CN110513670A - 一种消白烟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气净化领域，公开一种消白烟系统，包括依次相连且形成热水闭环的热泵机组、烟气换热器、用热装置以及热水循环泵，热水闭环内流动有热水，其中：烟气换热器设置在吸收塔的原烟气入口管道上，用于对原烟气降温；用热装置用于对从烟气换热器流入的热水进行降温；热水循环泵用于将用热装置降温后的热水输送到热泵机组；热泵机组与吸收塔的浆液池或吸收塔的净烟气出口管道相连，用于利用从热水循环泵输入的热水对浆液或净烟气进行换热，并将换热后的热水输送到烟气换热器；上述消白烟系统在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约吸收塔湿法脱硫用水。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化领域，特别涉及一种消白烟系统。
背景技术
目前，在锅炉排出的烟气或其它工业尾气污染治理时通常采用湿法脱硫空塔喷淋技术脱除SO2以净化烟气，并在烟气在喷淋洗涤净化后均需安装除雾器去携带除喷淋过程中产生的微小液滴，但是除雾装置无法去除烟气中以蒸汽形式存在的水分，净烟气通过烟囱排出遇冷时，水蒸气凝结形成白烟，污染环境。
现有的湿法脱硫装置中，高于100℃的烟气进入吸收塔，经过浆液喷淋洗涤利用水分蒸发吸收大量的热量进行降温脱除硫份，同时大量蒸发了浆液中水分，使出口净烟气中所含水蒸汽处于排出温度下的饱和状态，即最终达到烟气所含水蒸气的分压和其对应的水蒸气饱和温度的平衡，目前为降低高温烟气在吸收塔内降温而大量蒸发水分，一种方法是降低入口原烟气温度，使其最终平衡温度能够较低，但是这种方式对入口原烟气温度的降低幅度有限、且不易操作，另一种方法是利用较低温度的浆液进入吸收塔内吸热升温而减少或消除蒸发，使净烟气排出时温度更低，携带的水蒸气含量更少，这就需要对浆液连续不断的降温，并且降低浆液温度时获得的热量是巨大的，不加以利用是极大的浪费，但是实际运行的湿法脱硫系统，吸收塔浆池内的浆液及出口净烟气，温度都较低，一般在50℃左右，利用通常的换热方式要进一步降低其温度是相当困难的，而且取得的热量更是低温，很难加以利用。
因此，提供一种在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约湿法脱硫用水的消白烟系统显得尤为重要。
发明内容
本发明提供了一种消白烟系统，该消白烟系统在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约湿法脱硫用水，实现节能节水消白烟的效果。
为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
一种消白烟系统，包括依次相连且形成热水闭环的热泵机组、烟气换热器、用热装置以及热水循环泵，热水闭环内流动有热水，其中：
所述烟气换热器设置在吸收塔的原烟气入口管道上，用于对原烟气降温；
所述用热装置用于对从所述烟气换热器流入的热水进行降温；
所述热水循环泵用于将所述用热装置降温后的热水输送到所述热泵机组；
所述热泵机组与吸收塔的浆液池或吸收塔的净烟气出口管道相连，用于利用从热水循环泵输入的热水对浆液或净烟气进行换热，并将换热后的热水输送到所述烟气换热器。
在上述消白烟系统中，由于吸收塔浆池内的浆液及出口净烟气的温度在50℃左右，而热泵机组内从热水循环泵输入的热水经过了用热装置的温度远低于50℃，故从热水循环泵输入的热水在流经热泵机组时能够与浆液或净烟气进行换热，提取浆液或净烟气中的热量，以降低浆液或净烟气的温度，浆液温度降低到其升温吸收烟气放热量而不蒸发，节约用水且使吸收塔出口净烟气温度降低、含水率降低，从而消除白烟现象；而热泵机组内换热后的热水输送到烟气换热器，由于经过烟气换热器的原烟气的温度高于100℃，远高于此时流经烟气换热器的热水的温度(60℃左右)，烟气换热器内的热水与原烟气进行换热，提取原烟气中的热量，以降低原烟气的温度，从而使净烟气中所含水蒸汽处于饱和状态时的平衡温度能够较低，从而降低吸收塔出口净烟气中的含水率，从而消除白烟现象；另外，经原烟气换热器的换热后热水的温度≥80℃，在经过用热装置时可以利用该热量，提高能量的利用率，而经过用热装置的作用热水被降温，接着经过热水循环泵输送到热泵机组进行换热，从而实现换热循环。
