CN108926953A - 一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，包括依次连接的除尘器(1)、增压风机(2)、脱硫塔(3)和湿式除尘器(4)、氟塑钢冷凝器(5)、除雾器(6)、氟塑钢蒸汽加热器(7)和烟囱(8)；氟塑钢冷凝器(5)还连接有冷却塔(9)。本发明具有能够提高烟气脱白效果、减小处理设备体积和安全稳定运行时间长的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉排放气体的白烟处理系统，特别是一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统。
背景技术
我国是能耗大国，能源结构以煤为主。目前，我国90％的燃煤机组采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，该工艺使烟气温度降低至50℃左右，并处于饱和或过饱和状态，但是低温湿饱和烟气在烟囱出口会冷凝形成大量白色烟羽(俗称“白烟”)，在造成视觉污染的同时，还会营造光化学反应环境，是雾霾的主要诱因之一；目前，对于白烟的处理一般采用金属换热器利用脱硫塔前热烟气直接加热脱硫塔后冷烟气的方式进行，设备投入大且体积大，而且烟气脱白的效果也不理想；同时，由于烟气具有较强的腐蚀性且含有粉尘，常规的金属换热器应用时存在严重的腐蚀和积灰问题，使用寿命很短，无法保证长期安全稳定运行。因此，现有的技术存在着尾气脱白效果不理想、处理设备体积较大和无法长期安全稳定运行的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统。本发明具有能够提高烟气脱白效果、减小处理设备体积和安全稳定运行时间长的特点。
本发明的技术方案：一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统,包括依次连接的除尘器、增压风机、脱硫塔、湿式除尘器、氟塑钢冷凝器、除雾器、氟塑钢蒸汽加热器和烟囱；氟塑钢冷凝器还连接有冷却塔。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，除尘器进口经管道连接有锅炉。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，所述除雾器为折流板除雾器。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，所述的氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器均布置于烟道中；所述氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器与烟道之间分别设有异径管。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，所述异径管包括截面为锥形结构的管体，管体的进口为小头端，管体的出口为大头端；管体小头端的内部上设有多块均匀分布的导流板。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，所述导流板的截面为等腰梯形结构，导流板底部为圆弧面，导流板两侧面上还设有弧形加强凸条。
前述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统中，所述氟塑钢冷凝器和除雾器还连接有水处理系统。
