器(2)、压缩机(4)、冷凝器(5)、膨胀阀(3)，所述蒸发器(2)分别与浆液池(15)、双向冷浆喷淋式脱水降温器(8)相连接，所述冷凝器(5)与所述分集水器(17)相连接。
6.根据权利要求5所述的烟气处理系统，其特征在于：所述蒸发器(2)为嵌入式直蒸蒸发器，所述浆液池(15)内的浆液通过冷浆循环泵(6)泵入蒸发器(2)，在蒸发器(2)制冷后的浆液通过双向冷浆喷淋式脱水降温器(8)的喷淋对烟气降温脱水。
7.根据权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于：所述双向冷浆喷淋式脱水降温器(8)采用高雾化率的喷嘴，通过多级双向喷淋的方式，将制冷后的浆液雾化喷淋。
8.根据权利要求5所述的烟气处理系统，其特征在于：所述热泵系统机构内的制冷工质为R134a制冷剂。
9.根据权利要求5所述的烟气处理系统，其特征在于：所述蒸发器(2)的蒸发温度≥25℃，蒸发压力≥0.67MPa；所述冷凝器(5)的冷凝温度≤70℃，冷凝压力≤2.12MPa；所述压缩机(4)的排气温度≤85℃，排气压力≤2.2MPa，吸气温度≥30℃，吸气压力≥0.65MPa，过热度≥5℃，过冷度≤8℃，压比≤3.38。
10.根据权利要求5所述的烟气处理系统，其特征在于：所述蒸发器(2)的浆液出口温度≤35℃，所述冷凝器(5)的热水出口温度≥65℃；所述热泵系统机构的制热COP≥4.8，制冷EER≥3.8，双向综合能效≥8.6。
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