CN108159866A - 一种两相接触式冷凝除湿消白装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两相接触式冷凝除湿消白装置，包括吸收塔塔体和冷却系统，吸收塔塔体的下端和上端分别设置有进烟口和出烟口，吸收塔塔体的底部设置有浆液池，进烟口和出烟口之间自下而上顺序设置有换热单元、喷淋系统和除雾装置；换热单元用于冷却吸收塔塔体内喷淋下来的浆液及直接冷凝由进烟口进入的烟气，同时兼具稳定吸收塔内流场分布的作用；冷却的浆液与烟气逆流接触进行反应的同时直接发生汽‑液热交换，进一步冷凝烟气。本发明能在吸收塔烟气脱硫的同时，极大程度的回收烟气水分，节约水资源，协同去除烟气中所携带的PM2.5、Hg、SO3等，达到消除白色烟羽的目的，同时兼具促进吸收塔内流场均匀分布、提高脱硫效率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫装置，具体涉及一种两相接触式冷凝除湿消白装置。
背景技术
我国燃煤电厂脱硫的主要技术是湿法脱硫工艺，占91％左右。一般湿法烟气脱硫系统吸收塔出口的净烟气温度为50℃，处于含湿量很高的饱和状态。烟气通过烟囱排入大气，与外界低温大气接触，烟气在降温的过程中部分汽态水和污染物发生凝结，使得一定区域内发生液滴飘落，并沉积地面的现象，称为石膏雨或烟囱雨。另外，值得关注的是，烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，形成雾状水汽，即“白色烟羽”。
“白色烟羽”产生的根本原因是饱和湿烟气进入温度较低的空气环境，由于环境空气的饱和比湿较低，在烟气温度降低的过程中，烟气中的水蒸气会凝结形成“白色烟羽”。该现象不仅产生了视觉污染，还夹杂着排放了可熔盐、硫酸雾、有机物等可凝结颗粒物。目前常规的消除白色烟羽的方法为加热法——热风烟气混合加热法或MGGH。加热法仅能够消除白色烟羽的视觉感受，无法回收烟气中的水分，也不能减少污染物和水汽的排放，烟气中所携带的PM2.5、Hg、SO3等多种污染物也并不能在烟气加热后消失，对总体的大气环境而言，烟气中的污染物排放总量并未随着视觉的改善而有所减少，仍会对大气环境造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两相接触式冷凝除湿消白装置，利用本装置能够有效回收利用饱和湿烟气中的水分，并协同去除烟气中所携带的PM2.5、Hg、SO3等，有效均匀吸收塔内烟气流场；同时该装置极大程度降低了烟气中的水分，从而有效缓解白色烟羽和烟囱雨现象的发生。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种两相接触式冷凝除湿消白装置，包括吸收塔塔体和冷却系统；所述吸收塔塔体的下端和上端分别设置有进烟口和出烟口，所述吸收塔塔体的底部设置有浆液池；所述冷却系统包括换热单元；所述进烟口和所述出烟口之间自下而上顺序设置有所述换热单元、喷淋系统和除雾装置；所述喷淋系统用于将从所述浆液池抽取的冷却的浆液向下喷淋；所述换热单元用于与所述喷淋系统喷淋下来的浆液进行热交换以及与由所述进烟口自下而上运动的烟气进行热交换。
可选的，所述冷却系统包括储水箱和水泵，所述储水箱通过所述水泵为设置在所述吸收塔塔体内的所述换热单元提供冷源，经热交换后升温的冷源通过管道带出。
可选的，所述换热单元的进水端设置有进水控制阀。
可选的，所述水泵的输出端与所述储水箱之间设置有回流阀。
可选的，所述水泵、所述回流阀、所述换热单元和所述控制阀均包括若干套，且共用同一所述储水箱。
可选的，所述换热单元主要由整排换热管组成。
可选的，相邻所述换热单元的换热管呈十字交叉分布。
可选的，所述换热管由耐腐蚀的氟塑料或不锈钢材料制成。
可选的，所述换热单元固定在所述吸收塔塔体的壁面上。
所述储水箱还设有补水阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的两相接触式冷凝除湿消白装置，通过液-液热交换与汽-液热交换相结合共同降低了烟温，深度回收进入吸收塔湿烟气中的水分，脱除污染物，获得了低温净烟气，降低了污染物排放总量，大大减少白色烟羽现象发生的可能性；
