CN110285439A - 烟气处理方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟气处理方法及其装置，其包括锅炉、空气预热器、暖风器、静电除尘器、脱硫塔，还设有复叠式热功转换系统，锅炉与空气预热器连接，空气预热器与暖风器连接，暖风器与复叠式热功转换系统连接，复叠式热功转换系统与脱硫塔连接，脱硫塔上设有烟气换热器，烟气换热器与静电除尘器连接，静电除尘器与空气预热器连接。其解决了现有烟气处理方法耗水量大、经济效益差、烟气中有害物质处理不彻底，设备结构繁琐、成本较高、占用空间大的技术问题。可广泛应用于烟气的处理中。

Description

烟气处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种能源环保利用，特别是涉及一种烟气处理方法及其装置。
背景技术
燃煤电厂产生的烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分气态水和污染物会发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度以及SO3气溶胶发生光化学反应等原因发生颜色的细微变化，形成“有色烟羽”。通常为白色、灰白色或淡蓝色。随着环境治理工作的深入，消除烟囱冒白烟已成为发电企业急需解决的问题。
目前对于烟囱白烟的处理较多采用的是湿法脱硫烟气消白的处理方法，在脱硫过程中，对电厂运行经济性有较大影响的是脱硫系统的厂用电率和整个脱硫装置用水量，尤其是对于缺水地区建设的空冷机组，脱硫装置的用水量水平决定了全电厂用水量的高低。对于我国西部缺水地区，机组脱硫装置用水量水平将是电厂运行标志性的性能指标之一，采取某些措施使得烟气带走的水蒸气含量降低，将对整个电厂的水资源节约起到重要作用。
在湿法脱硫过程中，脱硫除雾器不能有效去除烟气中小于22μm的雾滴，而雾化后的石灰石浆液经碰撞后会产生少量直径在15μm左右的雾滴，因此，烟气中会不可避免的携带石膏浆液，石膏浆液与SO3形成的硫酸气溶胶会在大气形成PM2.5，导致雾霾现象加重，如果形成石膏雨则会对周边居民生活及电厂生活生产产生不良影响。
另外，现有烟气处理设备多采用两个换热器对烟气进行换热，结构繁琐，成本较高，占用空间大，都给烟气处理带来了诸多不便。
如图1所示，现有技术的烟气处理装置包括I号换热器1、II号换热器5、脱硫塔2、低温水管3、高温水管4，设备中设有两个换热器，并且需要大量的循环水补给才能保障换热效果，在此过程中，由于脱硫塔中烟气温度与喷淋浆液温度接近，烟气中的颗粒等有害物质无法得到净化，整个设备体积庞大，占用面积大，造价高，不具备普及的社会价值和经济价值。
发明内容
本发明针对现有烟气处理方法耗水量大、经济效益差、烟气中有害物质处理不彻底，设备结构繁琐、成本较高、占用空间大的技术问题，提供一种能够只需少量的循环水、设备结构简单、成本低、烟气处理效果好的烟气处理方法及其装置。
为此，本发明的技术方案是，一种烟气处理装置，包括锅炉、空气预热器、暖风器、静电除尘器、脱硫塔，还设有复叠式热功转换系统，复叠式热功转换系统与脱硫塔连接，脱硫塔上设有烟气换热器。
优选的，锅炉与空气预热器连接，空气预热器与暖风器连接，暖风器与复叠式热功转换系统连接，烟气换热器与静电除尘器连接，静电除尘器与空气预热器连接。
优选的，锅炉与空气预热器之间设有烟气管I，静电除尘器与空气预热器之间设有烟气管II，烟气换热器与静电除尘器之间设有烟气管III，烟气管III上设有引风机，烟气换热器和脱硫塔顶端之间设有烟气管IV，烟气换热器和脱硫塔下部设有烟气回管，烟气换热器上还设有烟气排放管，暖风器上设有空气管I，空气预热器与暖风器之间设有空气管II，空气预热器与锅炉之间设有空气管III，空气管III上设有鼓风机。
优选的，暖风器与复叠式热功转换系统之间通过供水管和回水管连接，供水管上设有供水循环泵。
