CN108426263B - 燃煤烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种燃煤烟气处理系统，旨在通过在燃煤烟气环保岛尾部多处设置防结露、防腐蚀的热回收装置及热泵，从而实现能量联用、水分回收和超低排放的效果。所述燃煤烟气处理系统是通过在静电除尘器、湿法脱硫装置、除雾器之间合理排布热回收器、热泵及优化控制其工况参数来实现的。本申请的技术特点在于，在燃煤烟气处理系统超低排放的基础上充分考虑了换热设备与主体设备以及各主体设备间的协同作用，相互复合提效，节能节水减排效果显著。

Description

燃煤烟气处理系统
技术领域
本申请涉及一种燃煤烟气处理系统。
背景技术
我国是以煤炭为主的能源消费大国，根据《煤炭清洁高效利用行动计划(2015－2020年)》要求，到2020年，电煤占煤炭消费比重提高到60％以上，并且东部地区的新建燃煤发电机组烟气污染物需达到超低排放标准(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3)，因此，全行业正在逐步加快发展高效燃煤发电和升级改造，以实现煤炭清洁高效利用。燃煤电厂配套了脱硫脱硝、电除尘等设备，并且在已有工程实践中形成了以湿式电除尘、低低温电除尘为核心两大超低排放技术路线。虽然多设备联用实现了可过滤污染物(细颗粒物)和可凝结污染物(SO3)的有效脱除，但是也形成了次生或者伴生污染物(如可溶性盐、石膏雨等)。因此，随着燃煤机组超低排放改造的推进，保证机组效率的前体下，烟气多污染物的协同脱除、湿烟羽治理和水分回收等也愈发受到人们重视。
目前，受限于电除尘器内灰流动性对温度的依赖性，低低温电除尘器工作温度多在90℃左右(最低不能低于85℃)，仍有余热回收利用的潜力。同时，在湿法脱硫后采用凝变除湿技术时，设备的换热凝结效果，即进出口烟气温度差，主要受限于设备的整体热负荷和冷源情况，而该部分余热的特点是数量大、品位较低，这部分低温余热很难在工程实践中取得合理利用。那么，如何有效地回收和利用低温余热、减少水分流失浪费或回收水分、优化各设备协同作用，是本申请的关键。
发明内容
基于以上，本申请提供了一种燃煤烟气处理系统，以针对烟气多污染物的协同脱除、湿烟羽治理，以及湿法脱硫后的余热回收问题。
一种燃煤烟气处理系统。所述燃煤烟气处理系统包括静电除尘器、湿法脱硫装置、第一热回收器。所述湿法脱硫装置与所述静电除尘器通过烟道连接。所述第一热回收器通过所述烟道连接于所述静电除尘器和所述湿法脱硫装置之间，所述第一热回收器用于使进入所述湿法脱硫装置前的烟气降温至60℃-70℃。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括第二热回收器，所述第二热回收器通过所述烟道连接于所述湿法脱硫装置，所述湿法脱硫装置通过所述烟道连接于所述第一热回收器和所述第二热回收器之间，所述第二热回收器用于对流出所述湿法脱硫装置的烟气进行降温处理，所述烟气降温温度为1℃-10℃。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括第一除雾器，所述第一除雾器通过所述烟道连接于所述湿法脱硫装置和所述第二热回收器之间。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括第二除雾器，所述第二除雾器通过所述烟道连接于与所述第二热回收器，所述第二热回收器通过所述烟道连接于所述第一除雾器和所述第二除雾器之间。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括再热器，所述再热器与所述第二除雾器通过所述烟道连接，所述第二除雾器通过所述烟道连接于所述第二热回收器和所述再热器之间。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括热泵，所述热泵通过第一回路和第二回路将所述第二热回收器和所述再热器连接，所述热泵连接于所述第一回路和所述第二回路之间，所述热泵用于将所述第二热回收器中的热量传送到所述再热器。
在其中一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统还包括省煤器，所述省煤器通过烟道连接于所述静电除尘器，所述静电除尘器通过所述烟道连接于所述省煤器和所述第一热回收器之间，所述省煤器用于将进入所述静电除尘器前的烟气降温至85℃-110℃。