因此，上述消白烟系统在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约吸收塔湿法脱硫用水。
优选地，所述热泵机组包括依次相连且形成换热闭环的蒸发器、压缩机以及冷凝器，所述换热闭环内流动有换热媒介，其中：
所述蒸发器与吸收塔的浆液池或净烟气出口管道相连，用于通过换热媒介从浆液或净烟气中获取的热量；
所述压缩机压缩并输送获得热量后的换热媒介至所述冷凝器；
所述冷凝器连接所述烟气换热器和热水循环泵，用于将接收到的换热媒介与从热泵机组输入的热水进行换热，并将换热后的换热媒介输送到蒸发器。
优选地，所述蒸发器设置在吸收塔的浆液池内。
优选地，所述蒸发器设置在浆液的循环管道上。
优选地，所述蒸发器设置在吸收塔的净烟气出口管道上。
优选地，所述用热装置为热用户，和/或，所述用热装置为低温热水发电机组。
优选地，在用热装置为低温热水发电机组时，所述低温热水发电机组包括依次相连且形成用热闭环的热水换热器、膨胀机、凝汽器及内循环泵，所述用热闭环内流动有低沸点工质，还包括发电机，所述发电机与所述膨胀机相连，其中：
所述热水换热器连接所述烟气换热器以及热水循环泵，用于通过低沸点工质在从所述烟气换热器流入的热水吸收热量，所述低沸点工质吸热形成蒸汽；
所述膨胀机在所述蒸汽的作用下转动，带动与之相连的发动机发电；
所述凝汽器用于通过其内的冷却水冷却凝结所述蒸汽形成低沸点工质；
所述内循环泵用于将所述凝汽器形成的低沸点工质输送至热水换热器。
优选地，所述消白烟系统与现有MGGH系统相连接。
优选地，所述热泵机组的数目为N，N≥1。
附图说明
图1是本发明提供的一种消白烟系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种消白烟系统的另一结构示意图；
图3是本发明提供的一种消白烟系统的另一结构示意图；
图4是本发明提供的一种消白烟系统的另一结构示意图；
图5是本发明提供的一种消白烟系统的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3、图4以及图5所示，一种消白烟系统，包括依次相连且形成热水闭环的热泵机组1、烟气换热器2、用热装置以及热水循环泵3，热水闭环内流动有热水，其中：
烟气换热器2设置在吸收塔5的原烟气入口管道51上，用于对原烟气降温；
用热装置用于对从烟气换热器2流入的热水进行降温；
热水循环泵3用于将用热装置降温后的热水输送到热泵机组1；
热泵机组1与在吸收塔5的浆液池53或在吸收塔5的净烟气出口管道52相连，用于利用从热水循环泵3输入的热水对浆液或净烟气进行换热，并将换热后的热水输送到烟气换热器2。
在上述消白烟系统中，由于在吸收塔5浆池内的浆液及出口净烟气的温度在50℃左右，而热泵机组1内从热水循环泵3输入的热水经过了用热装置的温度远低于50℃，故从热水循环泵3输入的热水在流经热泵机组1时能够与浆液或净烟气进行换热，提取浆液或净烟气中的热量，以降低浆液或净烟气的温度，浆液温度降低到其升温吸收烟气放热量而不蒸发，节约用水且使在吸收塔5出口净烟气温度降低、含水率降低，从而消除白烟现象；而热泵机组1内换热后的热水输送到烟气换热器2，由于经过烟气换热器2的原烟气的温度高于100℃，远高于此时流经烟气换热器2的热水的温度(60℃左右)，烟气换热器2内的热水与原烟气进行换热，提取原烟气中的热量，以降低原烟气的温度，从而使净烟气中所含水蒸汽处于饱和状态时的平衡温度能够较低，从而降低在吸收塔5出口净烟气中的含水率，从而消除白烟现象；另外，经原烟气换热器2的换热后热水的温度≥80℃，在经过用热装置时可以利用该热量，提高能量的利用率，而经过用热装置的作用热水被降温，接着经过热水循环泵3输送到热泵机组1进行换热，从而实现换热循环。
