CN109550371A - 烟气中可凝结颗粒物和水分的处理方法和装置以及燃煤烟气处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置，具有一外壳，所述外壳中沿水平方向X依次设置有相互连通的第一区、第二区和第三区，其中，所述第一区中设置有第一管束式换热器和位于所述第一管束式换热器下方的第一集液槽；所述第二区中设置有喷淋设备和位于所述喷淋设备下方的第二集液槽；以及所述第三区中设置有第二管束式换热器和位于所述第二管束式换热器下方的第三集液槽。本发明还提供一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理方法以及一种包括所述处理装置的燃煤烟气处理系统。所述处理装置和燃煤烟气处理系统能够对烟气中的可凝结颗粒物和水分进行有效地脱除，减少甚至消除石膏雨、湿烟羽等现象。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，特别是涉及一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置和燃煤烟气处理系统。
背景技术
根据《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》要求，煤电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。目前，燃煤电厂配套了脱硫脱硝、电除尘等设备，并在已有工程实践中形成了以湿式电除尘、低温电除尘为核心两大超低排放技术路线。燃煤电厂的SO2、NOx等常规污染物排放控制水平有了极大提高，然而，对于可凝结颗粒物尚缺乏有效的控制手段和方法，特别是燃煤烟气中还携带有大量水汽，排放时会形成“湿烟雨”现象。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够高效脱除烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置以及燃煤烟气系统。
一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置，具有一外壳，所述外壳中沿水平方向依次设置有相互连通的第一区、第二区和第三区，其中，
所述第一区中设置有第一管束式换热器和位于所述第一管束式换热器下方的第一集液槽；
所述第二区中设置有喷淋设备和位于所述喷淋设备下方的第二集液槽；以及
所述第三区中设置有第二管束式换热器和位于所述第二管束式换热器下方的第三集液槽。
在其中一个实施例中，所述处理装置还包括第二循环泵和第二冷却器，所述第二集液槽、所述第二冷却器、所述第二循环泵和所述喷淋设备依次连通。在其中一个实施例中，所述喷淋设备包括喷头，所述喷头的喷射方向朝向所述第一区，且所述喷射方向与所述水平方向之间具有30°至70°的夹角。
在其中一个实施例中，所述喷头能够喷淋出直径为40μm至80μm的液滴。
在其中一个实施例中，所述喷头的数量为多个，多个所述喷头在所述第二区内呈阵列式分布。在其中一个实施例中，所述外壳的底部设置所述第一集液槽、所述第二集液槽和所述第三集液槽。
在其中一个实施例中，所述处理装置还包括第一冷却设备和第一循环泵，所述第一管束式换热器、所述第一冷却设备和所述第一循环泵依次连接并形成第一循环回路；和/或还包括第三冷却设备和第三循环泵，所述第二管束式换热器、所述第三冷却设备和所述第三循环泵依次连接并形成第二循环回路。
在其中一个实施例中，所述外壳沿所述水平方向具有相对设置的烟气入口和烟气出口，在所述第三区与所述烟气出口之间还具有第四区，所述第四区中设置有电捕集器或除雾器。
一种燃煤烟气处理系统，包括所述处理装置，所述处理装置设置于所述燃煤烟气处理系统的烟气排放通道内。
一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理方法，包括使用所述处理装置处理烟气，其中，所述烟气依次流经所述第一区、所述第二区和所述第三区进行处理。
本发明提供的烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置，通过将间接换热(管束式换热器)和直接换热(喷淋设备)相结合，使所述第一管束式换热器、所述喷淋设备和所述第二管束式换热器的协同配合，可以达到以下有益效果：
(1)烟气通过多级换热冷凝，可以降至更低的预期温度，实现更佳的冷凝效果，有效地凝结烟气中的颗粒物和水分；
(2)通过第一管束式换热器、喷淋设备和第二管束式换热器的特定排序方式，能够高效地拦截烟气中夹带和凝结的液滴；
(3)能够分阶段地收集凝结的颗粒物以及水分，实现对凝结废液的分质分级回收处理；
(4)整体换热效率高。
本发明提供的处理装置，通过各区域的协同配合，可实现不同烟气条件下的最佳冷凝效果，从而有效脱除烟气内的可凝结颗粒物和水分，减少甚至消除石膏雨、湿烟羽等现象。
附图说明
