CN108870995B - 一种新型烧结烟气消白系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型烧结烟气消白系统及工艺，该系统包括吸收式制冷机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及冷却塔；吸收式制冷机设置有高温流体入口、高温流体出口、冷冻水出口、冷冻水入口、冷却水出口及冷却水入口；烧结烟气余热锅炉的高温流体出口及高温流体入口分别通过管路与吸收式制冷机的高温流体入口及高温流体出口相连接；吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路经由冷冻水循环泵与烧结烟气湿法脱硫工艺所用循环浆液换热器的入水口相连，该浆液换热器的出水口通过出水管路与吸收式制冷机的冷冻水入口相连；吸收式制冷机的冷却水出口通过管路与冷却塔的入水口相连，该冷却塔的出水口通过管路经由冷却水循环泵与吸收式制冷机的冷却水入口相连。

Description

一种新型烧结烟气消白系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种新型烧结烟气消白系统及工艺，属于烧结烟气脱硫消白技术领域。

背景技术

烟气湿法脱硫(Wet Flue Gas Desulfurization，简称WFGD)工艺的原理是利用酸碱中和原理通过含硫烟气与碱的水溶液充分接触，进而实现烟气达标排放。湿法脱硫一般包含烟气脱硫和气液分离两部分。在烟气脱硫部分，高温含硫烟气和碱液通过传质强化元件实现气液两相充分接触，同时完成气液两相的传质和传热。一方面，SO₂在气液界面被吸收后，在液相主体内经过酸碱中和反应生成盐；另一方面，在气液两相间温差的推动下，高温烟气的热量传递给温度较低的碱液，烟气因传热而降温，液相因吸热而升温并气化部分水分，实现烟气水汽饱和或欠饱和。在接触过程中，气液两相在短时间内剧烈湍动，湿净化烟气不可避免会夹带大量游离水液滴。在气液分离部分，湿净化烟气中大部分游离水液滴在重力沉降和除雾设施的捕集作用下得以脱除。

湿法脱硫烟囱出口的白烟主要为大量小尺度水滴，其主要来源包括：脱硫单元夹带的液体小液滴和烟气中气态水的凝结。形成白烟的原因在于：①烟囱排出的净化烟气中的水不能及时被大气充分稀释；②排放烟气与大气形成的局部混合气体的露点温度高于混合气体干球温度。

烟囱顶部的白烟不但会造成不良的社会公众影响，凝结的液态水与净化烟气中残存的SO₂还会生成亚硫酸液滴，在氧气的作用下，亚硫酸会进一步转化成腐蚀能力更强的硫酸液滴。在烟囱内形成的硫酸液滴对烟囱构成露点腐蚀，缩短烟囱使用寿命。在烟囱外部，因蒸汽冷凝形成的硫酸液滴则以酸雨的形式回落至地面，进而加剧烟囱周围设备的腐蚀速率。

在热力学方面，若气体的露点温度高于气体干球温度，则会出现蒸汽凝结。气体的露点温度主要由气体绝对湿含量决定，故是否形成白烟直接取决于排放烟气与大气形成的混合气体的绝对湿度和温度。烟囱顶部生成白烟的影响因素十分复杂，主要包括：①烟囱出口烟气的绝对湿含量；②烟气的排烟温度；③大气湿度；④大气温度；⑤烟囱出口烟气排放线速度；⑥烟囱顶部风速。

其中，因素②、⑤和⑥影响到烟气在大气中的扩散性能，因素①和③影响到烟气与大气形成的混合气体绝对湿度，因素②和④影响到烟气与大气形成的混合气体温度。

综合以上分析，生成白烟的影响因素众多，在不同的天气条件下，白烟出现的几率和形式也不一样。上述影响因素中，可控因素是排放烟气中绝对水含量和烟气的排放温度。因此，减少甚至消除白烟现象可从控制烟气水含量和提升烟气排烟温度两方面着手。

