CN109482035A - 一种脱硫烟气多级冷凝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脱硫烟气多级冷凝系统，实现高效率的污染物脱除。该烟气多级冷凝系统，按照烟气流向依次包括，设置在塔内的喷淋烟气冷却系统；连接在烟道上的烟气冷凝相变系统；和设置在塔外的水循环系统；所述烟气喷淋冷却系统设置在脱硫吸收塔内除雾器上方，由下往上依次包括，回收水装置(1)、布水层(2)和喷淋装置(3)；所述烟气冷凝相变系统包括，按烟气流向设置的烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)；所述水循环系统包括，烟气冷凝换热器(14)、水箱(16)和水泵。该系统对场地要求较低、对脱硫水水平衡影响小、污染物脱除能力强、降温能力更强。

Description

一种脱硫烟气多级冷凝系统
技术领域
本发明涉及燃煤电厂湿烟羽治理技术领域，更具体地说，涉及一种脱硫后烟气的多级冷凝系统。
背景技术
目前，燃煤电厂湿烟羽治理成为下一步的主要改造工作。目前主流的工艺有烟气冷凝工艺和浆液冷却工艺。可以大幅降低烟气的中污染物和水汽，有效减轻了烟囱湿烟羽(即“冒白烟”)现象。
烟气换热器冷凝工艺通过热泳力、惯性碰撞、雨室洗涤等作用，凝并收集的烟气中的液滴、可溶性盐、SO3、Hg等多种污染物，同时采用高效除雾器进一步对颗粒态物质进行脱除。但是该工艺要实现较大的降温幅度需要有较长的烟道，换热效率较低、烟气阻力大，因此投资和运行费用很高。
浆液冷却技术有烟气阻力小、工期短的优势。但是降温幅度越大对脱硫水平衡影响越大，且降温幅度受限。而且该方式对可溶性盐等污染物的脱除帮助有限。
对于燃用褐煤、排烟温度高电厂，降温幅度需要达到10℃甚至更高，风机余量有限且场地条件比较紧张。因此，开发一种对场地要求较低、对脱硫水水平衡影响小、污染物脱除能力强、降温能力更大的烟气冷凝系统成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫烟气多级冷凝系统，实现高效率的污染物脱除。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种脱硫脱硫烟气多级冷凝系统，按照烟气流向依次包括，
设置在塔内的喷淋烟气冷却系统；
连接在烟道上的烟气冷凝相变系统；
和，设置在塔外的水循环系统；
所述烟气喷淋冷却系统设置在脱硫吸收塔内除雾器上方，由下往上依次包括，回收水装置(1)、布水层(2)和喷淋装置(3)；
所述烟气冷凝相变系统包括，按烟气流向设置的烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)；
所述水循环系统包括，烟气冷凝换热器(14)、水箱(16)和水泵；
其中，烟气喷淋冷却系统的回水和塔外烟气冷凝相变系统的回水分别连接水箱(16)进水端，水箱(16)出水经烟气冷凝换热器(14)换热后分别泵入烟气喷淋冷却系统的喷淋装置和烟气冷凝相变系统的烟气冷凝换热器(4)。
优选地，所述烟气冷凝相变系统还包括集液槽(6)，所述集液槽(6)设置在烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)的底部，用于收集冷凝水出水。所述集液槽(6)回收冷凝形成的液滴以及循环水冷却水，经过回收水管道(8)进入水箱(15)。
优选地，所述回收水装置(1)，包括分水器(1-3)、回收水槽(1-2)和支撑装置(1-1)；所述分水器(1-3)用于将冷凝的液滴导流到回收水槽(1-2)，然后经过管道(9)进入到水箱(20)中；支撑装置(1-1)用于对分水器(1-3)和回收水槽(1-2)的支撑和限位；回收水槽(1-2)用于将喷淋水、冷凝回收水回收至水箱(15)。
优选地，所述布水层(2)采用折形板装置，可在板上形成布水层以及水膜，用于扩大冷凝水与烟气的接触时间和面积，提高传质传热效率，同时提高对污染物的捕集效率，减轻脱硫前除尘设备压力。
