CN109939557A - 协同消除有色烟羽的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种协同消除有色烟羽的系统及其方法，属于环保领域，以解决目前消除有色烟羽的方式存在的烟道阻力大，运行和投资成本高，换热器换热效率低，破坏脱硫塔水平衡及只能解决视觉污染等问题。锅炉的烟气出口依次与脱硫塔、烟气冷凝器、蒸汽再热器和烟囱连接；脱硫塔的浆液出口经浆液循环泵和浆液冷却器流回脱硫塔浆液喷淋层的浆液入口；冷却塔/机力通风塔的循环冷却水经冷却水循环泵和烟气冷凝器流回冷却塔/机力通风塔；蒸汽再热器的蒸汽入口与蒸汽源连接，蒸汽再热器的凝结水出口与凝结水系统连接；冷凝水收集器与烟气冷凝器的底部连接，烟气冷凝器中的冷凝水进入冷凝水收集器，冷凝水收集器的冷凝水出口与冷凝水储罐连接。

Description

协同消除有色烟羽的系统及其方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种协同消除有色烟羽的系统及其方法。

背景技术

目前烟气的脱硫大多采用湿法脱硫工艺，经湿法脱硫后为45～55℃的饱和湿烟气，在进入温度较低的环境空气中扩散时，烟气中的水蒸气会凝结形成小液滴，小液滴对光线产生折射、散射作用，从而使烟囱出口呈现白色或者灰色的有色烟羽。有色烟羽中含有脱硫剂、SO₃、酸雾气溶胶、逃逸氨、可溶性盐、重金属及有机组分，这些污染物不仅是PM2.5细颗粒的重要组成成分，还对其生成和二次转化存在“贡献”。由此可见，对有色烟羽的治理不仅是减轻“白烟”这种视觉污染，其核心更在于控制烟气中的污染物排放。

传统的视觉上消除有色烟羽的方法是利用烟气余热加热脱硫后烟气，即烟气再热。然而传统的GGH(Gas-Gas-Heater，烟气换热器)技术由于存在堵塞、泄露等问题，逐步被弃用。水媒式MGGH(Mitsubishi Gas-Gas Heater，)技术相对GGH技术的堵塞、泄漏问题得到了一定程度的改善，但是依然存在烟道阻力大，运行成本高等问题。烟道阻力大通常存在引风机出力不够用，不仅需要同步进行引风机改造，造成投资成本高，经济性差。另外，GGH和MGGH技术均采用降低相对湿度的方法来消除有色烟羽，这种方式不仅只能解决视觉污染，无法协同脱除烟气中的污染物，而且存在换热器换热效率低及破坏脱硫塔水平衡等问题。

发明内容

为解决目前消除有色烟羽的方式存在的烟道阻力大，运行和投资成本高，换热器换热效率低，破坏脱硫塔水平衡及只能解决视觉污染等技术问题，本发明提供一种协同消除有色烟羽的系统及其方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种协同消除有色烟羽的系统，其包括脱硫塔、浆液冷却器、浆液循环泵、烟气冷凝器、冷凝水收集器、冷却水循环泵、冷却塔/机力通风塔、蒸汽再热器、烟囱、冷凝水储罐和凝结水系统，其中：所述脱硫塔的烟气入口与锅炉的烟气出口连接，脱硫塔的烟气出口与烟气冷凝器的烟气入口连接，烟气冷凝器的烟气出口与蒸汽再热器的烟气入口连接，蒸汽再热器的烟气出口与烟囱的烟气入口连接；脱硫塔的浆液出口与浆液循环泵的浆液入口连接，浆液循环泵的浆液出口与浆液冷却器的浆液入口连接，浆液冷却器的浆液出口与脱硫塔浆液喷淋层的浆液入口连接；冷却塔/机力通风塔的循环冷却水出口与冷却水循环泵的循环冷却水入口连接，冷却水循环泵的循环冷却水出口与烟气冷凝器的循环冷却水入口连接，烟气冷凝器的循环冷却水出口与浆液冷却器的循环冷却水入口连接，浆液冷却器的循环冷却水出口与冷却塔/机力通风塔的循环冷却水入口连接；蒸汽再热器的蒸汽入口与蒸汽源连接，蒸汽再热器的凝结水出口与凝结水系统连接；冷凝水收集器与烟气冷凝器的底部连接，烟气冷凝器中的冷凝水进入冷凝水收集器，冷凝水收集器的冷凝水出口与冷凝水储罐连接。