与现有技术相比，本发明在湿式除尘器后方设置由氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器组成的两重换热器系统，两者结合，不仅结构简单，设备体积小，设备成本低，实现了以较低的成本降低粉尘/Nox/SOx等污染物排放量和有效治理烟囱外白色烟羽现象的目的。通过氟塑钢冷凝器对烟气进行冷凝，可以使烟气温度降低，达到烟气中水分部分析出的效果，有利于提高白烟治理效果；烟气凝结水还会同时带走部分烟气中的粉尘、Nox和SOx，可以使粉尘/Nox/SOx等污染物排放量进一步下降。通过氟塑钢蒸汽加热器对烟气进行充分加热，以此来降低烟气的湿度和提高烟气温度，使烟气排放后受大气冷却至析出液态水颗粒的温度前，已充分扩散，从而提高白烟治理效果；氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器都采用相变换热模式，总换热系数较高，可以减少换热面积，进而降低加热器体积和重量，减少设备成本和节约空间。同时，氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器都采用氟塑钢复合管作为换热管，烟气侧有着优异的耐腐蚀性、抗积灰性，同时又具备良好的刚性，氟塑料层和钢管层厚度都非常低，因此，氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器具有使用寿命长、能够长时间安全稳定运行、结构稳定可靠、壁面热阻较低的特性。综上所述，本发明能够提高烟气脱白效果、减小处理设备体积和安全稳定运行时间长的特点。
另外，氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器与烟道之间设置异径管，异径管内设有导流板，导流板能够提高烟气进入氟塑钢冷凝器和氟塑钢蒸汽加热器的均匀性，进而提高换热效果，同时还可以降低烟气在异径管的阻力，从而减少能耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是氟塑钢冷凝器的安装示意图；
图3是实施例1中异径管的结构示意图；
图4是导流板的结构示意图；
图5是实施例2中异径管的结构示意图。
附图中的标记为：1-除尘器，2-增压风机，3-脱硫塔，4湿式除尘器,5-氟塑钢冷凝器，6-除雾器，7-氟塑钢蒸汽加热器，8-烟囱，9-冷却塔，10-烟道，11-异径管，12-管体，13-弧形凸面，14-弧形凹面，15-减压凸起，16-扰流槽，17-导流板，18-弧形加强凸条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，构成如图1至图4所示，包括依次连接的除尘器1、增压风机2、脱硫塔3、湿式除尘器4、氟塑钢冷凝器5、除雾器6、氟塑钢蒸汽加热器7和烟囱8；氟塑钢冷凝器5还连接有冷却塔9。
除尘器1进口经管道连接有锅炉。
所述除雾器6为折流板除雾器。
所述的氟塑钢冷凝器5竖直布置于水平烟道10；所述氟塑钢冷凝器5与水平烟道10之间设有异径管11。
所述异径管11包括截面为锥形结构的管体12，管体12的进口为小头端，管体12的出口为大头端；管体12小头端的内部上设有多块均匀分布的导流板17。
导流板17的截面为等腰梯形结构，导流板17底部为圆弧面，导流板17两侧面上还设有弧形加强凸条18。
所述氟塑钢冷凝器5包括不锈钢端板、氟塑钢复合换热管、不锈钢支撑管、不锈钢中隔板、不锈钢支撑方管、法兰跨接U形弯管、法兰封头、结构梁和防振隔板。
所述氟塑钢冷凝器5和除雾器6还连接水处理系统。
所述氟塑钢蒸汽加热器7结构与氟塑钢冷凝器类似，包括不锈钢端板、氟塑钢复合换热管、不锈钢支撑管、不锈钢中隔板、不锈钢支撑方管、法兰封头、结构梁和防振隔板。
氟塑钢冷凝器：一种管壳式热器，换热管为氟塑钢复合管。壳侧内流动介质为烟气，管侧内流动介质为循环冷却水，利用循环冷却水降低烟气温度，烟气中水分部分析出。氟塑钢冷凝器和冷却塔之间的循环管道包括两根管道，一根为高温循环管，一根为低温循环管。冷凝器的换热管进口为低温水，冷凝器的换热管的出口为高温水。
除雾器：一种利用机械离心原理去除烟气中的较大颗粒水分子液滴的设备，可以选用折板式除雾器。
氟塑钢蒸汽加热器：一种管壳式换热器，换热管为氟塑钢换热管。壳侧内流动介质为烟气，入口管侧介质为低压饱和蒸汽，出口管侧介质为饱和凝结水，利用蒸汽的汽化潜热加热烟气。从蒸汽与烟气换热器的饱和蒸汽进口法兰流入的是饱和蒸汽，从蒸汽与烟气换热器的冷凝水出口管流出的是冷凝水。
所述的氟塑钢蒸汽加热器布置于烟道中。
氟塑钢蒸汽加热器的两端与烟道之间也设有异径管。
氟塑钢冷凝器底部设有排水口，水平烟道底部设有与排水口位置相对应的出水口，出水口连接至水处理系统有冷凝水回收系统，冷凝水回收系统与脱硫塔进水口相连。