因此，上述消白烟系统在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约在吸收塔5湿法脱硫用水。
如图1、图2、图3、图4以及图5所示，一种优选实施方式中，热泵机组1包括依次相连且形成换热闭环的蒸发器11、压缩机12以及冷凝器13，换热闭环内流动有换热媒介，其中：
蒸发器11与在吸收塔5的浆液池53或净烟气出口管道52相连，用于通过换热媒介从浆液或净烟气中获取的热量；
压缩机12压缩并输送获得热量后的换热媒介至冷凝器13；
冷凝器13连接烟气换热器2和热水循环泵3，用于将接收到的换热媒介与从热泵机组1输入的热水进行换热，并将换热后的换热媒介输送到蒸发器11。
在上述消白烟系统中，热泵机组1用于冷却浆液或净烟气，得到的换热后的热水水温高于浆液或净烟气温度，而浆液或净烟气温度的温度比较低时净烟气中所含水蒸气份额较低，热泵机组1工作时，换热媒介通过蒸发器11从浆液或净烟气中获取的热量，经压缩机12压缩并输送至冷凝器13，获得热量后的换热媒介与从热泵机组1输入的热水进行换热,换热媒介放热加热热水，换热媒介温度降低再至蒸发器11吸收浆液或净烟气中热量，以此循环对浆液或净烟气进行降温，从而消除白烟现象；而热水在热泵机组1的冷凝器13中吸热升温后，再经烟气换热器2与原烟气进行换热进一步吸热升温后进入用热装置降温放热，将热量传递给用热装置，之后经热水循环泵3输送至热泵机组1的冷凝器13中吸热升温，以此循环，从而在降低排出净烟气中的含水率消除白烟的同时又充分利用烟气余热节约在吸收塔5湿法脱硫用水。
蒸发器11与在吸收塔5的浆液池53或净烟气出口管道52相连，可以有以下三种方式：
方式一，如图1所示，蒸发器11设置在吸收塔5的浆液池53内。
方式二，如图2、图3以及图4所示，蒸发器11设置在浆液的循环管道上。
方式三，如图5所示，蒸发器11设置在吸收塔5的净烟气出口管道52上。
在上述消白烟系统中，如图1所示，热泵机组1的蒸发器11可以布置在吸收塔5的浆液池53内，如图2、图3以及图4所示，热泵机组1的蒸发器11也可以布置在浆液循环管道上，如图5所示，热泵机组1的蒸发器11还布置在吸收塔5出口的净烟气烟道，而在消白烟系统具有多套热泵机组1时，多个蒸发器11可以同时布置在浆液池53或浆液的循环管道55或净烟气出口管道52上，也可以布置在浆液池53、浆液的循环管道55、净烟气出口管道52中的两个上，还可以在浆液池53、浆液的循环管道55、净烟气出口管道52中均有布置，蒸发器11的设置位置以及设置数量根据消白烟系统的具体实际情况进行确定。
热泵机组1的蒸发器11布置位置不同，均能保证净烟气最终排放时含水率较低，达到消白烟的功能，在热泵机组1的蒸发器11布置在吸收塔5的浆液池53内或在浆液的循环管道55上时，由于浆液的换热系数大，蒸发器11可以设置较少的受热面，而热泵机组1的蒸发器11布置在吸收塔5的净烟气出口管道52上时，在吸收塔5的除雾器56的冲洗水将全部被蒸发，不会形成塔内涨液现象，同时净烟气携带的大量水蒸气，经蒸发器11冷却后凝结得以收集，并可以很容易处理后重复使用，由于净烟气的换热系数远小于浆液的换热系数，蒸发器11需要设置较大的受热面。