可选地，协同消除有色烟羽的系统还包括除雾器，除雾器与烟气冷凝器的烟气出口连接，除雾器的冷凝水进入冷凝水收集器。

可选地，协同消除有色烟羽的系统还包括湿式电除尘器，湿式电除尘器的烟气入口与烟气冷凝器的烟气出口连接，湿式电除尘器的烟气出口与蒸汽再热器的烟气入口连接。

可选地，所述浆液冷却器为单程宽通道板式换热器或者单程管壳式换热器。

可选地，所述烟气冷凝器为金属光管换热器或者氟塑料换热器，所述金属光管换热器采用蛇形水平布置或垂直布置，所述氟塑料换热器采用垂直吊装布置。

可选地，所述脱硫塔为空塔喷淋型脱硫塔。

可选地，所述冷却水循环泵的循环冷却水出口还与浆液冷却器的循环冷却水入口连接，且冷却水循环泵的循环冷却水出口与浆液冷却器的循环冷却水入口之间的管路上设置有阀门。

一种上述协同消除有色烟羽的系统协同消除有色烟羽的方法，其包括如下步骤：

S1，从脱硫塔的浆液出口流出的温度为45-54℃的浆液在浆液循环泵的作用下进入浆液冷却器，在浆液冷却器与从烟气冷凝器流出的循环冷却水进行热交换；

S2，当浆液冷却器中的浆液冷却至43-47℃时，冷却后的浆液从脱硫塔浆液喷淋层的浆液入口进入脱硫塔，并在脱硫塔中与其中的烟气进行换热，得到44-48℃的饱和湿烟气；

S3，从脱硫塔出来的饱和湿烟气进入烟气冷凝器，同时从冷却塔/机力通风塔出来的14-32℃的循环冷却水在冷却水循环泵的作用下进入烟气冷凝器，饱和湿烟气与循环冷却水在烟气冷凝器中换热使烟气的温度降至40-45℃、烟气含湿量降低至7.2％-9.5％后进入蒸汽再热器，换热过程产生的冷凝水进入冷凝水收集器收集后排出至冷凝水储罐中，热量交换后的30-40℃的循环冷却水流回冷却塔/机力通风塔；

S4，烟气在蒸汽再热器的作用下升温至50-75℃后从烟囱排出。

本发明的有益效果是：

通过设置浆液冷却器、烟气冷凝器和冷却塔/机力通风塔等结构，使得本发明实现了浆液冷凝与烟气冷凝相结合的烟气冷凝工艺，该浆液冷凝与烟气冷凝相结合的烟气冷凝工艺结合了浆液冷却器液-液传热效率高、换热面积小、成本低、烟气侧无阻力和烟气冷凝可以实现冷凝水回收、不破坏脱硫塔水平衡、污染物脱除效率高的优势，因此，本发明具有污染物脱硫效率高、烟气侧阻力增加小、无需进行引风机改造、不破坏脱硫塔水平衡、整体换热效率高、改造成本低等优势。本发明中的烟气冷凝由浆液冷却与烟气直接冷凝组成，在不破坏水平衡的前提下，灵活调整浆液冷却器和烟气冷凝器之间的冷凝负荷，能够实现投资、运营成本最低化。本发明经浆液冷却器进行浆液冷却后浆液蒸发量降低，脱硫塔补水量下降，通过浆液冷却负荷的大小调整，可以实现脱硫塔零补水。同时，烟气冷凝器通过降低烟气温度，实现烟气中水蒸气的冷凝，通过冷凝水收集器实现冷凝水的回收，因此，本发明可以实现节水的目的。本发明中浆液冷却器降低了循环浆液的温度，进而降低脱硫塔的烟气出口所出的烟气的含湿量，携带的微量污染物也同样减少；另外，脱硫塔的烟气出口的烟气中微量污染物大多以凝结核的形式存在，可以作为饱和湿烟气冷凝过程中的凝结核，因此，烟气冷凝过程中微量污染物随冷凝水进入液相，微量污染物得到了有效脱除，在浆液冷却和烟气冷凝的过程中实现微量污染物的脱除。本发明中烟气先后与冷却的浆液、循环冷却水进行热交换后，烟气温度和含湿量均降低，经蒸汽再热器再热后烟气温度升高，烟气相对湿度大幅下降，最终实现了有色烟羽视觉污染的消除。