所述氟塑钢蒸汽加热器的蒸汽进口连接有低压蒸汽管道。
所述烟道表面进行涂鳞处理。
所述氟塑钢蒸汽加热器包括多个相互叠加的加热器模块；所述加热器模块包括两块平行布置的端板，两块端板之间均布有多块中隔板，中隔板上设有多根均匀排布的氟塑钢换热管，氟塑钢换热管两端固定于端板；端板外壁面设有法兰盘，法兰盘上设有弧形封头，弧形封头上下两端设有封板；一端的弧形封头上设有饱和蒸汽进口法兰，另一端的弧形封头上设有冷凝水出口管；所述法兰盘和端板之间还设有密封圈。
烟气在流经异径管时，先通过导流板的导流，既能够减小烟气阻力，还可以有效缓解烟气流场不均匀导致的局部振动。
本发明的工作过程：锅炉产生烟气，烟气经除尘器、增压风机、脱硫塔和湿式除尘器的处理后，产生50℃的饱和湿烟气，饱和湿烟气进入氟塑钢冷凝器和除雾器。饱和湿烟气在氟塑钢冷凝器中被管侧的循环冷却水冷却，温度下降至45℃，有凝结水析出；烟气凝结水同时带走部分烟气中的粉尘、Nox和SOx，可以使粉尘/Nox/SOx等污染物排放量进一步下降；烟气中的较大直径液态凝结水颗粒被除雾器收集，经初步处理后可以作为脱硫塔喷淋水循环使用；冷凝除雾后的烟气进入氟塑钢蒸汽加热器，由蒸汽进行进一步将烟气加热至80℃后，从烟囱排出。
实施例2。一种基于氟塑钢冷凝再加热的白色烟羽治理系统，构成如图1至图2以及图4至图5所示，包括依次连接的除尘器1、增压风机2、脱硫塔3和湿式除尘器4、氟塑钢冷凝器5、除雾器6、氟塑钢蒸汽加热器7和烟囱8；氟塑钢冷凝器5还连接有冷却塔9。
除尘器1进口经管道连接有锅炉。
所述除雾器6为折流板除雾器。
所述的氟塑钢冷凝器5竖直布置于水平烟道10；所述氟塑钢冷凝器5与水平烟道10之间设有异径管11。
所述异径管11包括截面为锥形结构的管体12，管体12的进口为小头端，管体12的出口为大头端；所述管体12大头端的内壁面上依次设有弧形凸面13和弧形凹面14；管体12中部的上下内壁面上还设有减压凸起15，减压凸起15的表面为圆弧面结构，管体12中部的前后内壁面上设有扰流槽16；管体12小头端的内壁面上设有多块均匀分布的导流板17。
所述导流板17的截面为等腰梯形结构，导流板17底部为圆弧面，导流板17两侧面上还设有弧形加强凸条18。
氟塑钢冷凝器：一种管壳式热器，换热管为氟塑钢换热管。壳侧内流动介质为烟气，管侧内流动介质为循环冷却水，利用烟气余热加热循环冷却水，降低烟气温度。氟塑钢冷凝器和冷却塔之间的循环管道包括两根管道，一根为高温循环管，一根为低温循环管。冷凝器的换热管进口为低温水，冷凝器的换热管的出口为高温水。
除雾器：一种利用机械离心原理去除烟气中的较大颗粒水分子液滴的设备，可以选用折板式除雾器。
氟塑钢蒸汽加热器：一种管壳式换热器，换热管为氟塑钢换热管。壳侧内流动介质为烟气，入口管侧介质为低压饱和或过饱和蒸汽，出口管侧介质为饱和冷凝水，利用蒸汽的汽化潜热加热烟气。从蒸汽与烟气换热器的饱和蒸汽进口法兰流入的是饱和蒸汽，从蒸汽与烟气换热器的冷凝水出口管流出的是冷凝水。
所述的氟塑钢蒸汽加热器卧式布置于竖直烟道。
氟塑钢蒸汽加热器的上下两端与竖直烟道之间也设有异径管。
氟塑钢冷凝器底部设有排水口，水平烟道底部设有与排水口位置相对应的出水口，出水口连接有水处理系统，水处理系统与脱硫塔进水口相连。
所述氟塑钢蒸汽加热器的蒸汽进口连接有低压蒸汽管道。
所述竖直烟道和水平烟道表面进行涂鳞处理。
管体大头端的内壁面沿着管体的小头端至大头端的方向上依次设有弧形凸面和弧形凹面。
所述氟塑钢蒸汽加热器包括多个相互叠加的加热器模块；所述加热器模块包括两块平行布置的端板，两块端板之间均布有多块中隔板，中隔板上设有多根水平均匀排布的氟塑钢换热管，氟塑钢换热管两端固定于端板；端板外壁面设有法兰盘，法兰盘上设有弧形封头，弧形封头上下两端设有封板；一端的弧形封头上设有饱和蒸汽进口法兰，另一端的弧形封头上设有冷凝水出口管；所述法兰盘和端板之间还设有密封圈。
烟气在流经异径管时，先通过导流板的导流，既能够减小烟气阻力，还可以有效缓解烟气流场不均匀导致的局部振动；然后，烟气经过减压凸起和扰流槽，效缓解烟气的冲击，同时还能够对烟气起到扰流的目的，通过设置扰流槽对烟气起到进一步的扰流作用，提高烟气进入冷凝器的均匀性，进而提高换热效果；经大头端的弧形凹面的减速后，沿着弧形凹面的路径行走，从而减小烟气对氟塑钢冷凝器的冲击力。