在其中一个实施例中，所述第一热回收器和所述第二热回收器包括收纳壳、排污口、开口、烟气入口、烟气出口以及多个管排状换热管。所述收纳壳包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面正对设置。所述排污口，设置于所述第一表面。所述开口，间隔设置于与所述第二表面。所述烟气入口和所述烟气出口沿垂直于所述第一表面和所述第二表面的两侧面分别设置，所述烟气入口和所述烟气出口正对设置。所述多个管排状换热管，通过所述开口嵌入所述收纳壳内。
在其中一个实施例中，所述收纳壳与烟气接触的内部壁面涂覆防护层。
在其中一个实施例中，所述管排状换热管的材质为塑料或陶瓷。
当所述烟气通过设置于所述静电除尘器和所述湿法脱硫装置之间的第一热回收器时，所述第一热回收器能够将所述烟气温度降低至70℃以下、水露点以上。如此，烟气经过湿法脱硫塔时，相对减少了水分携带，分担了后续的冷凝热回收设备的部分负荷。另外，在所述烟气的降温过程中，所述烟气中的SO3能够凝结为液滴，减少了所述烟气中的SO3气相中的组分分数，从而避免减少了其进入所述脱硫装置时产生的酸雾量。同时，所述烟气进入所述湿法脱硫装置内的温度也会相应降低，这样能够降低所述湿法脱硫装置的工作温度以及所述湿法脱硫装置的出口烟气温度，提高湿法脱硫对SO2的效率。因此，所述燃煤烟气处理系统能够实现对SO3高效脱除、提高湿法脱硫装置的效率，并且分担后续余热回收设备的部分负荷。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的燃煤烟气处理系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的燃煤烟气处理系统中的第二热回收器的凝水量与烟气温度的关系示意图；
图3为本申请一实施例提供的燃煤烟气处理系统的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的燃煤烟气处理系统的第二热回收器结构示意图。
附图标记说明
100：燃煤烟气处理系统
10：静电除尘器
20：湿法脱硫装置
30：第一热回收器
31：烟道
40：再热器
41：第一回路
42：第二回路
43：第三回路
44：第四回路
50：第二热回收器
51：第一除雾器
52：第二除雾器
53：热泵
54：收纳壳
541：第一表面
542：第二表面
550：排污口
560：开口
571：烟气入口
572：烟气出口
580：管排状换热管
60：锅炉
70：脱硝装置
80：空气预热器
90：省煤器
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的燃煤烟气处理系统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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
以下结合附图详细说明本申请实施例的燃煤烟气处理系统。
请参见附图1，本申请提供一种燃煤烟气处理系统100。所述燃煤烟气处理系统100包括静电除尘器10、湿法脱硫装置20、第一热回收器30。所述湿法脱硫装置20与所述静电除尘器10通过烟道31连接。所述第一热回收器30通过烟道31连接于所述静电除尘器10和所述湿法脱硫装置20之间，所述第一热回收器30用于使进入所述湿法脱硫装置20前的烟气降温至60℃-70℃。
在本实施例中，锅炉中排出的烟气将依次通过所述静电除尘器10、第一热回收器30、湿法脱硫装置20。这样能够通过所述静电除尘器10和湿法脱硫装置20对烟气中SO2、SO3以及粉尘进行有效脱除。在一个实施例中，所述静电除尘器10之前还可以依次设置脱硝装置70和空气预热器80，所述烟气在经过所述脱硝装置70的处理后，所述烟气中的大量NOx会被脱除。经过所述空气预热器80的热处理后的所述烟气将经过省煤器90后进入所述静电除尘器10中进行粉尘脱除。
在本实施例中，当所述烟气通过设置于所述静电除尘器10和所述湿法脱硫装置20之间的第一热回收器30时，所述第一热回收器30能够将所述烟气温度降低至60℃-70℃。所述烟气在降温至60℃-70℃时，这样就减少湿法脱硫排放烟气中携带的水分，分担了后续的余热回收设备的部分负荷。所述第一热回收器30回收的热量可以直接用于区域供热，也可以通过所述热泵53提级利用。