优选的，复叠式热功转换系统与脱硫塔之间设有浆液换热管I和浆液换热管II，浆液换热管I上设有浆液循环泵，浆液换热管II上设有喷淋管。
优选的，空气预热器采用蜂窝式换热器，烟气换热器采用蜂窝式换热器。
一种烟气处理方法，具体步骤如下：
(1)锅炉中产生的烟气进入空气预热器，大气中的空气通过暖风器升温后再进入空气预热器，烟气和空气在空气预热器中进行热交换，热交换后的烟气进入静电除尘器进行除尘，除尘后的烟气在引风机的作用下通过烟气管III进入烟气换热器；
(2)脱硫塔底端的浆液在浆液循环泵的作用下进入复叠式热功转换系统，复叠式热功转换系统与暖风器之间的回水管和供水管为水循环管路，水循环管路中的水在复叠式热功转换系统中与浆液进行热交换，使水温升高，浆液温度降低，降温后的浆液通过浆液换热管II进入喷淋管对脱硫塔内的烟气进行喷淋，喷淋后的烟气通过烟气管IV进入烟气换热器；
(3)在烟气换热器中，步骤(1)产生的烟气和步骤(2)产生的烟气进行热交换，热交换后，烟气管III中的烟气通过烟气回管进入脱硫塔，烟气管IV中的烟气通过烟气排放管进入烟囱排到大气中。
优选的，浆液在复叠式热功转换系统中进行梯级换热。
优选的，在暖风器中，通过复叠式热功转换系统提供的水与空气进行热交换，提高空气的温度。
优选的，空气预热器中热交换后的空气在鼓风机的作用下进入锅炉。
优选的，经过换热后进行喷淋的浆液温度与脱硫塔内烟气温差设定在20℃-45℃，通过调整浆液在复叠式热功转换系统内的换热级数来控制温差，烟气排放管中的烟气温度控制在40℃-60℃。
本发明有益效果是：
(1)通过采用复叠式热功转换系统，对浆液进行梯级换热，充分降低浆液温度，使浆液与被喷淋烟气产生足够的温差，采用降温后的浆液对烟气进行喷淋，能够高效脱除烟气中的细颗粒物、可凝结颗粒物，提高烟气的净化效率；
(2)整个系统在运行过程中，释放的热量在系统内部被有效利用，不需要持续引入大量的循环水，节约了水资源，降低了运行成本，并且烟气净化效果好，极大地提高了烟气余热回收效率和消白效果；
(3)通过采用静电除尘器对的烟气除尘，降低了烟气中有害物质含量，提高了烟气处理效率；
(4)空气预热器采用蜂窝式换热器，烟气换热器采用蜂窝式换热器，蜂窝式换热器密封效果好，换热效率高，极大的提高了系统的使用效率；
(5)烟气排放管内的烟气温度控制在40℃-60℃，既保证了不会因为温度过低而粘结在设备上造成设备腐蚀，还能保证热量的充分利用，
避免热量的大量流失；
(6)经过换热后进行喷淋的浆液温度与脱硫塔内烟气温差设定在20℃-45℃，既能有足够的温差使烟气中的杂质颗粒得到净化，还能保证复叠式热功转换系统的换热效率和运行成本；
(7)烟气处理装置整体结构简单，体积小，占用面积小，制造成本低，运行成本低，烟气中的热量得到充分的利用，烟气中的杂质得到充分净化，具有极大的经济和社会效益。
附图说明
图1是背景技术示意图；
图2是本发明实施例的结构示意图。
图中符号说明：
1.I号换热器；2.脱硫塔；3.低温水管；4.II号换热器；5.高温水管；6.锅炉；7.空气管III；8.烟气管I；9.空气管II；10.暖风器；11.空气管I；12.供水管；13.回水管；14.烟气管III；15.供水循环泵；16.浆液换热管II；17.喷淋管；18.烟气管IV；19.烟气换热器；20.烟气排放管；21.鼓风机；22.空气预热器；23.烟气管II；24.静电除尘器；25.引风机；26.复叠式热功转换系统；27.浆液循环泵；28.浆液换热管I；29.脱硫塔；30.烟气回管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图2所示，一种烟气处理装置，包括锅炉6、空气预热器22、暖风器10、静电除尘器24、脱硫塔29，还设有复叠式热功转换系统26，复叠式热功转换系统26包括废集水箱、废水箱、一效多介质换热器、二效多介质换热器、热泵机组、热水箱、清水源和冷污水源，该系统引用CN108716771A(申请日：20180607)工业废水余热复叠热功转换装置及方法。