将氟塑钢冷凝器采用竖直结构布置在水平烟道上，方便冷凝液的收集。通过在氟塑钢冷凝器与水平烟道之间设置异径管，通过在管体的大头端的内壁面上设置弧形凸面和弧形凹面，弧形凸面能够减缓烟气对大头端内壁面的压力，弧形凹面不仅能够减小烟气的流经速度，还能够对烟气的流动方向起到导向的作用，从而减小烟气对氟塑钢冷凝器的冲击力；通过在异径管内壁的中部设置圆弧面结构的减压凸起，能够有效缓解烟气的冲击，同时还能够对烟气起到扰流的目的，通过设置扰流槽对烟气起到进一步的扰流作用，提高烟气进入冷凝器的均匀性，进而提高换热效果。
导流板和管体内壁之间设有旋转杆；所述导流板上设有旋转孔，旋转孔内部从内往外依次设有扭簧和压盘，旋转孔外设有与导流板相固定的限位盖；所述压盘中部设有配合孔，配合孔内壁面上设有橡胶圈，所述限位盖中部设有通孔，旋转杆下部依次穿过通孔和配合孔，且旋转杆与橡胶圈之间为过盈配合。通过在管体的小头端的内壁面上设置可以旋转的导流板，减小系统阻力，还可以避免流场不均匀导致的局部振动。
所述扭簧下端与旋转孔底面相固定，扭簧上端与压盘相固定。
当烟气的气场不均匀时，导流板会在烟气的作用下绕着旋转杆旋转，导流板旋转，会使得扭簧下端产生扭簧力，而扭簧的上端固定于压盘，压盘与旋转杆过盈配合，所以旋转杆和压盘不会转动，当导流板旋转时，扭簧会产生一个扭簧力，便于导流板复位，从而能够缓冲和纠正不均匀的烟气气场。
本发明的工作过程：锅炉产生烟气，烟气经除尘器、增压风机、脱硫塔和湿式除尘器的处理后，产生50℃的饱和湿烟气，饱和湿烟气进入氟塑钢冷凝器和除雾器。饱和湿烟气在氟塑钢冷凝器中被管侧的循环冷却水冷却，温度下降至45℃，有凝结水析出；烟气凝结水同时带走部分烟气中的粉尘、Nox和SOx，可以使粉尘/Nox/SOx等污染物排放量进一步下降；烟气中的较大直径液态凝结水颗粒被除雾器收集，经初步处理后可以作为脱硫塔喷淋水循环使用；冷凝除雾后的烟气进入氟塑钢蒸汽加热器，由蒸汽进行进一步将烟气加热至80℃，从烟囱排出。
Claims (7)
1.一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：包括依次连接的除尘器(1)、增压风机(2)、脱硫塔(3)、湿式除尘器(4)、氟塑钢冷凝器(5)、除雾器(6)、氟塑钢蒸汽加热器(7)和烟囱(8)；氟塑钢冷凝器(5)还连接有冷却塔(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：除尘器(1)进口经管道连接有锅炉。
3.根据权利要求1所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：所述除雾器(6)为折流板除雾器。
4.根据权利要求1所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：所述的氟塑钢冷凝器(5)和氟塑钢蒸汽加热器(7)均布置于烟道(10)中；所述氟塑钢冷凝器(5)和氟塑钢蒸汽加热器(7)与烟道(10)之间分别设有异径管(11)。
5.根据权利要求4所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：所述异径管(11)包括截面为锥形结构的管体(12)，管体(12)的进口为小头端，管体(12)的出口为大头端；管体(12)小头端的内部上设有多块均匀分布的导流板(17)。
6.根据权利要求5所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：所述导流板(17)的截面为等腰梯形结构，导流板(17)底部为圆弧面，导流板(17)两侧面上还设有弧形加强凸条(18)。
7.根据权利要求1所述的一种基于氟塑钢冷凝再蒸汽加热的白色烟羽治理系统，其特征在于：所述氟塑钢冷凝器(5)和除雾器(6)还连接有水处理系统。
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