另外，在所述烟气的降温过程中，所述烟气中的SO3能够在颗粒物表面或换热管表面凝结，从而减少所述烟气中的SO3进入所述脱硫装置以后产生酸雾，保证所述燃煤烟气处理系统100对SO3的高效脱除。另外，所述烟气进入所述湿法脱硫装置20内的温度也会相应降低，这样能够降低所述湿法脱硫装置20的工作温度以及所述湿法脱硫装置20的出口烟气温度，提高湿法脱硫的效率。因此，所述燃煤烟气处理系统100能够实现对SO3高效脱除、提高所述湿法脱硫装置20的效率，并且分担后续余热回收设备的部分负荷。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括第二热回收器50。所述湿法脱硫装置20通过所述烟道31连接于所述第一热回收器30和所述第二热回收器50之间，所述第二热回收器50用于对流出所述湿法脱硫装置20的烟气进行降温处理，所述烟气降温温度为1℃-10℃。
在本实施例中，所述第二热回收器50的结构与所述第一热回收器30的结构相同。由于所述湿法脱硫装置20内是潮湿环境，经过所述湿法脱硫装置20脱硫处理后的所述烟气中将会携带大量的水分，因此在经过所述第二热回收器50的热回收处理继续降温后，即会产生水蒸气的冷凝、析出。在所述烟气降温过程中，所述第二热回收器50实现了对湿法脱硫后的烟气的余热回收。
所述第二热回收器50回收的热量可以直接用于区域供热，也可以通过所述热泵53的提级供给所述再热器40，加热尾部烟气。所述烟气在所述第二热回收器50内降温过程中烟气温度与凝水量的关系示意图如附图2所示。分析可知，所述烟气在50℃的情况下，降低1℃-10℃的过程能够产生大量的冷凝水，综合考虑经济成本以及所述第二热回收器50内的凝水量，所述烟气在所述第二热回收器50内的降温温度优选为1℃-10℃。这样在较低的投入成本下产生较多的冷凝水并且回收较多的热量。在所述第二热回收器50中所产生的大量凝结水可以经过有效的处理，进行再利用。另外，所述第二热回收器50能够将所述烟气温度继续降低1℃-10℃，由于低过饱和蒸汽的非均相凝结，所述第二热回收器50的换热管壁液膜对颗粒物、酸雾等多污染物的捕集，以及细颗粒物、酸雾等多污染物与凝结雾滴之间的碰撞团聚有多重作用。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括第一除雾器51。所述第一除雾器51通过所述烟道31连接于所述湿法脱硫装置20和所述第二热回收器50之间。
在本实施例中，所述湿法脱硫装置20和所述第二热回收器50之间设置有第一除雾器51。所述湿法脱硫装置20所排出的烟气中可能会携带有大量的浆液液滴。所述烟气通过所述第一除雾器51时，所述烟气中携带的浆液液滴会被捕集。所述第一除雾器51通过所述烟道31分别与所述湿法脱硫装置20和所述第二热回收器50连接。所述第一除雾器51与所述湿法脱硫装置20分离设置，这样通过所述第一除雾器51所捕捉的浆液不会倒流至所述湿法脱硫装置20内，并且所述第二热回收器50排污口550中排出凝结的水不也进入所述湿法脱硫装置20内，从而能够保证所述湿法脱硫装置20的水平衡。另外，所述第一除雾器51的洗涤水不直接进入所述湿法脱硫装置20，优选地，洗涤水重复使用后，用于脱硫液制浆等，可以减少水耗。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括第二除雾器52。所述第二除雾器52通过所述烟道31连接于所述第二热回收器50，所述第二热回收器50通过所述烟道31连接于所述第一除雾器51和所述第二除雾器52之间。
在本实施例中，所述第二热回收器50通过所述烟道31连接于所述第一除雾器51和所述第二除雾器52之间。所述第二除雾器52能够捕捉所述第二热回收器50中冷凝后产生的雾滴。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括再热器40，所述再热器40与所述第二除雾器52通过所述烟道31连接，所述第二除雾器52通过所述烟道31连接于所述第二热回收器50和所述再热器40之间。
在本实施例中，所述再热器40与所述第二除雾器52通过所述烟道31连接。所述再热器40能够对经过所述第二除雾器52进一步处理后的烟气进行加热处理，降低排入烟囱中的烟气的相对湿度。烟气比热容下降，所述再加热器40可以将烟气提升至更高的温度，使烟囱排放的烟气获得更佳的抬升高度和扩散条件，减少甚至消除“湿烟羽”现象。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括热泵53。所述热泵53通过第一回路41和第二回路42将所述第二热回收器50和所述再热器40连接，所述热泵53用于将所述第二热回收器50中的热量传送到所述再热器40。
