CN110465166A - 热湿烟气节能脱白系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热湿烟气节能脱白系统，包括密闭设置的导烟壳体，所述导烟壳体上设有烟气进管和烟气出管；所述导烟壳体内沿烟气流动方向依次设有第一除湿单元和第二除湿单元，所述导烟壳体上位于所述第一除湿单元和所述第二除湿单元之间设有烟气旁路调节管，所述烟气旁路调节管的端部与所述烟气出管连接设置，所述烟气旁路调节管上设有流量调节阀；所述导烟壳体连接有排水装置。本发明采用两级深度冷凝除湿，可充分降低烟气含湿量，流量调节阀可精确调节除湿后烟气温度和含湿量，使得最终烟气温度和含湿量在小数值波动范围内，对环境适应性好，脱白效果好。每个除湿单元中预冷部和再热部之间形成闭式循环，实现热量回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种热湿烟气节能脱白系统。
背景技术
燃煤电厂烟囱排出的饱和湿烟气与环境冷空气混合，降温过程导致烟气中的水蒸气饱和凝结形成小液滴，凝结雾滴对光线的折射、散射，就会出现白色或者灰色的湿烟羽。除了造成视觉污染以外，烟气中携带的冷凝析出的物质会对环境造成二次污染，因此非常有必要对热湿烟气进行脱白。
现有的烟气脱白技术主要为加热升温与降温冷凝。
加热升温技术，主要是利用高温烟气、热水或者水蒸气等加热介质来提高烟气温度，使得烟气与环境空气混合时，即使降温，也不会出现液滴的冷凝凝结，从而在一定程度上，达到烟气脱白的效果。但是，外界环境温度较低时，加热升温所需要的热量就会大幅增加，能耗高，经济性差。
降温冷凝，通过选取合适的冷源或者设置中间换热器，将烟气的温度和含湿量降低一些来达到脱白的目的。水冷或者空冷的方式，在不同季节会有不同的性能差异，所以降温脱白对环境温度的依赖性较高，适用性较低。
综上，需要设计一种对外界环境适应性好，能耗小，脱白效果好的脱白系统来解决上述问题，本发明创造由此而生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对外界环境适应性好，能耗小且脱白效果好的热湿烟气节能脱白系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：热湿烟气节能脱白系统，包括密闭设置的导烟壳体，所述导烟壳体上设有烟气进管和烟气出管；所述导烟壳体内沿烟气流动方向依次设有第一除湿单元和第二除湿单元，所述导烟壳体上位于所述第一除湿单元和所述第二除湿单元之间设有烟气旁路调节管，所述烟气旁路调节管的端部与所述烟气出管连接设置，所述烟气旁路调节管上设有流量调节阀；所述导烟壳体连接有排水装置。
作为优选的技术方案，所述第一除湿单元包括沿烟气流动方向依次设置的第一预冷部、第一表冷器和第一再热部，所述第一表冷器连接有冷却工质循环装置，所述冷却工质循环装置连接有第一散热装置；所述第二除湿单元包括沿烟气流动方向依次设置的第二预冷部、第二表冷器和第二再热部，所述第二表冷器连接有冷冻工质循环装置，所述冷冻工质循环装置连接有第二散热装置。
作为优选的技术方案，所述冷却工质循环装置包括连接在所述第一散热装置的散热出液口与所述第一表冷器的进液口之间的第一膨胀阀，所述第一散热装置的散热进液口与所述第一表冷器的回液口之间连接有第一制冷机。
作为优选的技术方案，所述冷冻工质循环装置包括连接在所述第二散热装置的出液口与所述第二表冷器的进液口之间的冷冻工质泵，所述第二散热装置的进液口与所述第二表冷器的回液口之间连接设置。