本发明提供的两相接触式冷凝除湿消白装置，极大程度的收集了饱和湿烟气中的水分，可以直接用于脱硫补水，减少吸收塔新鲜水的补充，最终排出烟气的含水量减少，使得石膏雨或烟囱雨发生的概率降低；
本发明提供的两相接触式冷凝除湿消白装置，在吸收塔内设置的换热装置由若干换热单元组成，换热单元由整排的换热管组成，相邻换热单元的换热管呈十字交叉分布。这种结构兼具调整烟气流场的作用，使得烟气流场变得稳定、均匀，从而有利于增加烟气与浆液之间的接触面积和接触时间，强化与烟气的气液传质效果，从而可以提高脱硫效率；
本发明提供的两相接触式冷凝除湿消白装置，能够根据吸收塔体积及最大烟气负荷设置具有相应换热能力的换热单元与换热管，同时可根据实际运行烟气热负荷和浆液量对换热单元运行工况和工作数量进行优化调整，最终通过最经济、高效的技术方案获得期望的结果，系统调节灵活可靠；
本发明提供的两相接触式冷凝除湿消白装置，其换热单元采用模块化安装设计，换热管材料采用耐腐蚀的氟塑料或不锈钢，具有耐腐蚀强、结构简单、生产周期较短、适用范围广、故障率低等优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种两相接触式冷凝除湿消白装置的结构图；
图2为本发明一实施例的换热单元的工作原理示意图。
图中，1-吸收塔塔体；2-浆液池；3-喷淋系统；4-除雾装置；5-进烟口；6-出烟口；7a、7b-换热单元；8-支撑装置；9-储水箱；10a、10b-水泵；11-补水阀；12-回流阀；13-进水控制阀；14-管道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
综合参考图1和图2，一种两相接触式冷凝除湿消白装置，包括吸收塔塔体1和冷却系统；吸收塔塔体1的下端和上端分别设置有进烟口5和出烟口6，吸收塔塔体1的底部设置有浆液池2；冷却系统包括换热单元；进烟口5和出烟口6之间自下而上顺序设置有换热单元、喷淋系统3和除雾装置4；喷淋系统3用于将从浆液池2抽取的冷却的浆液向下喷淋；换热单元用于与喷淋系统3喷淋下来的浆液进行热交换以及与由进烟口5自下而上运动的烟气进行热交换。该设计中，喷淋系统3从浆液池2中抽取冷却的浆液向下喷淋，经过换热单元热交换后再次落入浆液池2中，从而实现浆液的整个循环过程。本装置通过在吸收塔塔体1内设置换热单元，通过液-液热交换先降低浆液温度从而间接降低烟温与汽-液热交换直接降低烟温两步相结合，深度回收进入吸收塔湿烟气中的水分，协同脱除污染物，降低了污染物排放总量，有效缓解了白色烟羽现象的发生；并通过回收饱和湿烟气中的水分，直接用于脱硫补水，减少了吸收塔新鲜水补充，实现了排出烟气含水量的减少，降低了发生石膏雨或烟囱雨的可能性。
优选的，冷却系统包括储水箱9和水泵，储水箱9通过水泵为设置在吸收塔塔体1内的换热单元提供冷源，经热交换后升温的冷源通过管道14带出。该设计中，为了实现有效的换热效果，冷却系统由储水箱9提供换热冷源，借助水泵及管道14进入换热单元。换热冷源一般取海水、江水或除盐水，其温度控制在5～10℃。
优选的，换热单元的进水端设置有进水控制阀13。该设计中，进水控制阀13用于控制换热单元的进水量。
优选的，水泵的输出端与储水箱9之间设置有回流阀12。该设计中，当水泵输出的冷源流量大于进水控制阀13所能通过的冷源流量时，通过回流阀12将冷源回流至储水箱9，起到调节冷源流量和保护水泵的作用。
优选的，水泵、回流阀12、换热单元和控制阀均包括若干套，且共用同一储水箱9。冷却系统需要根据吸收塔体积及最大烟气负荷核算热负荷设置换热单元，换热单元一般设置为1～4套。该设计中，换热单元包括两套，分别为换热单元7a和换热单元7b，对应地设置两套水泵，分别为水泵10a和10b。
优选的，换热单元主要由整排换热管组成。该设计中，冷却系统需要根据吸收塔体积及最大烟气负荷核算热负荷设置换热单元，并根据吸收塔截面积烟气流场通过仿真软件如CFD来确定每组换热单元设置的换热管的数量。