从现有的若干种消白技术分析，不乏有冷却消白，但其水温太高，消白效果不明显，其次，冷却水需要消耗大量电能，仅仅实现烟羽的转移。

随着相关技术的进步，通过尝试新的除湿消白技术来解决这一矛盾已经具备条件，在我国有必要研发相反方向的湿烟气除湿消白技术途径，就是冷凝除湿为主的混合除湿技术，将脱硫后湿烟气深度冷凝冷却到一定温度以下，也就是大气平均温度。采用湿烟气混合冷凝除湿消白白实践证明可以实现除湿脱白，从而有助于解决我国的大气雾霾污染。

冷凝除湿还有一个重要作用，就是可以将残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸、重金属等大部分污染成分大部分冷凝进入排水中，是实现烟气低成本达标、甚至超低近零排放的可选择技术之一。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种新型烧结烟气消白系统。

本发明的目的还在于提供一种新型烧结烟气消白工艺。本发明实现了利用烧结烟气自身余热(不消耗外界能量)消除自身烟气中的凝结水，有效解决零能耗脱硫烟气消白等问题，极大地促进了消白能耗问题，弥补消白无经济效益的缺点。

为达到上述目的，一方面，本发明提供一种新型烧结烟气消白系统，其中，所述系统包括吸收式制冷机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及冷却塔；

所述吸收式制冷机设置有高温流体入口、高温流体出口、冷冻水出口、冷冻水入口、冷却水出口及冷却水入口；

烧结烟气余热锅炉的高温流体出口及高温流体入口分别通过管路与所述吸收式制冷机的高温流体入口及高温流体出口相连接；

所述吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路经由冷冻水循环泵与烧结烟气湿法脱硫工艺所用循环浆液换热器的入水口相连，该浆液换热器的出水口通过出水管路与吸收式制冷机的冷冻水入口相连；

所述吸收式制冷机的冷却水出口通过管路与冷却塔的入水口相连，该冷却塔的出水口通过管路经由冷却水循环泵与所述吸收式制冷机的冷却水入口相连。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，所述吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路依次经由冷冻水循环泵及第一流量调节阀与第一三通的第一入口相连，该第一三通的出口通过管路与烧结烟气脱硫工艺所用浆液换热器的入水口相连，所述冷却塔的出水口通过管路依次经由冷却水循环泵及第五流量调节阀与所述第一三通的第二入口相连；

所述浆液换热器的出水口通过出水管路与第二三通的入口相连，该第二三通的第一出口通过管路经由第二流量调节阀与吸收式制冷机的冷冻水入口相连；该第二三通的第二出口通过管路经由第六流量调节阀与所述冷却塔的入水口相连。

根据本发明具体实施方案，该新型烧结烟气消白系统还包括一温度传感器，其设置于所述浆液换热器的冷冻水的入水口。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，所述冷却塔为空冷塔。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，所述吸收式制冷机为溴化锂吸收式制冷机。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，当余热锅炉的高温流体出口流出的为高温水时，所述系统还设置有一热水循环泵，其位于余热锅炉的高温流体出口及吸收式制冷机的高温流体入口之间的管路上。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，所用流量调节阀均为电动流量调节阀。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白系统中，所用吸收式制冷机及空冷塔等设备均为本领域使用的常规设备。

另一方面，本发明还提供了一种新型烧结烟气消白工艺，所述工艺是采用上述的新型烧结烟气消白系统实现的，其包括以下步骤：

(1)烧结烟气余热锅炉产出的高温流体加热吸收式制冷机中的溴化锂溶液，被加热的溴化锂溶液在该制冷机中循环，产生冷冻水；

(2)所述冷冻水经加压后，与烧结烟气湿法脱硫工艺所得循环浆液进行换热，将提取的低温热带回吸收式制冷机的冷冻机组并传递给循环水；

(3)该冷冻机组的循环水经冷却塔冷却、降温后，返回到吸收式制冷机循环使用。

根据本发明具体实施方案，该新型烧结烟气消白工艺还包括将步骤(1)中加热溴化锂溶液后的高温流体送回到烧结烟气余热锅炉中加热的操作。

根据本发明具体实施方案，该新型烧结烟气消白工艺所用吸收式制冷机正常工作需要循环冷却水，所述循环冷却水进入该吸收式制冷机的温度不高于机组需求的温度值，出水温度不高于设定温度(例如25℃)。