作为优选的技术方案，所述第二散热装置包括第二散热器和中间换热器，所述中间换热器的放热出液口连接所述冷冻工质泵，所述第二散热装置的放热进液口与所述第二表冷器的回液口之间连接设置；所述中间换热器的吸热进液口与所述第二散热器的散热出液口之间连接有第二膨胀阀，所述中间换热器的吸热出液口与所述第二散热器的散热进液口之间连接有第二制冷机。
作为优选的技术方案，所述第一散热装置兼作所述第二散热器。
作为优选的技术方案，所述第一散热装置包括冷却塔。
作为优选的技术方案，所述排水装置包括设置在所述导烟壳体底部的排水管，所述排水管连接有排水泵。
作为优选的技术方案，所述第一预冷部包括若干水平设置的第一吸热蒸发管，所述第一再热部包括若干水平设置的第一放热冷凝管，所述第一吸热蒸发管与所述第一放热冷凝管之间连接有第一闭式循环管，所述第一吸热蒸发管、所述第一放热冷凝管和第一闭式循环管中填充有循环制冷工质；与同一所述第一闭式循环管连接的第一吸热蒸发管低于对应的所述第一放热冷凝管设置。
作为优选的技术方案，所述第二预冷部包括若干水平设置的第二吸热蒸发管，所述第二再热部包括若干水平设置的第二放热冷凝管，所述第二吸热蒸发管与所述第二放热冷凝管之间连接有第二闭式循环管，所述第二吸热蒸发管、所述第二放热冷凝管和第二闭式循环管中填充有循环制冷工质；与同一所述第二闭式循环管连接的第二吸热蒸发管低于对应的所述第二放热冷凝管设置。
由于采用了上述技术方案，热湿烟气节能脱白系统，包括密闭设置的导烟壳体，所述导烟壳体上设有烟气进管和烟气出管；所述导烟壳体内沿烟气流动方向依次设有第一除湿单元和第二除湿单元，所述导烟壳体上位于所述第一除湿单元和所述第二除湿单元之间设有烟气旁路调节管，所述烟气旁路调节管的端部与所述烟气出管连接设置，所述烟气旁路调节管上设有流量调节阀；所述导烟壳体连接有排水装置。本发明采用两级深度冷凝除湿，可充分降低烟气含湿量，并通过流量调节阀可精确调节除湿后的烟气温度和含湿量，使得最终烟气温度和含湿量控制在小数值波动范围内，对季节变换等环境适应性好，脱白效果好。本发明还通过每个除湿单元中预冷部和再热部之间形成闭式循环，实现热量回收利用，降低了能耗。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构原理示意图；
图2是本发明实施例第一预冷部、第一再热部和第一连接部的立体结构示意图。
图中：1-导烟壳体；11-烟气进管；12-烟气出管；13-排水管；14-排水泵；2-第一除湿单元；21-第一预冷部；211-第一吸热蒸发管；22-第一表冷器；23-第一再热部；231-第一放热冷凝管；24-第一制冷机；25-第一膨胀阀；26-第一散热装置；27-第一闭式循环管；3-第二除湿单元；31-第二预冷部；32-第二表冷器；33-第二再热部；34-冷冻工质泵；35-中间换热器；36-第二制冷机；37-第二膨胀阀；4-烟气旁路调节管；41-流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1和图2所示，热湿烟气节能脱白系统，包括密闭设置的导烟壳体1，所述导烟壳体1上设有烟气进管11和烟气出管12。所述烟气进管11连接之前的除尘设备、脱硫设备等，所述烟气出管12用于连接烟囱。
所述导烟壳体1内沿烟气流动方向依次设有第一除湿单元2和第二除湿单元3，两级除湿可明显降低烟气含湿量。
所述第一除湿单元2包括沿烟气流动方向依次设置的第一预冷部21、第一表冷器22和第一再热部23，所述第一表冷器22连接有冷却工质循环装置，所述冷却工质循环装置连接有第一散热装置26。通过所述第一预冷部21首先给高温的烟气进行降温，所述第一表冷器22内流通有冷却工质，通过换热可将降温后烟气中的大部分水分冷凝出来，相当于给烟气进行了第一次除湿，除湿后的烟气经所述第一再热部23重新提高温度，降低烟气的相对湿度，有利于提高脱白效果。所述第一表冷器22内的冷却工质通过所述冷却工质循环装置和所述第一散热装置26将冷凝时吸收的热量散发出去，并将冷却工质循环使用。