值得注意的是，在实际运行过程中，换热单元的运行工况和工作数量可以根据烟气负荷和浆液量进行优化调整，通过最经济、高效的技术方案获得期望的结果，系统调节十分的灵活可靠。
两相接触式冷凝除湿消白装置的具体运行方式为：储水箱9通过管道14及补水阀11补入新鲜冷水作为冷源，通过水泵10a和水泵10b及管道14分别输送进入吸收塔塔体1的换热单元7a和换热单元7b，一方面与吸收塔的喷淋系统3喷淋下来的浆液进行液-液热交换，获得冷却的浆液，另一方面与由进烟口5自下而上运动的烟气进行汽-液热交换，获得初步冷凝的烟气。与此同时，换热管内获得的热水通过管道14带出。冷却的浆液进入浆液池2后，通过喷淋系统3循环喷下，与通过进烟口5进入吸收塔的烟气直接逆流接触，进行反应和汽-液直接热交换，烟气再次降温，并从中析出大量水分，同步脱除部分PM2.5、Hg、SO3等污染物，获得含湿量较低的低温净烟气，低温净烟气顺序通过除雾装置4、出烟口6排出吸收塔。
优选的，相邻换热单元的换热管呈十字交叉分布。该设计中，这种十字交叉分布的结构兼具调整烟气流场的作用，使得烟气流场变得稳定、均匀，有利于增加烟气与浆液之间的接触面积和接触时间，强化与烟气的气液传质效果，可以在一定程度上提高脱硫效率。
优选的，换热管由耐腐蚀的氟塑料或不锈钢材料制成。该设计中，换热管具有耐腐蚀强、结构简单、生产周期较短、适用范围广、故障率低等优点。
优选的，换热单元固定在吸收塔塔体1的壁面上。该设计中，换热单元通过支撑装置8固定在浆液池2的壁面上，可以根据浆液池2的体积和浆液量设置换热单元的数量和位置。
优选的，储水箱9还设有补水阀11。该设计中，通过补水阀11补充储水箱9所消耗的冷源，包括海水、江水或除盐水等，但不以此为限。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，包括吸收塔塔体和冷却系统；所述吸收塔塔体的下端和上端分别设置有进烟口和出烟口，所述吸收塔塔体的底部设置有浆液池；所述冷却系统包括换热单元；所述进烟口和所述出烟口之间自下而上顺序设置有所述换热单元、喷淋系统和除雾装置；所述喷淋系统用于将从所述浆液池抽取的冷却的浆液向下喷淋；所述换热单元用于与所述喷淋系统喷淋下来的浆液进行热交换以及与由所述进烟口自下而上运动的烟气进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述冷却系统包括储水箱和水泵，所述储水箱通过所述水泵为设置在所述吸收塔塔体内的所述换热单元提供冷源，经热交换后升温的冷源通过管道带出。
3.根据权利要求2所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述换热单元的进水端设置有进水控制阀。
4.根据权利要求3所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述水泵的输出端与所述储水箱之间设置有回流阀。
5.根据权利要求4所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述水泵、所述回流阀、所述换热单元和所述控制阀均包括若干套，且共用同一所述储水箱。
6.根据权利要求1-5中任意之一所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述换热单元主要由整排换热管组成。
7.根据权利要求6所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，相邻所述换热单元的换热管呈十字交叉分布。
8.根据权利要求6所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述换热管由耐腐蚀的氟塑料或不锈钢材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述换热单元固定在所述吸收塔塔体的壁面上。
10.根据权利要求2所述的一种两相接触式冷凝除湿消白装置，其特征在于，所述储水箱还设有补水阀。
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