该吸收式制冷机机组需求的温度值及设定温度值均为本领域技术人员可以根据作业需要合理进行设置的。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白工艺的步骤(2)中，所述冷冻水经加压后，与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热，通过换热，浆液温度降低，脱硫塔的浆液经过与冷冻水换热降温，从而使得流经脱硫塔的烟气温度降低，烟气的饱和含湿量降低，再经脱硫塔出口的烟气加热器加热升温后排放，由此达到烟气除湿消白的目的。

根据本发明具体实施方案，该新型烧结烟气消白工艺还包括：当循环水的温度低于25℃时，关闭该吸收式制冷机；将冷却后所得循环冷却水直接与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热，再对换热后的循环冷却水进一步冷却，以循环用于与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白工艺中，当循环水与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热后的水温较高(温度高于20℃时)时，如春秋季节，打开该吸收式制冷机，使该吸收式制冷机所产冷冻水与冷却后所得循环冷却水进行混合，待混合水的温度低于设定温度后，再将混合水与烧结烟气湿法脱硫工艺所得循环浆液进行换热。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白工艺中，水溶液的热量(也即高温热水或者高温蒸汽的热量)和冷冻水释放的热量，通过循环冷却水带至空冷塔并释放在大气中。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白工艺中，所述烧结烟气为钢铁企业所产烧结烟气。

根据本发明具体实施方案，在该新型烧结烟气消白工艺中，烟气经过湿法脱硫塔，与脱硫浆液进行换热降温，降温后的烟气含湿量大大降低，出脱硫塔后再进行加热升温，之后排大气，达到消白的目的。

本发明所提供的该新型烧结烟气消白系统及工艺利用烧结烟气自身余热，在烧结工艺所用余热锅炉中产生高温流体，如高温水或高温蒸汽，烧结烟气放热后进入烧结设备，进行热风烧结；该高温流体进入吸收式制冷机产生冷冻水用于烟气脱湿消白，该系统及工艺可以充分利用烟气余热产生冷冻水，一是烟气余热得到充分利用，二是烟气白羽得到治理，能够有效地解决烟气消白的能耗和消白效果的问题，不仅保证了烧结系统高效、可靠、稳定的运行，而且充分利用了余热达到烟气消白的目的。

附图说明

图1为本发明实施例2所提供的新型烧结烟气消白系统的结构示意图。

主要附图标号说明：

1、吸收式制冷机；

2、空冷塔；

3、冷冻水循环泵；

4、冷却水循环泵；

5、第一流量调节阀；

6、第二流量调节阀；

7、第三流量调节阀；

8、第四流量调节阀；

9、第五流量调节阀；

10、第六流量调节阀；

11、浆液换热器；

12、余热锅炉；

13、热水循环泵。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种新型烧结烟气消白系统，该系统包括溴化锂吸收式制冷机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及空冷塔；

所述的溴化锂吸收式制冷机设置有高温流体入口、高温流体出口、冷冻水出口、冷冻水入口、冷却水出口及冷却水入口；

烧结工艺所用余热锅炉的高温流体出口及高温流体入口分别通过管路与所述溴化锂吸收式制冷机的高温流体入口及高温流体出口相连接；

所述溴化锂吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路依次经由冷冻水循环泵及第一流量调节阀与烧结烟气脱硫工艺所用浆液换热器的入水口相连，该浆液换热器的出水口通过出水管路经由第二流量调节阀与溴化锂吸收式制冷机的冷冻水入口相连；

所述溴化锂吸收式制冷机的冷却水出口通过管路经由第三流量调节阀与空冷塔的入水口相连，该空冷塔的出水口通过管路依次经由冷却水循环泵及第四流量调节阀与所述溴化锂吸收式制冷机的冷却水入口相连；