所述第一表冷器22为常规表面冷却器，是可以热交换来冷却空气的现有技术，在此不再赘述。所述冷却工质可采用蒸馏水、防冻液或其他常规制冷剂。
本实施例所述第一预冷部21包括若干水平设置的第一吸热蒸发管211，所述第一再热部23包括若干水平设置的第一放热冷凝管231，所述第一吸热蒸发管211与所述第一放热冷凝管231之间连接有第一闭式循环管27，所述第一吸热蒸发管211、所述第一放热冷凝管231和第一闭式循环管27中填充有循环制冷工质；与同一所述第一闭式循环管27连接的第一吸热蒸发管211低于对应的所述第一放热冷凝管231设置，即所述第一闭式循环管27倾斜设置。所述循环制冷工质在所述第一吸热蒸发管211处经过与烟气换热吸热，循环制冷工质发生相变，成为蒸汽，蒸汽通过所述第一闭式循环管27进入所述第一放热冷凝管231，所述第一放热冷凝管231接触的烟气为经过第一次降温和冷凝后的烟气，温度较低，可与所述第一放热冷凝管231内的蒸汽重新换热，所述第一放热冷凝管231内的蒸汽放热后冷凝变回液态，这样在不需要消耗额外能量的情形下，实现了烟气热量部分回收，降低了能耗。
所述第一闭式循环管27的倾斜设置可利于蒸汽流向所述第一放热冷凝管231，也利于液体流回所述第一吸热蒸发管211。为提高吸热和放热效果，本实施例也可在若干所述第一吸热蒸发管211连接吸热翅片，在若干所述第一放热冷凝管231连接放热翅片。本实施例所述第一吸热蒸发管211、所述第一放热冷凝管231和第一闭式循环管27内的所述循环制冷工质也可采用蒸馏水、防冻液等。当然位于所述第一放热冷凝管231处的烟气，其温度也要低于位于所述第一吸热蒸发管211处的烟气温度。
所述第二除湿单元3包括沿烟气流动方向依次设置的第二预冷部31、第二表冷器32和第二再热部33，所述第二表冷器32连接有冷冻工质循环装置，所述冷冻工质循环装置连接有第二散热装置。所述第二预冷部31包括若干水平设置的第二吸热蒸发管，所述第二再热部33包括若干水平设置的第二放热冷凝管，所述第二吸热蒸发管与所述第二放热冷凝管之间连接有第二闭式循环管，所述第二吸热蒸发管、所述第二放热冷凝管和第二闭式循环管中填充有循环制冷工质；与同一所述第二闭式循环管连接的第二吸热蒸发管低于对应的所述第二放热冷凝管设置。所述第二除湿单元3中所述第二预冷部31、第二表冷器32和所述第二再热部33的结构原理与所述第一除湿单元2相似，在此不再赘述。
本实施例所述冷却工质循环装置包括连接在所述第一散热装置26的散热出液口与所述第一表冷器22的进液口之间的第一膨胀阀25，所述第一散热装置26的散热进液口与所述第一表冷器22的回液口之间连接有第一制冷机24。制冷机和膨胀阀均为制冷系统中常用的现有技术，在此不再赘述。本实施例所述第一散热装置26包括冷却塔，所述第一表冷器22内的冷却工质在冷凝时吸热，冷却工质容易相变为蒸汽，并通过所述第一制冷机24供入冷却塔，释放热量到外部环境中，之后冷却工质形成高压低温液相，通过所述第一膨胀阀25转变为低压低温重新进入所述第一表冷器22进行循环。
本实施例所述冷冻工质循环装置包括连接在所述第二散热装置的出液口与所述第二表冷器32的进液口之间的冷冻工质泵34，所述冷冻工质泵34提供冷冻工质循环的动力。所述第二散热装置的进液口与所述第二表冷器32的回液口之间连接设置。