图1为本发明实施例提供的烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置的正视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的设置在所述处理装置的第一区中的设备的侧视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的设置在所述处理装置的第二区中的设备的侧视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的设置在所述处理装置的第三区中的设备的侧视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、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，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置100，所述处理装置100具有一外壳101。所述外壳101中沿水平方向X依次设置有相互连通的第一区110、第二区120和第三区130。所述第一区110中设置有第一管束式换热器112和位于所述第一管束式换热器112下方的第一集液槽114。所述第二区120中设置有喷淋设备122和位于所述喷淋设备122下方的第二集液槽124。所述第三区130中设置有第二管束式换热器132和位于所述第二管束式换热器132下方的第三集液槽134。
本发明提供的处理装置100，烟气可依次流经所述第一区110、所述第二区120和所述第三区130。当烟气流动至所述第一区110时，所述第一管束式换热器112可拦截烟气在通过前置设备(例如燃煤烟气处理系统中的脱硫装置)时夹带的水质较差的液滴，同时对烟气进行降温。另外，换热器的管壁可以为烟气中可凝结颗粒物和水分的凝结提供核化中心，从而使烟气中的可凝结颗粒物和水分进行初凝。初凝液可被所述第一集液槽114收集，初凝液的量较小，且水质较差。当烟气流动至所述第二区120时，所述喷淋设备122喷射的冷却介质(例如水)可与烟气快速换热，从而使烟气中的可凝结颗粒物快速凝结。凝结物与冷却介质混凝，并被所述第二集液槽124收集，由于烟气初期携带的水质较差的液滴已经被所述第一集液槽114收集，因此，第二集液槽124中收集的混凝液的水质较好。当烟气流动至所述第三区130时，所述第二管束式换热器132可拦截第二区120产生的雾滴，并进一步对所述烟气进行深度冷凝，产生的深凝液可以被第三集液槽134收集，深凝液的水质最好。
本发明提供的处理装置100，通过将间接换热(管束式换热器)和直接换热(喷淋设备)相结合，使所述第一管束式换热器、所述喷淋设备和所述第二管束式换热器的协同配合，可以达到以下有益效果：
(1)烟气通过多级换热冷凝，可以降至更低的预期温度，实现更佳的冷凝效果，有效地凝结烟气中的可凝结颗粒物和水分；
(2)通过第一管束式换热器、喷淋设备和第二管束式换热器的特定排序方式，能够高效地拦截烟气中夹带和凝结的液滴；
(3)能够分阶段地收集烟气中的可凝结颗粒物和水分，实现对凝结废液的分质分级回收处理；
(4)整体换热效率高。
本发明提供的处理装置100，通过各区域的协同配置，可实现不同烟气条件下的最佳冷凝效果，从而有效脱除烟气内的可凝颗粒物和水分，减少甚至消除石膏雨、“湿烟羽”现象。
在一实施例中，所述外壳101可具有沿所述水平方向X相对设置的烟气入口102和烟气出口103。烟气可以从所述烟气入口102流入所述处理装置100中，并依次流经所述第一区110、所述第二区120和所述第三区130后，从所述烟气出口103流出。优选的，所述第一管束式换热器112和所述第二管束式换热器132的管束轴向与烟气流动方向垂直，即与从入口102到出口103的方向垂直。
在一实施例中，所述外壳101的底设置间隔的所述第一集液槽114、所述第二集液槽124和所述第三集液槽134。所述第一集液槽114、所述第二集液槽124和所述第三集液槽134可沿所述水平方向X依次设置。优选的，可将三个集液槽分别连接至不同的水处理装置，从而分别对不同集液槽收集的冷凝水进行有针对性的净化处理。
请进一步参阅图2，在一实施例中，所述第一区110中还可设置有第一冷却设备116和第一循环泵118。所述第一管束式换热器112、所述第一冷却设备116和所述第一循环泵118可依次连接形成第一循环回路。所述第一冷却设备116可用于冷却来自所述第一管束式换热器112的被烟气加热后的水等冷却介质。例如，所述第一冷却设备可以是封闭式冷却塔。所述第一循环泵118可使所述水等冷却介质在所述第一循环回路中循环使用。在另一实施例中，也可以省略所述第一冷却设备116，并引入开放水源，从而实现所述第一管束式换热器112中水的循环。此外，所述第一冷却设备116是封闭式冷却塔时，也可以在所述第一循环回路中引入补水管路，以便对所述第一循环回路进行补水。
可以理解，所述第一冷却设备116和第一循环泵118也可以通过管道设置在所述外壳101的外部。
请进一步参阅图4，在一实施例中，所述第三区130中还可设置有第三冷却设备136和第三循环泵138。所述第二管束式换热器132、所述第三冷却设备136和所述第三循环泵138可依次连接形成第三循环回路。所述第三区130中设备的设置方式与所述第一区110类似，在此不再赘述。
所述第一管束式换热器112和/或所述第二管束式换热器132的多个换热管的排列方式可以根据实际需要确定，可以顺排，也可以错排。
所述第一集水槽114中收集的初凝液水质较差，可在第一水处理装置(图未示)中单独进行处理。所述第三集水槽134中收集的深凝液水质较好，可以在临海临江的地域直接排放，或者不经处理直接回收使用。
请进一步参阅图3，在一实施例中，所述第二区120中还设置有第二循环泵128，所述第二循环泵128可分别与所述第二集液槽124和所述喷淋设备122连通。在本实施例中，由于烟气中初期价带的水质较差的液滴已经被所述第一集液槽114收集，所述第二集液槽124中收集的混凝液质量较好，且量较大，可以通过所述第二循环泵128重新回到所述喷淋设备122中进行循环，在循环一定时间后，可打开与第二水处理装置(图未示)连接的阀门，使冷凝水进入第二水处理装置中进行处理。所述第二集液槽124与所述第二循环泵128之间还可以设置有第二冷却装置126，例如第二封闭式冷却塔，以便对来自所述第二集液槽124中的混凝液进行冷却。此外，还可定期对所述第二集液槽124中的混凝液进行处理，以保证所述混凝液的水质。例如，可定期在所述第二集液槽124中加入化学处理剂以便净化所述混凝液。
