CN110433634A - 一种深度脱硫除尘以及消白烟装置及工艺 - Google Patents

一种深度脱硫除尘以及消白烟装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深度脱硫除尘以及消白烟装置及工艺，所述装置包括脱硫塔和一次风烟道，脱硫塔侧面连接进口烟道，顶部连接出口烟道，底部设有内塔釜，脱硫塔内位于烟气入口上方由下至上依次设置初次脱硫喷淋层和第一除雾器，初次脱硫喷淋层通过第一循环泵连接内塔釜，进口烟道内设有冷却器；出口烟道内沿烟气流向依次设有深度脱硫喷淋系统和第二除雾器；一次风烟道内设有再热器，再热器与冷却器连通形成循环；一次风烟道和出口烟道通过混风热气管道连接，混风热气管道输送一次风烟道内被再热器加热的气体至出口烟道内与经过第二除雾器的烟气混合后排放。

Description

一种深度脱硫除尘以及消白烟装置及工艺
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉烟气治理技术领域，具体涉及一种深度脱硫除尘以及消白烟装置及工艺。
背景技术
燃煤锅炉燃烧化石燃料产生的烟气中含有大量的二氧化硫以及细颗粒物，前者造成酸雨现象，后者会在烟囱排烟口形成气溶胶污染，造成雾霾现象，严重危害人类生存环境。针对日益严峻的大气污染形势，政府出台了越来越严格的排放标准。随着火电的超低排放推广，非电行业也面临超低改造，然而非电行业的烟气情况比火电更复杂，因此开发新的技术迫在眉睫。而且越来越严重的雾霾现象，直指白烟现象，故很多地方也出台相关规定，要消除白烟现象，降低视觉污染。
现阶段湿法脱硫占到已有投产的烟气脱硫装置的90％以上，针对超低排放脱硫效率一般要到98％以上，使用高硫煤的烟气脱硫效率要到99％以上。现阶段处理脱硫烟气的白烟的技术，一般都采用烟气再热的方法，将烟气加热到一定温度后排出，一是提升了烟气的抬升高度，二是解决饱和湿度温度，但是烟气湿度仍然很高，在一定的条件下仍然会出现白烟问题，而且此类方法在一定程度上增加了能耗，并且要么投资成本较高，要么运行成本较高，而且还伴随着其他问题。
针对脱硫问题，申请号为201611270122.8的专利文献公布了一种单塔双循环脱硫除尘装置及工艺，包括脱硫塔、塔内设置托盘孔板、粗脱硫喷淋器、气体再分布及集液层、精脱硫喷淋器、旋风除雾器和外塔釜。但该技术方案只是针对脱硫除尘，无法消除白烟。
针对上述问题，申请号为201710451922.8的专利文献公布了一种脱硫烟气超洁净除尘消白烟的装置和方法，包括湿式脱硫脱硫塔、冷却塔和循环水槽，脱硫塔的结构为下部是浆液池，一次向上烟气进口、喷淋层、脱硫除雾器、风帽、冷却喷淋区、除尘除雾器以及脱硫塔出口。这种形式在冷却喷淋区由于是雾化冷水降温，下端收集冷却水雾化颗粒较大，故造成冷却区需要较大的水量在比较大的空间才能充分降温，而且循环水量较大会导致降温的能耗较高。此外，利用混风的效果单纯的降低含湿量，这样烟气量要求较大。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种深度脱硫除尘以及消白烟装置，分为初步脱硫和深度脱硫两段，深度脱硫段通过降温冷凝耦合均匀喷射碱液或水，实现深度脱硫及除尘增效。同时，利用冷浆液降低烟气温度，使烟气中水汽冷凝，并通过高温气体混风加热实现水雾-烟气的相变，从而达到消白烟的目的。另外，原烟气通过冷却器降温，能够降低用水量，同时加热一次风，充分利用余热，达到节能目的。
一种深度脱硫除尘以及消白烟装置，包括脱硫塔和一次风烟道，所述脱硫塔侧面连接进口烟道，顶部连接出口烟道，底部设有内塔釜，所述脱硫塔内且位于烟气入口上方由下至上依次设置初次脱硫喷淋层和第一除雾器，初次脱硫喷淋层通过第一循环泵连接内塔釜，所述进口烟道内设有冷却器；
所述出口烟道内沿烟气流向依次设有深度脱硫喷淋系统和第二除雾器；