所述余热锅炉的高温流体出口及溴化锂吸收式制冷机的高温流体入口之间的管路上设置有热水循环泵；

该系统还包括一温度传感器，其设置于所述浆液换热器的入水口。

实施例2

本实施例提供了一种新型烧结烟气消白系统，该系统的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括：

溴化锂吸收式制冷机1、冷冻水循环泵3、冷却水循环泵4及空冷塔2；

所述溴化锂吸收式制冷机1设置有高温流体入口、高温流体出口、冷冻水出口、冷冻水入口、冷却水出口及冷却水入口；

烧结工艺所用余热锅炉12的高温流体出口及高温流体入口分别通过管路与所述溴化锂吸收式制冷机1的高温流体入口及高温流体出口相连接；

所述溴化锂吸收式制冷机1的冷冻水出口通过冷冻水管路依次经由冷冻水循环泵3及第一流量调节阀5与第一三通(图中未示出)的第一入口相连，该第一三通的出口通过管路与烧结烟气脱硫工艺所用浆液换热器11的入水口相连，所述空冷塔2的出水口通过管路依次经由冷却水循环泵4及第五流量调节阀9与所述第一三通的第二入口相连；

所述浆液换热器11的出水口通过出水管路与第二三通(图中未示出)的入口相连，该第二三通的第一出口通过管路经由第二流量调节阀6与溴化锂吸收式制冷机1的冷冻水入口相连；该第二三通的第二出口通过管路经由第六流量调节阀10与所述空冷塔2的入水口相连；

所述溴化锂吸收式制冷机1的冷却水出口还通过管路经由第三流量调节阀7与空冷塔2的入水口相连，该空冷塔2的出水口通过管路依次经由冷却水循环泵4及第四流量调节阀8与所述溴化锂吸收式制冷机1的冷却水入口相连；

所述余热锅炉12的高温流体出口及溴化锂吸收式制冷机1的高温流体入口之间的管路上设置有热水循环泵13；

该系统还包括一温度传感器(图中未示出)，其设置于所述浆液换热器11的入水口。

实施例3

本实施例提供了一种新型烧结烟气消白工艺，该工艺是采用实施例1所提供的系统实现的，具体地，该工艺包括以下步骤：

(1)烧结烟气在烧结工艺所用余热锅炉中产生高温水，烧结烟气放热后进入烧结设备，进行热风烧结；该高温水进入溴化锂吸收式制冷机加热吸收式制冷机中的水溶液，被加热的水溶液在该制冷机中循环，产生冷冻水；对加热水溶液后的高温水进行进一步加热，再将进一步加热后所得高温水循环至余热锅炉中再利用，构成一个循环水系统；

(2)所述冷冻水经冷冻水循环泵加压后，与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热，换热后的冷冻水吸收浆液的热量升温，再次返回溴化锂吸收式制冷机中放热(与该溴化锂吸收式制冷机的循环冷却水换热)，得到冷冻水，构成另一个循环水系统；

(3)换热后所得的循环冷却水进入空冷塔进行冷却放热，冷却后所得循环冷却水返回溴化锂吸收式制冷机，继续吸热，参与循环，构成第三个循环水系统。

实施例4

本实施例提供了一种新型烧结烟气消白工艺，该工艺是采用实施例2所提供的系统实现的，具体地，该工艺包括以下步骤：

(1)烧结烟气在烧结工艺所用余热锅炉中产生高温水，烧结烟气放热后进入烧结设备，进行热风烧结；该高温水进入溴化锂吸收式制冷机加热吸收式制冷机中的水溶液，被加热的水溶液在该制冷机中循环，产生冷冻水；对加热水溶液后的高温水进行进一步加热，再将进一步加热后所得高温水循环至余热锅炉中再利用；

(2)所述冷冻水经冷冻水循环泵加压后，与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热，换热后的冷冻水返回溴化锂吸收式制冷机中，与该溴化锂吸收式制冷机的循环冷却水换热，得到冷冻水；

(3)换热后所得的循环冷却水进入空冷塔进行冷却放热，冷却后所得循环冷却水返回溴化锂吸收式制冷机，继续吸热，参与循环；

冬季时(如室外温度低于10℃，该温度为干球温度)，关闭该吸收式制冷机(第一流量调节阀至第四流量调节阀关闭，第五流量调节阀及第六流量调节阀打开)，将冷却后所得循环冷却水(<20℃)直接与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热，再对换热后的循环冷却水(<25℃)进一步冷却，以循环用于与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热；