综上，与背景技术相比，本发明具有烟道阻力小，无须进行引风机改造，运行和投资成本低，换热效率高，不破坏脱硫塔水平衡，在消除视觉污染的同时能够消除有色烟羽中的污染物等优点，可广泛应用于燃煤锅炉烟气深度净化、节水等领域中。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意图。

图2是本发明中烟气冷凝器与冷凝水收集器和除雾器之间的连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本实施例中的协同消除有色烟羽的系统，其包括脱硫塔1、浆液冷却器2、浆液循环泵3、烟气冷凝器4、冷凝水收集器5、冷却水循环泵6、冷却塔/机力通风塔8、蒸汽再热器9、烟囱10、冷凝水储罐11和凝结水系统12，其中：所述脱硫塔1的烟气入口与锅炉的烟气出口连接，脱硫塔1的烟气出口与烟气冷凝器4的烟气入口连接，烟气冷凝器4的烟气出口与蒸汽再热器9的烟气入口连接，蒸汽再热器9的烟气出口与烟囱10的烟气入口连接；脱硫塔1的浆液出口与浆液循环泵3的浆液入口连接，浆液循环泵3的浆液出口与浆液冷却器2的浆液入口连接，浆液冷却器2的浆液出口与脱硫塔1浆液喷淋层的浆液入口连接；冷却塔/机力通风塔8的循环冷却水出口与冷却水循环泵6的循环冷却水入口连接，冷却水循环泵6的循环冷却水出口与烟气冷凝器4的循环冷却水入口连接，烟气冷凝器4的循环冷却水出口与浆液冷却器2的循环冷却水入口连接，浆液冷却器2的循环冷却水出口与冷却塔/机力通风塔8的循环冷却水入口连接；蒸汽再热器9的蒸汽入口与蒸汽源连接，蒸汽再热器9的凝结水出口与凝结水系统12连接；冷凝水收集器5与烟气冷凝器4的底部连接，烟气冷凝器4中的冷凝水进入冷凝水收集器5，冷凝水收集器5的冷凝水出口与冷凝水储罐11连接。

其中，锅炉为电厂或供暖系统中的锅炉。凝结水系统17也是电厂等系统中原有的设备。

可选地，如图2所示，该协同消除有色烟羽的系统还包括除雾器7，除雾器7与烟气冷凝器4的烟气出口连接，除雾器7的冷凝水进入冷凝水收集器5。除雾器7用于补集烟气冷凝器4的烟气出口所出的烟气中夹带的液滴，除雾器7补集的液滴最终流入冷凝水收集器5中，随冷凝水一并排出至冷凝水储罐11中。

可选地，该协同消除有色烟羽的系统还包括湿式电除尘器，湿式电除尘器的烟气入口与烟气冷凝器4的烟气出口连接，湿式电除尘器的烟气出口与蒸汽再热器9的烟气入口连接。

其中，所述浆液冷却器2为单程宽通道板式换热器或者单程管壳式换热器；所述烟气冷凝器4为金属光管换热器或者氟塑料换热器，所述金属光管换热器采用蛇形水平布置或垂直布置，所述氟塑料换热器采用垂直吊装布置；所述脱硫塔1为空塔喷淋型脱硫塔，脱硫塔1主要用于脱除烟气中的SO₂,，同时也可以脱除部分SO₃。