本实施例所述第二散热装置包括第二散热器和中间换热器35，所述中间换热器35的放热出液口连接所述冷冻工质泵34，所述第二散热装置的放热进液口与所述第二表冷器32的回液口之间连接设置；所述中间换热器35的吸热进液口与所述第二散热器的散热出液口之间连接有第二膨胀阀37，所述中间换热器35的吸热出液口与所述第二散热器的散热进液口之间连接有第二制冷机36。这样所述中间换热器35、所述第二制冷机36、所述第二散热器和所述第二膨胀阀37形成对冷冻工质的制冷循环。所述第二表冷器32内冷冻工质冷凝时同样吸热，但基本不存在相变，吸收热量后的冷冻工质进入所述中间换热器35，将热量释放给制冷循环内的工质，制冷循环内的工质经所述第二制冷机36送入所述第二散热器将热量散出。通过上述制冷循环，所述第二表冷器32内循环使用的冷冻工质能保持较低的温度，所述冷冻工质可采用冷冻水等，这样第二除湿单元3相对于第一除湿单元2，由冷冻工质的吸热替换冷却工质的直接蒸发换热，获得了更低的冷凝温度，冷凝除湿更彻底。当然，位于所述第二放热冷凝管处的烟气，其温度也低于位于所述第二吸热蒸发管处的烟气温度。
本实施例所述第一散热装置26兼作所述第二散热器，即本实施例所述中间换热器35吸收的所述冷冻工质的热量也经过冷却塔释放热量。这样本实施例可简化散热结构，降低能耗及成本。
所述导烟壳体1上位于所述第一除湿单元2和所述第二除湿单元3之间设有烟气旁路调节管4，所述烟气旁路调节管4的端部与所述烟气出管12连接设置，所述烟气旁路调节管4上设有流量调节阀41。在不同季节外界环境温度和相对湿度差异较大，本实施例可通过所述流量调节阀41将仅进行一次除湿的烟气与进行完两次除湿的烟气进行不同比例的混合，可使得烟气温度、含湿量在小数值范围内波动，提高脱白效果的同时，降低能耗。
所述导烟壳体1连接有排水装置；所述第一表冷器22和所述第二表冷器32冷凝出的水分会聚集在所述导烟壳体1的下部，所述排水装置用于将其实时排出。所述排水装置包括设置在所述导烟壳体1底部的排水管13，所述排水管13连接有排水泵14。
本实施例的工作原理为：烟气经除尘、脱硫等工序后，由所述烟气进管11进入所述导烟壳体1，烟气在所述导烟壳体1内首先经过所述第一蒸发部，所述第一吸热蒸发管211内的循环制冷工质吸取烟气热量而汽化，高温的蒸汽通过所述第一闭式循环管27到达所述第一放热冷凝管231；与此同时烟气经降温后，到达所述第一表冷器22，在低温的所述第一表冷器22表面形成快速冷凝，所述第一表冷器22同时存在换热现象，内部冷却工质相变为蒸汽，将热量带出第一表冷器22并在所述第一散热装置26处将热量散出后循环使用；经冷凝除湿后的烟气到达所述第一放热冷凝管231，因烟气温度低于高温蒸汽温度，所以所述第一放热冷凝管231处会出现放热，热量重新传递给烟气使其温度有一定的程度的回升，而放热后的蒸汽在所述第一放热冷凝管231内冷凝，并通过所述第一闭式循环管27回流至所述第一吸热蒸发管211循环使用；这样经过第一次除湿的烟气含湿量有大幅下降，且在无外界能源供给的情况下，实现温度部分回升；通过同样的原理，烟气经过所述第二除湿单元3更低温度的深度冷凝后，含湿量进一步下降，并最终从所述烟气出管12输出具有较高温度和较低含湿量的烟气，明显提高了脱白效果；本实施例通过所述流量调节阀41的调节，可将经过一次除湿的烟气与经过两次除湿的烟气进行不同比例的混合，这样可适应不同季节环境温度的变化。
本实施例采用两级深度冷凝除湿，可充分降低烟气含湿量，脱白效果好。通过流量调节阀41可精确调节除湿后的烟气温度和含湿量，使得最终烟气温度和含湿量控制在小数值波动范围内，对季节变换等环境适应性好。本实施例烟气冷凝除湿后的再热来自烟气自身热量的回收利用，整个系统中主要存在两个制冷机和一个泵的能源消耗，整体能耗低。本实施例不仅可用于烟气脱白处理，在其他暖通空调、高炉鼓风除湿、烟草药物储存等领域都可进行推广应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：包括密闭设置的导烟壳体，所述导烟壳体上设有烟气进管和烟气出管；所述导烟壳体内沿烟气流动方向依次设有第一除湿单元和第二除湿单元，所述导烟壳体上位于所述第一除湿单元和所述第二除湿单元之间设有烟气旁路调节管，所述烟气旁路调节管的端部与所述烟气出管连接设置，所述烟气旁路调节管上设有流量调节阀；所述导烟壳体连接有排水装置。