在一实施例中，所述喷淋设备122可包括多个喷头，所述多个喷头可在所述第二区120内呈阵列式分布，以便在所述第二区120内进行高效地换热，提高所述处理装置100的整体换热效率。所述多个喷头的喷射方向可以相同，也可以不同。在一实施例中，所述多个喷头的喷射方向朝向所述第一区110，且所述喷射方向与所述水平方向X之间具有30°至70°的夹角，这样设置可以获得较高的换热效率和冷凝效果。在一实施例中，所述喷头能够喷淋直径为40μm至80μm的液滴。
在一实施例中，在所述第三区130与所述烟气出口103之间还设置有第四区140。所述第四区140中可设置有电捕集器和/或除雾装置142，从而对所述烟气中的水分进行进一步脱除。所述第三集水槽134可同时设置在所述第二管束式换热器132与所述电捕集器和/或除雾装置142的下方，从而将所述第二区120和所述第四区140中凝结的凝结液收集在一起进行统一处理。
可以理解，在其他实施例中，也可以设置多个间接换热区(例如第一区110)和多个直接换热区(例如第二区120)，所述多个间接换热区和所述多个直接换热区可依次交错排列，从而实现间接换热和直接换热的协同配合，有效脱除烟气内的可凝颗粒物和水分。
本发明还提供一种燃煤烟气处理系统，所述燃煤烟气处理系统可包括前置装置和所述处理装置100。所述前置装置可设置在所述燃煤烟气处理系统的入口端，对所述燃煤烟气中的SO2、NOx等常规污染物进行处理。所述处理装置100可设置在所述燃煤烟气处理系统的排放端，经所述处理装置100处理的烟气可直接排放到大气中。
在一实施例中，所述前置装置可包括脱硫设备，经所述脱硫设备处理后的烟气携带有大量的水汽，所述脱硫设备的烟气出口可以与所述处理装置100的烟气入口102连接，从而实现对燃煤烟气中凝结颗粒物和水分的脱除。
本发明还提供一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理方法，包括使用所述处理装置100处理烟气。具体地，使所述烟气从入口102流入，并依次流经所述第一区110、所述第二区120和所述第三区130后，再从所述出口103流出。本发明通过使用间接换热和直接换热相结合的方法对所述烟气中的可凝结颗粒物和水分进行冷凝，不仅能够有效地脱除烟气中的可凝结颗粒物和水分，而且能够实现对凝结废液的分质分级回收处理，最终减少甚至消除石膏雨、“湿烟羽”现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理装置，其特征在于，具有一外壳，所述外壳中沿水平方向依次设置有相互连通的第一区、第二区和第三区，其中，
所述第一区中设置有第一管束式换热器和位于所述第一管束式换热器下方的第一集液槽；
所述第二区中设置有喷淋设备和位于所述喷淋设备下方的第二集液槽；以及
所述第三区中设置有第二管束式换热器和位于所述第二管束式换热器下方的第三集液槽。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，还包括第二循环泵和第二冷却器，所述第二集液槽、所述第二冷却器、所述第二循环泵和所述喷淋设备依次连通。
3.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述喷淋设备包括喷头，所述喷头的喷射方向朝向所述第一区，且所述喷射方向与所述水平方向之间具有30°至70°的夹角。
4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述喷头能够喷淋出直径为40μm至80μm的液滴。
5.根据权利要求3或4所述的处理装置，其特征在于，所述喷头的数量为多个，多个所述喷头在所述第二区内呈阵列式分布。
6.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述外壳的底部设置第一集液槽、所述第二集液槽和所述第三集液槽。
7.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，还包括第一冷却设备和第一循环泵，所述第一管束式换热器、所述第一冷却设备和所述第一循环泵依次连接并形成第一循环回路；和/或
还包括第三冷却设备和第三循环泵，所述第二管束式换热器、所述第三冷却设备和所述第三循环泵依次连接并形成第二循环回路。
8.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述外壳沿所述水平方向具有相对设置的烟气入口和烟气出口，在所述第三区与所述烟气出口之间还具有第四区，所述第四区中设置有电捕集器或除雾器。
9.一种燃煤烟气处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的处理装置，所述处理装置设置于所述燃煤烟气处理系统的烟气排放通道内。
10.一种烟气中可凝结颗粒物和水分的处理方法，包括使用如权利要求1至8任一项所述的处理装置处理烟气，其中，所述烟气依次流经所述第一区、所述第二区和所述第三区进行处理。
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