所述一次风烟道内设有再热器，再热器与所述冷却器连通形成循环；
所述一次风烟道和出口烟道通过混风热气管道连接，混风热气管道输送一次风烟道内被再热器加热的气体至出口烟道内与经过第二除雾器的烟气混合后排放。
烟气首先在进口烟道内经过冷却器降温后进入脱硫塔内，经初次脱硫喷淋层和第一除雾器初步脱硫除尘后，在出口烟道中经深度脱硫喷淋系统和第二除雾器深度脱硫除尘，最后与经过一次风烟道内的再热器加热的气体进行混风加热后排出，实现深度脱硫除尘以及消白烟的目的。
冷却器中的介质经烟气加热后输送至再热器中加热一次风烟道内的气体，降温的介质再次回流至冷却器中与烟气进行热交换，如此循环，实现进口烟道和一次风烟道的热交换。
一次风烟道中的气体经再热器加热后，一部分与深度脱硫除尘后的烟气混合，另外一部分烟气作为一次风进入空预器；或者一部分还可以作为二次风或者三次风；这样可以降低空预器的损耗热量，提高锅炉热效率，达到节能的效果。
作为优选，所述的与深度脱硫除尘后的烟气混合也可以是其他风源；
作为优选，所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置还包括相互连通形成循环的换热器和降温装置，所述出口烟道底部设有集液槽；
所述换热器的一端通过第二循环泵与集液槽连接，另一端与深度脱硫喷淋系统连接。
喷淋液经深度脱硫喷淋系统雾化喷出与烟气接触后，被集液槽收集，然后通过第二循环泵进入换热器中进行冷却，冷却后的喷淋液再回流至深度脱硫喷淋系统。换热器中的换热介质被喷淋液加热后输送至降温装置进行降温，然后再回流至换热器，如此循环。
进一步优选，所述的集液槽位于深度脱硫喷淋系统下方。
作为优选，所述换热器为液-液换热器。与液-气换热器相比，液-液换热器总的换热系数高很多，因此换热器较小，成本较低。
所述深度脱硫喷淋系统使用的喷淋液为碱液或水，优选为碱液，脱硫效率高。
所述深度脱硫喷淋系统使用的喷淋液为清液或固含量不大于1wt％的混合液。
所述一次风烟道内被再热器加热的气体为空气或经降温装置冷却的气体，或者为二者的混合气。
所述再热器采用碳钢制成，并且由于空气的粉尘含量极低以及没有腐蚀性，不会对再热器造成腐蚀以及堵塞，可以提高再热器使用寿命。
作为优选，所述的集液槽和第二循环泵之间设有缓冲罐，用于收集喷淋液和烟气中冷凝液化的水分。
进一步优选，所述的集液槽设有溢流孔，用于排放或回收多余的喷淋液和水。
本发明还提供了一种深度脱硫除尘以及消白烟工艺，使用所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，包括：
烟气首先在进口烟道内经过冷却器降温后进入脱硫塔内，经初次脱硫喷淋层和第一除雾器初步脱硫除尘后，在出口烟道中经深度脱硫喷淋系统和第二除雾器深度脱硫除尘，最后与经过一次风烟道内的再热器加热的气体进行混风加热后排出。
作为优选，烟气在进口烟道内经过冷却器前后温差不小于20℃，降低蒸发用水量，降低烟气中水气含量以及脱硫出口温度。
作为优选，所述深度脱硫喷淋系统的液气比为0.1～5L/Nm3，喷淋液的温度小于38℃，液气比低，能耗低。
本发明与现有技术相比，在传统脱硫系统上增加消白烟降温的装置，并对脱硫装置进行了一部分改进，主要是去掉托盘减小系统阻力，在脱硫塔出口烟道上安装深度脱硫除尘降温一体装置，降低烟气温度，提高脱硫效率以及除尘效果，并在脱硫塔进口使用MGGH装置，降低烟气温度的同时加热一次风，实现余热利用，降低系统能耗，到达节能效果。此外，本发明在降低烟气的含湿量上同时采用混风和加热，可以极大降低混风风量，而且采用液-液换热器代替液-气换热器，极大降低换热器成本以及能耗。综上，本发明的有益效果包括：
(1)本发明实现脱硫除尘超低排放与消白烟一体技术。
(2)本技术可以满足不同煤质以及负荷变化较大的锅炉机组。
(3)深度脱硫采用碱液，液气比较小，能耗较低。