在本实施例中，所述第二热回收器50通过第一回路41和第二回路42与热泵53连接。这样所述第二热回收器50回收的热量，可以通过所述热泵53的提级后，供给所述再热器40，用以加热尾部烟气，这样可以实现对于能量的提级利用，提高能量的利用率。
在一个实施例中，所述燃煤烟气处理系统100还包括省煤器90。所述省煤器90通过烟道31连接于所述静电除尘器10，所述静电除尘器10通过所述烟道31连接于所述第一热回收器30和所述省煤器90之间，所述省煤器90用于将进入所述静电除尘器10前的烟气降温至85℃-110℃。
在本实施例中，通过在燃煤烟气环保岛尾部多处设置具有防腐蚀、防结露的余热回收设备热回收装置及热泵53，从而实现能量联用、水分回收和超低排放的效果。所述静电除尘器10通过所述烟道31连接于所述第一热回收器30和所述省煤器90之间。所述烟气在通过所述省煤器90后，烟气温度能够降至85℃-110℃。所述烟气处于85℃-110℃时，所述烟气温度处于酸露点以下，H2SO4分子与H2O分子结合形成的液态硫酸则主要凝结或吸附在烟尘颗粒表面。这样能够提高细颗粒物的介电常数、增大颗粒荷电量、增加带电颗粒驱进速度增加，从而提高细颗粒物脱除效率，并实现所述静电除尘器10内SO3与粉尘的协同脱除，也减少了湿法脱硫装置20中酸雾的产生量。
在一个实施例中，所述省煤器90所回收的热量可以通过所述第三回路43将所述省煤器90的热量用于加热锅炉60给水。所述省煤器90回收的热量品位高，优先用于锅炉给水加热，这样能够提高能量的利用率。
请参见附图3，在一个实施例中，所述省煤器90通过所述第四回路44与所述再热器40连接。这样所述省煤器90回收的部分余热与所述再热器40形成换热回路再热所述烟气，这样能够提高对所述省煤器90所回收的余热的能量利用率。另外，利用所述省煤器90所回收的热量加热所述烟气，能够降低烟气相对湿度。烟气比热容下降，所述再加热器40可以将烟气提升至更高的温度，使烟囱排放的烟气获得更佳的抬升高度和扩散条件，减少甚至消除“湿烟羽”现象。所述省煤器90与所述第一热回收器30和第二热回收器50之间可以协同处理多污染物的同时，充分回收利用了烟气余热，此外所述第一热回收器30和所述第二热回收器50协同作用减少了水资源伴随烟气的流失。
请参见附图4，在一个实施例中，所述第一热回收器30和所述第二热回收器50包括收纳壳54、排污口550、开口560、烟气入口571、烟气出口572和多个管排状换热管580。所述收纳壳54包括第一表面541和第二表面542，所述第一表面541和所述第二表面542正对设置。所述排污口550设置于所述第一表面541。所述开口560间隔设置于所述第二表面542。垂直于所述第一表面541和所述第二表面542的两侧面设置有烟气入口571和烟气出口572，所述烟气入口571和所述烟气出口572正对设置。
在本实施例中，所述第一热回收器30和所述第二热回收器50的结构相同。在所述第二热回收器50中，所述烟气由所述烟气入口571流入所述第二热回收器50，在所述第二热回收器50内降温冷凝后，从所述烟气出口572流出所述第二热回收器50，所述冷凝水由所述排污出口550排出。在本实施例中，所述第二热回收器50包括多个管排状换热管580，所述多个管排状换热管580通过所述开口560接入所述收纳壳54内。这样能够方便对所述第二热回收器50的操作使用。而且，当所述第二热回收器50出现故障时，方便所述第二热回收器50的检修、取换。
在一个实施例中，所述收纳壳54与烟气接触的内部壁面涂覆防护层。
在本实施例中，所述第一热回收器30设置于所述静电除尘器10和所述湿法脱硫装置20之间，所述烟气在所述第一热回收器30内降温至60℃-70℃。所述第二热回收器50设置于所述湿法脱硫装置20和所述再热器40之间。所述烟气流出所述湿法脱硫装置20后在所述第二热回收器50内继续降温1℃-10℃。这样在所述第一热回收器30和所述第二热回收器50内的温度相对较低。所述收纳壳54中与烟气接触的内部壁面涂覆防护层，所述防护层为防腐蚀涂层。这样能够避免所述烟气的温度较低时对所述第一热回收器30和所述第二热回收器50的腐蚀。
在一个实施例中，所述管排状换热管580的材质为塑料或陶瓷。