当温度传感器监测到与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热的冷却后所得循环冷却水的温度高于设定温度时(设定温度为20℃)，打开该溴化锂吸收式制冷机(第一流量调节阀至第六流量调节阀均开启)，使该溴化锂吸收式制冷机所产冷冻水与冷却后所得循环冷却水在设定温度下按照不同的流量进行混合，以确保混合后所得液体的温度低于设定温度后，再将混合后所得液体与烧结烟气脱硫工艺所得浆液进行换热。

当然，以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的逻辑和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型烧结烟气消白系统，其特征在于，所述系统包括吸收式制冷机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及冷却塔；

所述吸收式制冷机设置有高温流体入口、高温流体出口、冷冻水出口、冷冻水入口、冷却水出口及冷却水入口；

烧结烟气余热锅炉的高温流体出口及高温流体入口分别通过管路与所述吸收式制冷机的高温流体入口及高温流体出口相连接；

所述吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路经由冷冻水循环泵与烧结烟气湿法脱硫工艺所用循环浆液换热器的入水口相连，该浆液换热器的出水口通过出水管路与吸收式制冷机的冷冻水入口相连；

所述吸收式制冷机的冷却水出口通过管路与冷却塔的入水口相连，该冷却塔的出水口通过管路经由冷却水循环泵与所述吸收式制冷机的冷却水入口相连；

其中，所述吸收式制冷机的冷冻水出口通过冷冻水管路依次经由冷冻水循环泵及第一流量调节阀与第一三通的第一入口相连，该第一三通的出口通过管路与烧结烟气脱硫工艺所用浆液换热器的入水口相连，所述冷却塔的出水口通过管路依次经由冷却水循环泵及第五流量调节阀与所述第一三通的第二入口相连；

所述浆液换热器的出水口通过出水管路与第二三通的入口相连，该第二三通的第一出口通过管路经由第二流量调节阀与吸收式制冷机的冷冻水入口相连；该第二三通的第二出口通过管路经由第六流量调节阀与所述冷却塔的入水口相连。

2.根据权利要求1所述的新型烧结烟气消白系统，其特征在于，该系统还包括一温度传感器，其设置于所述浆液换热器的冷冻水的入水口。

3.根据权利要求1或2所述的新型烧结烟气消白系统，其特征在于，所述冷却塔为空冷塔。

4.根据权利要求1或2所述的新型烧结烟气消白系统，其特征在于，所述吸收式制冷机为溴化锂吸收式制冷机。

5.一种新型烧结烟气消白工艺，所述工艺是采用权利要求1-4任一项所述的新型烧结烟气消白系统实现的，其包括以下步骤：

(1)烧结烟气余热锅炉产出的高温流体加热吸收式制冷机中的溴化锂溶液，被加热的溴化锂溶液在该制冷机中循环，产生冷冻水；

(2)所述冷冻水经加压后，与烧结烟气湿法脱硫工艺所得循环浆液进行换热，将提取的低温热带回吸收式制冷机的冷冻机组并传递给循环水；

(3)该冷冻机组的循环水经冷却塔冷却、降温后，返回到吸收式制冷机循环使用；

该工艺还包括：当循环水的温度低于25℃时，关闭该吸收式制冷机；将冷却后所得循环冷却水直接与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热，再对换热后的循环冷却水进一步冷却，以循环用于与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热；

当循环水与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热后的水温较高时，打开该吸收式制冷机，使该吸收式制冷机所产冷冻水与冷却后所得循环冷却水进行混合，待混合水的温度低于设定温度后，再将混合水与烧结烟气湿法脱硫工艺所得循环浆液进行换热。

6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，该工艺还包括将步骤(1)中加热溴化锂溶液后的高温流体送回到烧结烟气余热锅炉中加热的操作。

7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，当循环水与烧结烟气湿法脱硫工艺所得浆液进行换热后的水温高于20℃时，打开该吸收式制冷机。

8.根据权利要求5-7任一项所述的工艺，其特征在于，所述烧结烟气为钢铁企业所产烧结烟气。