可选地，所述冷却水循环泵6的循环冷却水出口还与浆液冷却器2的循环冷却水入口连接，且冷却水循环泵6的循环冷却水出口与浆液冷却器2的循环冷却水入口之间的管路上设置有阀门。通过设置阀门，以灵活调节进入浆液冷却器2中的循环冷却水的水温，提高冷凝效率，优化烟气冷凝效果，强化有色烟羽消除程度。

上述协同消除有色烟羽的系统协同消除有色烟羽的方法，包括如下步骤S1至S4：

S1，从脱硫塔1的浆液出口流出的温度为45-54℃的浆液在浆液循环泵3的作用下进入浆液冷却器2，在浆液冷却器2与从烟气冷凝器4流出的循环冷却水进行热交换。

S2，当浆液冷却器2中的浆液冷却至43-47℃时，冷却后的浆液从脱硫塔1浆液喷淋层的浆液入口进入脱硫塔1，并在脱硫塔1中与其中的烟气进行换热，得到44-48℃的饱和湿烟气。

S3，从脱硫塔1出来的饱和湿烟气进入烟气冷凝器4，同时从冷却塔/机力通风塔8出来的14-32℃的循环冷却水在冷却水循环泵6的作用下进入烟气冷凝器4，饱和湿烟气与循环冷却水在烟气冷凝器4中换热使烟气的温度降至40-45℃、烟气含湿量降低至7.2％-9.5％后进入蒸汽再热器9，换热过程产生的冷凝水进入冷凝水收集器5收集后排出至冷凝水储罐11中，热量交换后的30-40℃的循环冷却水流回冷却塔/机力通风塔8。

本发明实施例中的循环冷却水先后经过烟气冷凝器4和浆液冷却器2，由于烟气冷凝器4属于气-液换热，传热系数低，浆液冷却器2属于液-液换热，传热系数大，所以循环冷却水首先经过烟气冷凝器4，之后经过浆液冷却器2，整体换热器面积较小，能够减小换热成本。

S4，烟气在蒸汽再热器9的作用下升温至50-75℃后从烟囱10排出。

优选地，本发明所述的协同消除有色烟羽的方法，在具体实施方式中，如果脱硫塔1的烟气出口出来的烟气温度本身低于46℃，则可以直接将烟气冷凝器4的循环冷却水出口与冷却塔/机力通风塔8的循环冷却水入口连接，而切断循环冷却水进入浆液冷却器2的通路，以避免对脱硫塔1的水平衡造成破坏。

优选地，本发明实施例所述的协同消除有色烟羽的方法，在具体实施方式中，如果重污染天气短时间内要求更高指标的有色烟羽消除，则可以通过降低脱硫塔1中原有的除雾器的冲洗频率，来降低烟气冷凝器4的冷却负荷，循环冷却水采取旁路形式部分进入浆液冷却器2，来提高浆液冷却器2的冷却负荷，将从烟气冷凝器4的烟气出口出来的烟气的温度降得更低，烟气含水量降得更小；同时，加大蒸汽再热器9的蒸汽供给量，提升进入烟囱10的烟气温度，达到更好的有色烟羽视觉污染消除的环保指标。

其中，本发明权利要求1所述浆液冷却器2与烟气冷凝器4可以灵活调整冷却负荷，调整负荷的过程中不破坏脱硫塔1的水平衡。

本发明实施例先通过浆液冷却器2降低脱硫塔1中饱和湿烟气的温度，然后通过烟气冷凝器4将饱和湿烟气中的部分水冷凝析出，在此过程中实现污染物的协同脱除。有色烟羽消除的核心是微量污染物的脱除，而烟气冷凝过程污染物协同脱除作用显著。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，包括脱硫塔(1)、浆液冷却器(2)、浆液循环泵(3)、烟气冷凝器(4)、冷凝水收集器(5)、冷却水循环泵(6)、冷却塔/机力通风塔(8)、蒸汽再热器(9)、烟囱(10)、冷凝水储罐(11)和凝结水系统(12)，其中：