优选地，所述烟气冷凝换热器(4)采用塑料材质，或金属材质。考虑到循环水杂质结垢和堵塞的风险，采用单程设计。
优选地，所述烟气冷凝换热器采用烟道式烟气冷凝换热器。
优选地，所述除雾器(5)采用板式除雾器，或屋脊式除雾器。
优选地，所述加药系统(17)，用于向水箱内加碱液，调节回收水的pH值。通过加入碱液中和烟气冷凝中回收的酸液，防止回收水pH值不断降低影响污染物脱除效果以及设备腐蚀。中和产生的沉淀物，经过排污管道(17)送入脱硫地坑。
优选地，所述循环水冷却系统(14)，冷源可利用原电厂的水冷塔，将循环水通过循环泵打入水冷塔喷淋层入口，再从水冷塔水池或循环水入口取水分两路分别进入喷淋冷却装置(3)和冷凝换热器(4)。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
1、本发明设计的脱硫后烟气的多级冷凝系统，吸收烟气直接喷淋冷却技术阻力较低、传热效率高的优点，同时采用新型高效布水装置，降低对喷淋液滴粒径要求防止喷嘴堵塞，同时通过水幕除尘提高污染物脱除效率；后级布置烟气冷凝换热器可利用二级换热器进口水温低、冷凝换热器污染物脱除效率高等特点，提高冷凝效果及污染物脱除效率；由于第二级换热器与喷淋冷却系统有一定距离，可充分实现烟气的冷凝和液滴长大，充分长大后的液滴可作为后续二级换热器的凝结核，提高液滴冷凝及碰撞捕集的效率；循环水系统采用多种水源(循环水、喷淋水、除雾冲洗水、冷凝水)集成式的开式冷却方式，降低了设备投资和能耗，提高了pH调控难度，可有效防止管道及辅助设备的酸碱腐蚀。该技术具有高温降(可达10℃以上)、低阻力、占地小、污染物脱除效率高、脱硫水平衡易控制、适应强等有点，特别适用于燃煤煤质及烟气成分变化大、排烟温度高(如燃褐煤等)、场地紧张、风机余量有限、水平衡控制难度大的电厂。
以300MW机组间接水冷机组为例，烟温从50℃降低到40℃以下时，各种技术的对比：
2、本发明的布水层采用一层折形板装置，可在板上形成布水层以及两侧的水膜，用于扩大冷凝水与烟气的接触时间和面积，同时提高对污染物的捕集效率。
3、本发明可用于湿烟羽(即俗称大白烟)治理中深度降温项目，该系统塔内喷淋烟气冷却系统首先对脱硫后烟气进行洗涤，回收烟气中的大量水，并对烟尘、SO3、Hg等污染物进行脱除。塔外烟气冷凝相变系统通过热泳力、惯性碰撞等作用，凝并收集的烟气中的液滴、可溶性盐、SO3、Hg等多种污染物，同时采用高效除雾器进一步对颗粒态物质进行脱除。该系统可以大幅降低烟气的中污染物和水汽，有效减轻了烟囱湿烟羽(即“冒白烟”)现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的脱硫烟气多级冷凝系统的框图；
图中：1-回收水装置；2-布水层；3-喷淋装置；4-烟气冷凝换热器；5-除雾器；6-集液槽；7-喷淋进水管道；8-回水管道；9-回水管道；10-烟气冷凝换热器循环水泵；11-烟气冷凝换热器进水管道；12-喷淋水泵；13-循环水冷却系统；14-排水管道；15-水箱；16-加药系统；17-排污管道；A-除雾器冲洗水；B-循环泵；C-吸收塔；D-烟囱；E-石膏浆液排出泵；F-厂区工业水系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一:
本发明的脱硫烟气多级冷凝系统，按照烟气流向依次包括三个部分：设置在塔内的喷淋烟气冷却系统；连接在烟道上的烟气冷凝相变系统；和设置在塔外的水循环系统，烟气冷凝换热器采用烟道式烟气冷凝换热器。
烟气喷淋冷却系统设置在脱硫吸收塔内除雾器上方，由下往上依次包括，回收水装置(1)、布水层(2)和喷淋装置(3)；
烟气冷凝相变系统包括，按烟气流向设置的烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)；
水循环系统包括，循环水冷却系统(14)、水箱(15)和水泵；烟气冷凝换热器(4)采用塑料材质或金属材质。考虑到循环水杂质结垢和堵塞的风险，采用单程设计。