(4)烟气降温冷凝，提高传质效率，增加液滴之间相互作用，促进二氧化硫和超细颗粒的吸收。
(5)再热器加热一次风，实行余热再利用，达到节能效果。
(6)再热器在一次风烟道位置，再热器不会被腐蚀以及堵塞，可以提高再热器使用寿命，并且降低烟气净化系统阻力。
(7)冷却器大幅降低烟气温度，降低用水量，并且也能降低脱硫塔出口烟气温度以及含湿量。
(8)深度脱硫采用碱液，具体为清液或含固量极低的碱液，因此不会造成换热器堵塞。
(9)浆液降温，再次降低烟气温度与湿度，是加热烟气温度极大降低，降低能耗。
(10)热空气与净烟气混热，又一次降低烟气湿度，并且加热烟气，达到消白效果。
附图说明
图1为实施例的深度脱硫除尘以及消白烟装置的结构示意图；
图中：烟气1；冷却器2；再热器3；脱硫塔4；初步脱硫喷淋层5；高效除雾器层6；深度脱硫喷淋层7；除雾器8；液-液换热器9；降温装置10；塔釜11；空气12；一次风13；混风热空气14；集液槽15；缓冲罐16；第一循环泵17；第二循环泵18。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
本实施例的深度脱硫除尘以及消白烟装置如图1所示，包括脱硫塔4、MGGH装置、一次风烟道和深度脱硫除尘降温一体装置。
脱硫塔4侧面连接进口烟道，顶部连接出口烟道，底部设有塔釜11，脱硫塔4内位于烟气入口上方由下至上依次设置初步脱硫喷淋层5和高效除雾器层6，初步脱硫喷淋层5通过第一循环泵17连接塔釜11。
MGGH装置包括冷却器2和碳钢制成的再热器3，冷却器2设于进口烟道内，再热器3设于一次风烟道内，再热器3与冷却器2连通形成循环。冷却器2中的介质经烟气1加热后输送至再热器3中加热一次风烟道内的空气12，降温的介质再次回流至冷却器2中与烟气1进行热交换，如此循环，实现进口烟道和一次风烟道的热交换。
深度脱硫除尘降温一体装置包括深度脱硫喷淋层7、除雾器8、液-液换热器9、降温装置10、集液槽15、第二循环泵18和缓冲罐16。深度脱硫喷淋层7和除雾器8沿烟气流向依次设于出口烟道内。集液槽15设于深度脱硫喷淋层7下方，收集喷淋液。液-液换热器9内的换热介质流通管道和降温装置10形成回路。集液槽15与缓冲罐16、第二循环泵18、液-液换热器9依次连接，液-液换热器9的另一端连接至深度脱硫喷淋层7。喷淋液经深度脱硫喷淋层7雾化喷出与烟气接触后，被集液槽15收集，然后通过第二循环泵18进入液-液换热器9中进行冷却，冷却后的喷淋液再回流至深度脱硫喷淋层7。液-液换热器9中的换热介质被喷淋液加热后输送至降温装置10进行降温，然后再回流至液-液换热器9，如此循环。
缓冲罐16侧面上部连接带有开关阀的溢流管道，用于排放或收集多余的喷淋液和水。
一次风烟道和出口烟道通过混风热空气管道连接，空气12在一次风烟道内被再热器3加热后，一部分作为混风热空气14经混风热空气管道进入出口烟道中与深度脱硫除尘后的烟气混合排放，一部分作为一次风13。
上述深度脱硫除尘以及消白烟装置的工作过程如下：
烟气1首先进入MGGH装置中冷却器2进行降温(可以减少蒸发用水，降低脱硫出口温度和湿度)，降温大于20℃，然后进入脱硫塔4内，经初步脱硫喷淋层5和高效除雾器层6初步脱硫除尘后，再进入深度脱硫除尘降温一体装置进行深度脱硫除尘，并且降低烟气温度和湿度，最后与来自一次风烟道上再热器3的一部分加热空气，即混风热空气14混合(另外一部分空气作为一次风13进入空预器)。混合后，温度升高和含湿量降低的烟气经过烟囱排出。
本发明通过MGGH装置降温烟气、冷浆液降温冷凝以及热空气混风，三次降低烟气含湿量并且最后加热净烟气，以此达到消除白烟目的。同时可以去除二氧化硫和烟气夹带的可溶性盐以及降低用水量，并且利用MGGH加热一次风回收余热，达到节能减排效果。
应用例1