空气预热器22采用蜂窝式换热器，锅炉1与空气预热器22之间设有烟气管I 8，静电除尘器24与空气预热器22之间设有烟气管II 23，脱硫塔29上设有烟气换热器19，烟气换热器19采用蜂窝式换热器，蜂窝式换热器密封效果好，换热效率高，极大的提高了系统的使用效率。
烟气换热器19与静电除尘器24之间设有烟气管III 14，烟气管III 14上设有引风机25，烟气换热器19和脱硫塔29顶端之间设有烟气管IV 18，烟气换热器19和脱硫塔29下部设有烟气回管30，烟气换热器19上还设有烟气排放管20。
暖风器10上设有空气管I 11，空气预热器22与暖风器10之间设有空气管II 9，空气预热器22与锅炉1之间还设有空气管III 7，空气管III 7上设有鼓风机21。
暖风器10与复叠式热功转换系统26之间通过供水管12和回水管13连接，供水管12上设有供水循环泵15，复叠式热功转换系统26与脱硫塔29之间设有浆液换热管I 28和浆液换热管II 16，浆液换热管I 28上设有浆液循环泵27，浆液换热管II 16上设有喷淋管17。
一种烟气处理方法，具体步骤如下：
(1)锅炉1中产生的烟气进入空气预热器22，大气中的空气通过暖风器10升温后再进入空气预热器22，烟气和空气在空气预热器22中进行热交换，热交换后的空气在鼓风机21的作用下进入锅炉1，热交换后的烟气进入静电除尘器24进行除尘，通过采用静电除尘器对的烟气除尘，降低了烟气中有害物质含量，提高了烟气处理效率，除尘后的烟气在引风机25的作用下通过烟气管III 14进入烟气换热器19；
(2)脱硫塔29底端的浆液在浆液循环泵27的作用下进入复叠式热功转换系统26，复叠式热功转换系统26与暖风器10之间的回水管13和供水管12为水循环管路，水循环管路中的水在复叠式热功转换系统26中与浆液进行热交换，使水温升高，升温后的水在暖风器10中与空气进行热交换，提高空气的温度；
浆液在复叠式热功转换系统26中进行梯级换热，降温后的浆液通过浆液换热管II16进入喷淋管17对脱硫塔29内的烟气进行喷淋，通过采用复叠式热功转换系统26对浆液进行梯级换热，充分降低浆液温度，使浆液与被喷淋烟气产生足够的温差，采用降温后的浆液对烟气进行喷淋，能够高效脱除烟气中的细颗粒物、可凝结颗粒物，提高烟气的净化效率。喷淋后的得到净化的烟气通过烟气管IV 18进入烟气换热器19；
(3)在烟气换热器19中，步骤(1)产生的烟气和步骤(2)产生的烟气进行热交换，热交换后，烟气管III 14中的烟气通过烟气回管30进入脱硫塔29，烟气管IV 18中的烟气通过烟气排放管20进入烟囱排到大气中。
整套装置结构简单，体积小，占用面积小，制造成本低，运行成本低，整个系统在运行过程中，释放的热量在系统内部被有效利用，不需要持续引入大量的循环水，节约了水资源，降低了运行成本，并且烟气净化效果好，烟气中的杂质得到充分净化，提高了烟气余热回收效率和消白效果，具有极大的经济和社会效益。
应用以上烟气处理方法及装置，锅炉1中排出的烟气146℃，进入到空气预热器22中，空气预热器22采用蜂窝式换热器，同时20℃的空气经过暖风器10升温至50℃，进入空气预热器22中与146℃烟气进行热交换，控制空气和烟气的体积比，可以得到90℃烟气和90℃空气，90℃的空气在鼓风机25的作用下进入锅炉1中，避免了锅炉1内的热能损失，90℃空气经过静电除尘器24除尘，对其中的粉尘进行初步净化，烟气温度的降低也对引风机25起到了一定的保护作用，经过引风机25的烟气温度达到了80℃。
脱硫塔中45℃浆液经过复叠式热功转换系统26进行梯级换热，最终获得20℃的浆液，对脱硫塔29内50℃的烟气进行喷淋，由于温差加大，浆液温度较低，喷淋使得烟气温度迅速下降至30℃，并且将烟气中的杂质颗粒进一步净化，净化后的30℃的烟气与引风机25出来的80℃烟气在烟气换热器19中按照一定比例进行换热，获得净化后的50℃烟气进入烟囱，排至大气，获得50℃未净化的烟气通过烟气回管30进入脱硫塔29进行喷淋净化。