其中，烟气喷淋冷却系统的回水和塔外烟气冷凝相变系统的回水分别连接水箱(15)进水端，水箱(15)出水经循环水冷却系统(14)换热后分别泵入烟气喷淋冷却系统的喷淋装置和烟气冷凝相变系统的烟气冷凝换热器(4)。
喷淋装置(3)中，低温冷凝水通过循环泵(12)加压进入喷淋层，均匀喷洒在布水层上。
实施例二:
本实例中，进一步设计在于，烟气冷凝相变系统还包括集液槽(6)，烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)前后设置，集液槽(6)设置在二者的底部，用于收集烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)收集的冷凝水出水。集液槽(6)回收冷凝形成的液滴以及循环冷却水，经过回收水管道(8)进入水箱(15)回用。
实施例三:
本实例中，进一步设计在于，布水层(2)采用一层折形板装置，可在板上形成布水层，并在两侧各形成一组水膜，用于扩大冷凝水与烟气的接触时间和面积，同时提高对污染物的捕集效率烟气穿过两层水膜。提高烟尘等污染物的脱除效率，减轻脱硫前除尘设备压力。
实施例四:
本实例中，进一步设计在于，回收水装置(1)包括分水器(1-3)、回收水槽(1-2)和支撑装置(1-1)；分水器(1-3)外形呈伞形设置在上部，多个分水器(1-3)和回收水槽(1-2)通过支撑装置(1-1)布置在脱硫塔的截面上。
其中，回收水槽(1-2)和分水器(1-3)用于将喷淋液滴和冷凝液滴导流到回收水槽(1-2)，回收水槽的收集水在塔外通过圆管连接，然后经过管道(9)进入到水箱(15)中；支撑装置(1-1)用于对分水器(1-3)和回收水槽(1-2)的支撑和限位；回收水槽(1-2)用于将喷淋水、冷凝回收水回收至水箱(16)。
实施例五:
本实例中，进一步设计在于，除雾器(5)采用板式除雾器，或屋脊式除雾器。
实施例六:
本实例中，进一步设计在于，水箱配有加药系统(15)，用于向水箱内加碱液，调节回收水的pH值和硬度。通过加入碱液中和烟气冷凝中回收的酸液，防止回收水pH值不断降低影响污染物脱除效果、避免管道等设备腐蚀。水箱(15)主要起到储水、缓冲、中和、沉淀等作用，喷淋水、烟气换热器冷却水、冷凝回收水经过回水管道(8、9)统一汇集到水箱(15)，经过加药沉淀后底流高含固物通过排污管(17)排到脱硫地坑或浆池等系统；超出一定水位的溢流澄清液水质好，可经过排水管道(14)进入工业水系统。
实施例七:
本实例中，进一步设计在于，循环水冷却系统(13)，冷源可采用利用原电厂的水冷塔，将循环水通过循环泵打入水冷塔喷淋层入口，再从水冷塔水池或循环水入口取水分两路分别进入喷淋冷却装置(3)和冷凝换热器(4)；也可以新建机力冷却塔，将回收的冷凝水、喷淋水、烟气换热器冷却水进入机力冷却塔冷却，冷却后的水分两路分别泵入喷淋冷却装置(3)和冷凝换热器(4)
如图1所示，本发明的系统主要包括烟气喷淋冷却系统、烟气冷凝换热器系统及除雾系统、水循环系统；
本发明的系统可应用于湿法脱硫系统烟气深度节水减排，具体地可应用于石灰石-湿法脱硫系统，该系统的具体工艺过程如下：
本发明中，脱硫塔除雾器后的烟气依次经过喷淋冷却回收水装置、喷淋布水层、冷却水喷淋层、烟气冷凝换热器、除雾器处理后，经烟囱排放。
S01)喷淋冷却脱硫后烟气：
烟气经过喷淋装置及布水层，烟气温度降低形成大量凝结水，凝结水和喷淋水经过回收水装置的回收水槽实现塔外回收。这样不会对脱硫吸收塔浆池造成影响。且布水层可以提高传质传热效果，因此可以提高烟气冷凝及污染物脱除效率，喷淋装置后不设置除雾器，可降低投资和运行阻力。
S02)烟气冷凝进一步降低烟温和污染物脱除：
烟气经过上述喷淋烟气冷却系统的第一级冷却后进入烟道式烟气冷凝换热器，通过热泳力、惯性碰撞等方式，实现污染物高效脱除。同时进一步降低烟温，实现节水功能。除雾器可保证液滴等颗粒物的回收效率，确保冷凝下的水和污染物能有效脱除。冷凝回收水与冷凝冷却水均进入集液槽，再经管道进入水箱。