所述脱硫塔(1)的烟气入口与锅炉的烟气出口连接，脱硫塔(1)的烟气出口与烟气冷凝器(4)的烟气入口连接，烟气冷凝器(4)的烟气出口与蒸汽再热器(9)的烟气入口连接，蒸汽再热器(9)的烟气出口与烟囱(10)的烟气入口连接；脱硫塔(1)的浆液出口与浆液循环泵(3)的浆液入口连接，浆液循环泵(3)的浆液出口与浆液冷却器(2)的浆液入口连接，浆液冷却器(2)的浆液出口与脱硫塔(1)浆液喷淋层的浆液入口连接；冷却塔/机力通风塔(8)的循环冷却水出口与冷却水循环泵(6)的循环冷却水入口连接，冷却水循环泵(6)的循环冷却水出口与烟气冷凝器(4)的循环冷却水入口连接，烟气冷凝器(4)的循环冷却水出口与浆液冷却器(2)的循环冷却水入口连接，浆液冷却器(2)的循环冷却水出口与冷却塔/机力通风塔(8)的循环冷却水入口连接；蒸汽再热器(9)的蒸汽入口与蒸汽源连接，蒸汽再热器(9)的凝结水出口与凝结水系统(12)连接；冷凝水收集器(5)与烟气冷凝器(4)的底部连接，烟气冷凝器(4)中的冷凝水进入冷凝水收集器(5)，冷凝水收集器(5)的冷凝水出口与冷凝水储罐(11)连接。

2.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，还包括除雾器(7)，除雾器(7)与烟气冷凝器(4)的烟气出口连接，除雾器(7)的冷凝水进入冷凝水收集器(5)。

3.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，还包括湿式电除尘器，湿式电除尘器的烟气入口与烟气冷凝器(4)的烟气出口连接，湿式电除尘器的烟气出口与蒸汽再热器(9)的烟气入口连接。

4.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，所述浆液冷却器(2)为单程宽通道板式换热器或者单程管壳式换热器。

5.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，所述烟气冷凝器(4)为金属光管换热器或者氟塑料换热器，所述金属光管换热器采用蛇形水平布置或垂直布置，所述氟塑料换热器采用垂直吊装布置。

6.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，所述脱硫塔(1)为空塔喷淋型脱硫塔。

7.根据权利要求1所述的协同消除有色烟羽的系统，其特征在于，所述冷却水循环泵(6)的循环冷却水出口还与浆液冷却器(2)的循环冷却水入口连接，且冷却水循环泵(6)的循环冷却水出口与浆液冷却器(2)的循环冷却水入口之间的管路上设置有阀门。

8.一种权利要求1至7中任一权利要求所述的协同消除有色烟羽的系统协同消除有色烟羽的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，从脱硫塔(1)的浆液出口流出的温度为45-54℃的浆液在浆液循环泵(3)的作用下进入浆液冷却器(2)，在浆液冷却器(2)与从烟气冷凝器(4)流出的循环冷却水进行热交换；

S2，当浆液冷却器(2)中的浆液冷却至43-47℃时，冷却后的浆液从脱硫塔(1)浆液喷淋层的浆液入口进入脱硫塔(1)，并在脱硫塔(1)中与其中的烟气进行换热，得到44-48℃的饱和湿烟气；

S3，从脱硫塔(1)出来的饱和湿烟气进入烟气冷凝器(4)，同时从冷却塔/机力通风塔(8)出来的14-32℃的循环冷却水在冷却水循环泵(6)的作用下进入烟气冷凝器(4)，饱和湿烟气与循环冷却水在烟气冷凝器(4)中换热使烟气的温度降至40-45℃、烟气含湿量降低至7.2％-9.5％后进入蒸汽再热器(9)，换热过程产生的冷凝水进入冷凝水收集器(5)收集后排出至冷凝水储罐(11)中，热量交换后的30-40℃的循环冷却水流回冷却塔/机力通风塔(8)；

S4，烟气在蒸汽再热器(9)的作用下升温至50-75℃后从烟囱(10)排出。