在某造纸厂，2台130吨锅炉，新建脱硫工程采用实施例装置和工艺，烟气量为231602Nm3/h，入口烟气中SO2浓度为2758mg/Nm3，入口烟气中粉尘浓度为58mg/Nm3，初步喷淋层为3层，内循环液气比为15L/Nm3；深度喷淋层为1层，喷淋液为碱液，温度小于38℃，液气比1.2L/Nm3。SO2出口浓度15mg/Nm3，脱硫效率99.46％，出口粉尘浓度为2.7mg/Nm3，出口烟温39.8℃，气溶胶浓度0.23mg/Nm3，无白烟现象。
应用例2
在某热电厂，1台220吨锅炉，脱硫改造工程采用实施例装置和工艺，烟气量为330548Nm3/h，入口烟气中SO2浓度为1847mg/Nm3，入口烟气中粉尘浓度为53mg/Nm3，初步喷淋层为2层，内循环液气比为12L/Nm3；深度喷淋层为1层，喷淋液为碱液，温度小于38℃，液气比1.25L/Nm3。改造前SO2出口浓度100mg/Nm3，脱硫效率94.6％，出口粉尘浓度为18mg/Nm3，气溶胶浓度7.2mg/Nm3。改造后SO2出口浓度11mg/Nm3，脱硫效率99.4％，出口粉尘浓度为2.3mg/Nm3，出口烟温38.7℃，气溶胶浓度0.12mg/Nm3，无白烟现象。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种深度脱硫除尘以及消白烟装置，包括脱硫塔和一次风烟道，所述脱硫塔侧面连接进口烟道，顶部连接出口烟道，底部设有内塔釜，所述脱硫塔内位于烟气入口上方由下至上依次设置初次脱硫喷淋层和第一除雾器，初次脱硫喷淋层通过第一循环泵连接内塔釜，其特征在于，所述进口烟道内设有冷却器；
所述出口烟道内沿烟气流向依次设有深度脱硫喷淋系统和第二除雾器；
所述一次风烟道内设有再热器，再热器与所述冷却器连通形成循环；
所述一次风烟道和出口烟道通过混风热气管道连接，混风热气管道输送一次风烟道内被再热器加热的气体至出口烟道内与经过第二除雾器的烟气混合后排放。
2.根据权利要求1所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，其特征在于，还包括相互连通形成循环的换热器和降温装置，所述出口烟道底部设有集液槽；
所述换热器的一端通过第二循环泵与集液槽连接，另一端与深度脱硫喷淋系统连接。
3.根据权利要求2所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，其特征在于，所述换热器为液-液换热器。
4.根据权利要求2所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，其特征在于，所述深度脱硫喷淋系统使用的喷淋液为碱液或水。
5.根据权利要求1所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，其特征在于，所述一次风烟道内被再热器加热的气体为空气或经降温装置冷却的气体，或者为二者的混合气。
6.根据权利要求1所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，其特征在于，所述再热器采用碳钢制成。
7.一种深度脱硫除尘以及消白烟工艺，其特征在于，使用权利要求1～6任一权利要求所述的深度脱硫除尘以及消白烟装置，包括：
烟气首先在进口烟道内经过冷却器降温后进入脱硫塔内，经初次脱硫喷淋层和第一除雾器初步脱硫除尘后，在出口烟道中经深度脱硫喷淋系统和第二除雾器深度脱硫除尘，最后与经过一次风烟道内的再热器加热的气体进行混风加热后排出。
8.根据权利要求7所述的深度脱硫除尘以及消白烟工艺，其特征在于，烟气在进口烟道内经过冷却器前后温差不小于20℃。
9.根据权利要求7所述的深度脱硫除尘以及消白烟工艺，其特征在于，所述深度脱硫喷淋系统的液气比为0.1～5L/Nm3，喷淋液的温度小于38℃。
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