S03)水处理系统实现回收水的资源化利用：
具体地，通过加药系统将喷淋烟气冷却系统和烟气冷凝相变器系统的回水的pH和硬度进行调整。水箱同时起到澄清作用，底流回脱硫系统地坑或浆池。调节水箱内水pH值，澄清后的上清液水质与一般河水或工业水质相当，可直接进入工业水系统及回用。
由于冷却烟气后，水箱内回收水的温度升高，需要进一步冷却。为了充分利用现有系统，回收水经过处理后，进入循环水冷却系统冷却，之后由喷淋冷却系统和烟气冷凝换热器系统的循环水泵再从水池或水冷塔循环水入口管道处抽水，然后分别经过喷淋烟气冷却系统和烟气冷凝相变系统去冷却烟气。

Claims (9)

1.一种脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：按照烟气流向依次包括，
设置在塔内的喷淋烟气冷却系统；
连接在烟道上的烟气冷凝相变系统；
和，设置在塔外的水循环系统；
所述烟气喷淋冷却系统设置在脱硫吸收塔内除雾器上方，由下往上依次包括，回收水装置(1)、布水层(2)和喷淋装置(3)；
所述烟气冷凝相变系统包括，按烟气流向设置的烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)；
所述水循环系统采用开式循环方式，包括烟气冷凝换热器进水管道（11）和回水管道(8)、喷淋系统的进水管道（7）回水管道（9）、水箱(15)和水泵（10、12）；
其中，烟气喷淋冷却系统的回水和塔外烟气冷凝相变系统的回水分别连接水箱(15)进水端，水箱(15)出水经过循环水冷却系统(13)换热后分别泵入烟气喷淋冷却系统的喷淋装置和烟气冷凝相变系统的烟气冷凝换热器(4)。
2.根据权利要求1所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述布水层(2)采用折形板装置。
3.根据权利要求2所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述烟气冷凝相变系统还包括集液槽(6)，所述集液槽(6)设置在烟道式烟气冷凝换热器(4)和除雾器(5)的底部，用于收集冷凝水出水。
4.根据权利要求3所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述烟气冷凝换热器采用烟道式烟气冷凝换热器。
5.根据权利要求1-4任一所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述回收水装置(1)，包括分水器(1-3)、回收水槽(1-2)和支撑装置(1-1)；所述分水器(1-3)用于将冷凝的液滴导流到回收水槽(1-2)，然后经过管道(9)进入到水箱(20)中；支撑装置(1-1)用于对分水器(1-3)和回收水槽(1-2)的支撑和限位；回收水槽(1-2)用于将喷淋水、冷凝回收水回收至水箱(15)。
6.根据权利要求5所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述加药系统(16)，用于向水箱内加碱液，调节回收水的pH值。
7.根据权利要求6所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述除雾器(5)采用板式除雾器，或屋脊式除雾器。
8.根据权利要求7所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述循环水冷却系统(13)，冷源可利用原电厂的水冷塔，将循环水通过循环泵打入水冷塔喷淋层入口，再从水冷塔水池或循环水入口取水分两路分别进入喷淋冷却装置(3)和冷凝换热器(4)；或采用新建机力通风冷却塔冷却循环水。
9.根据权利要求8所述脱硫烟气多级冷凝系统，其特征在于：所述烟气冷凝换热器(4)采用塑料材质，或金属材质。
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