2.如权利要求1所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第一除湿单元包括沿烟气流动方向依次设置的第一预冷部、第一表冷器和第一再热部，所述第一表冷器连接有冷却工质循环装置，所述冷却工质循环装置连接有第一散热装置；所述第二除湿单元包括沿烟气流动方向依次设置的第二预冷部、第二表冷器和第二再热部，所述第二表冷器连接有冷冻工质循环装置，所述冷冻工质循环装置连接有第二散热装置。
3.如权利要求2所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述冷却工质循环装置包括连接在所述第一散热装置的散热出液口与所述第一表冷器的进液口之间的第一膨胀阀，所述第一散热装置的散热进液口与所述第一表冷器的回液口之间连接有第一制冷机。
4.如权利要求3所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述冷冻工质循环装置包括连接在所述第二散热装置的出液口与所述第二表冷器的进液口之间的冷冻工质泵，所述第二散热装置的进液口与所述第二表冷器的回液口之间连接设置。
5.如权利要求4所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第二散热装置包括第二散热器和中间换热器，所述中间换热器的放热出液口连接所述冷冻工质泵，所述第二散热装置的放热进液口与所述第二表冷器的回液口之间连接设置；所述中间换热器的吸热进液口与所述第二散热器的散热出液口之间连接有第二膨胀阀，所述中间换热器的吸热出液口与所述第二散热器的散热进液口之间连接有第二制冷机。
6.如权利要求5所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第一散热装置兼作所述第二散热器。
7.如权利要求2所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第一散热装置包括冷却塔。
8.如权利要求1所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述排水装置包括设置在所述导烟壳体底部的排水管，所述排水管连接有排水泵。
9.如权利要求2至8任一权利要求所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第一预冷部包括若干水平设置的第一吸热蒸发管，所述第一再热部包括若干水平设置的第一放热冷凝管，所述第一吸热蒸发管与所述第一放热冷凝管之间连接有第一闭式循环管，所述第一吸热蒸发管、所述第一放热冷凝管和第一闭式循环管中填充有循环制冷工质；与同一所述第一闭式循环管连接的第一吸热蒸发管低于对应的所述第一放热冷凝管设置。
10.如权利要求2至8任一权利要求所述的热湿烟气节能脱白系统，其特征在于：所述第二预冷部包括若干水平设置的第二吸热蒸发管，所述第二再热部包括若干水平设置的第二放热冷凝管，所述第二吸热蒸发管与所述第二放热冷凝管之间连接有第二闭式循环管，所述第二吸热蒸发管、所述第二放热冷凝管和第二闭式循环管中填充有循环制冷工质；与同一所述第二闭式循环管连接的第二吸热蒸发管低于对应的所述第二放热冷凝管设置。
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