在复叠式热功转换系统26与暖风器10之间的水循环管路中，60℃的水经过供水管12进入暖风器10，与20℃空气热交换后温度降至50℃，经过回水管13进入复叠式热功转换系统26，通过与浆液换热温度得到提高，在供水循环泵15的作用下再次进入供水管12中循环。
通过以上过程证明，锅炉中的烟气经过以上系统处理后，烟气通过20℃浆液喷淋成分接近蒸汽冷凝水，不会对大气环境造成污染，并且由于烟气排放温度在50℃，不会因为温度过低导致烟气粘结在设备上，避免了对设备造成腐蚀。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (10)

1.一种烟气处理装置，设有锅炉、脱硫塔，其特征在于，还设有复叠式热功转换系统，所述复叠式热功转换系统与所述脱硫塔连接，所述脱硫塔上设有烟气换热器。
2.根据权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气处理装置还设有空气预热器、静电除尘器、暖风器，所述锅炉与所述空气预热器连接，所述空气预热器与所述暖风器连接，所述暖风器与所述复叠式热功转换系统连接，所述烟气换热器与所述静电除尘器连接，所述静电除尘器与所述空气预热器连接。
3.根据权利要求2所述的烟气处理装置，其特征在于，所述锅炉与所述空气预热器之间设有烟气管I，所述静电除尘器与所述空气预热器之间设有烟气管II，所述烟气换热器与所述静电除尘器之间设有烟气管III，所述烟气管III上设有引风机，所述烟气换热器和所述脱硫塔顶端之间设有烟气管IV，所述烟气换热器和所述脱硫塔下部设有烟气回管，所述烟气换热器上还设有烟气排放管；所述暖风器上设有空气管I，所述空气预热器与所述暖风器之间设有空气管II，所述空气预热器与所述锅炉之间设有空气管III，所述空气管III上设有鼓风机。
4.根据权利要求2所述的烟气处理装置，其特征在于，所述暖风器与所述复叠式热功转换系统之间通过供水管和回水管连接，所述供水管上设有供水循环泵。
5.根据权利要求2所述的烟气处理装置，其特征在于，所述复叠式热功转换系统与所述脱硫塔之间设有浆液换热管I和浆液换热管II，所述浆液换热管I上设有浆液循环泵，所述浆液换热管II上设有喷淋管。
6.一种烟气处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)锅炉中产生的烟气进入空气预热器，大气中的空气通过暖风器升温后再进入空气预热器，烟气和空气在空气预热器中进行热交换，热交换后的烟气进入静电除尘器进行除尘，除尘后的烟气在引风机的作用下通过烟气管III进入烟气换热器；
(2)脱硫塔底端的浆液在浆液循环泵的作用下进入复叠式热功转换系统，复叠式热功转换系统与暖风器之间的回水管和供水管为水循环管路，水循环管路中的水在复叠式热功转换系统中与浆液进行热交换，使水温升高，浆液温度降低，降温后的浆液通过浆液换热管II进入喷淋管对脱硫塔内的烟气进行喷淋，喷淋后的烟气通过烟气管IV进入烟气换热器；
(3)在烟气换热器中，步骤(1)产生的烟气和步骤(2)产生的烟气进行热交换，热交换后，烟气管III中的烟气通过烟气回管进入脱硫塔，烟气管IV中的烟气通过烟气排放管进入烟囱排到大气中。
7.根据权利要求6所述的烟气处理方法，其特征在于，浆液在复叠式热功转换系统中进行梯级换热。
8.根据权利要求6所述的烟气处理方法，其特征在于，在暖风器中，通过复叠式热功转换系统提供的水与空气进行热交换使空气的温度升高。
9.根据权利要求6所述的烟气处理方法，其特征在于，空气预热器中热交换后的空气在鼓风机的作用下进入锅炉。
10.根据权利要求6所述的烟气处理方法，其特征在于，经过换热后进行喷淋的浆液温度与脱硫塔内烟气温差设定在20℃-45℃，通过调整浆液在复叠式热功转换系统内的换热级数来控制温差，烟气排放管中的烟气温度控制在40℃-60℃。
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