所述管排状换热管580为防腐蚀材质，在本实施例中优选为塑料或陶瓷材质。这样能够避免流入所述第一热回收器30和所述第二热回收器50中的换热媒介的温度较低时对所述换热器造成腐蚀。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述整洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃煤烟气处理系统，其特征在于，其包括：
静电除尘器(10)；
湿法脱硫装置(20)，与所述静电除尘器(10)通过烟道(31)连接；
第一热回收器(30)，通过所述烟道(31)连接于所述静电除尘器(10)和所述湿法脱硫装置(20)之间，所述第一热回收器(30)用于使进入所述湿法脱硫装置(20)前的烟气降温至60℃-70℃；
第二热回收器(50)，通过所述烟道(31)连接于所述湿法脱硫装置(20)，所述湿法脱硫装置(20)通过所述烟道(31)连接于所述第一热回收器(30)和所述第二热回收器(50)之间，所述第二热回收器(50)用于对流出所述湿法脱硫装置(20)的烟气进行降温处理，所述烟气降温温度为1℃-10℃。
2.如权利要求1所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，还包括：
第一除雾器(51)，通过所述烟道(31)连接于所述湿法脱硫装置(20)和所述第二热回收器(50)之间。
3.如权利要求2所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，还包括：
第二除雾器(52)，通过所述烟道(31)连接于与所述第二热回收器(50)，所述第二热回收器(50)通过所述烟道(31)连接于所述第一除雾器(51)和所述第二除雾器(52)之间。
4.如权利要求3所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，还包括：
再热器(40)，所述再热器(40)与所述第二除雾器(52)通过所述烟道(31)连接，所述第二除雾器(52)通过所述烟道(31)连接于所述第二热回收器(50)和所述再热器(40)之间。
5.如权利要求4所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，还包括：
热泵(53)，通过第一回路(41)和第二回路(42)将所述第二热回收器(50)和所述再热器(40)连接，所述热泵(53)连接于所述第一回路(41)和所述第二回路(42)之间，用于将所述第二热回收器(50)中的热量传送到所述再热器(40)。
6.如权利要求1所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，还包括：
省煤器(90)，通过烟道(31)连接于所述静电除尘器(10)，所述静电除尘器(10)通过所述烟道(31)连接于所述第一热回收器(30)和省煤器(90)之间，所述省煤器(90)用于将进入所述静电除尘器(10)前的烟气降温至85℃-110℃。
7.如权利要求6所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述省煤器(90)与加热锅炉通过第三回路(43)连接，所述省煤器(90)的热量用于加热所述锅炉(60)给水。
8.如权利要求1所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述第一热回收器(30)和所述第二热回收器(50)包括：
收纳壳(54)，所述收纳壳(54)包括第一表面(541)和第二表面(542)，所述第一表面(541)和所述第二表面(542)正对设置；
排污口(550)，设置于所述第一表面(541)；
开口(560)，间隔设置于与所述第二表面(542)；
垂直于所述第一表面(541)和所述第二表面(542)的两侧面分别设置有烟气入口(571)和烟气出口(572)，所述烟气入口(571)和所述烟气出口(572)正对设置；
多个管排状换热管(580)，通过所述开口(560)嵌入所述收纳壳(54)内。
9.如权利要求8所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述收纳壳(54)中与烟气接触的内部壁面涂覆防护层。
10.如权利要求8所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述管排状换热管(580)的材质为塑料或陶瓷。
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