当蒸发器11布置在吸收塔5的浆液池53内，或布置在浆液循环管道上时，在吸收塔5脱硫喷淋所用浆液，被蒸发器11吸热冷却后，经浆液循环泵54和浆液的循环管道55，进入在吸收塔5内喷淋，吸收烟气所放出热量而升温，再经蒸发器11吸热冷却，以此循环；原烟气先经烟气换热器2放热后，进入在吸收塔5，在吸收塔5内，烟气经过浆液喷淋降温后净化，再通过除雾器56后进入净烟气出口管道52，由烟囱6排入大气；当蒸发器11布置在吸收塔5的净烟气出口管道52上时，在吸收塔5脱硫喷淋所用浆液，经浆液循环泵54和浆液循环管道，进入在吸收塔5内喷淋，浆液中水分吸收烟气所放出热量而蒸发，再进入浆液池53，以此循环；原烟气先经烟气换热器2放热后，进入在吸收塔5，在吸收塔5内，烟气经过浆液喷淋降温后净化，通过除雾器56后进入净烟气出口管道52，并经蒸发器11冷却降温析出大量水分后，由烟囱6排入大气。
具体地，用热装置为热用户，和/或，用热装置为低温热水发电机组4。
在上述消白烟系统中，用热装置可以为稳定的热用户，热用户利用热水从浆液或净烟气、原烟气中提取的热量工作，如烧水、供暖等，用热装置也可以为低温热水发电机组4，低温热水发电机组4利用热水从浆液或净烟气、原烟气中提取的热量进行发电，用热装置还可以同时为热用户和低温热水发电机组4，热用户和低温热水发电机组4可以分季节运行，以最大限度地利用热水从浆液或净烟气、原烟气中提取的热量，提高能源的利用率。
如图1、图2、图3以及图5所示，更具体地，在用热装置为低温热水发电机组4时，低温热水发电机组4包括依次相连且形成用热闭环的热水换热器41、膨胀机42、凝汽器43及内循环泵44，用热闭环内流动有低沸点工质，还包括发电机45，发电机45与膨胀机42相连，其中：
热水换热器41连接烟气换热器2以及热水循环泵3，用于通过低沸点工质在从烟气换热器2流入的热水吸收热量，低沸点工质吸热形成蒸汽；
膨胀机42在蒸汽的作用下转动，带动与之相连的发动机发电；
凝汽器43用于通过其内的冷却水冷却凝结蒸汽形成低沸点工质；
内循环泵44用于将凝汽器43形成的低沸点工质输送至热水换热器41。
在上述消白烟系统中，低温热水发电机组4的低沸点工质，在热水换热器41中吸收热水从浆液或净烟气、原烟气中提取的热量后蒸发形成蒸汽，蒸汽冲动膨胀机42转动，膨胀机42带动与之相连的发动机发电，蒸汽再经凝汽器43冷却凝结后形成低沸点工质，由内循环泵44输送热水换热器41中再吸热蒸发，以此循环，低温热水发电机组4通过利用热水从浆液或净烟气、原烟气中提取的热量进行发电，提高能源的利用率。
一种优选实施方式中，消白烟系统与现有MGGH系统相连接。
在上述消白烟系统中，热泵机组1和烟气换热器2联合使用，一方面是因为原烟气温度较高(高于100℃)，热量便于收集，另一方面可以使热水闭环中的热水获得的温度也较高，以达到用热装置所需的热水温度；而在原烟气温度较高时，消白烟系统还可以与现有MGGH(低低温烟气处理系统)联合使用，使净烟气由烟囱6排出前得以加热升温，从而避免视觉上的白烟现象，效果更佳，提高消白烟效果。
一种优选实施方式中，热泵机组1的数目为N，N≥1。
在上述消白烟系统中，热泵机组11台套、2台套、3台套等，热泵机组1可以根据原烟气量、浆液循环量及温度要求和运行特点，选择合适的台套数量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种消白烟系统，其特征在于，包括依次相连且形成热水闭环的热泵机组、烟气换热器、用热装置以及热水循环泵，热水闭环内流动有热水，其中：
所述烟气换热器设置在吸收塔的原烟气入口管道上，用于对原烟气降温；
所述用热装置用于对从所述烟气换热器流入的热水进行降温；
所述热水循环泵用于将所述用热装置降温后的热水输送到所述热泵机组；
所述热泵机组与吸收塔的浆液池或吸收塔的净烟气出口管道相连，用于利用从热水循环泵输入的热水对浆液或净烟气进行换热，并将换热后的热水输送到所述烟气换热器。
2.根据权利要求1所述的消白烟系统，其特征在于，所述热泵机组包括依次相连且形成换热闭环的蒸发器、压缩机以及冷凝器，所述换热闭环内流动有换热媒介，其中：
所述蒸发器与吸收塔的浆液池或净烟气出口管道相连，用于通过换热媒介从浆液或净烟气中获取的热量；
所述压缩机压缩并输送获得热量后的换热媒介至所述冷凝器；
所述冷凝器连接所述烟气换热器和热水循环泵，用于将接收到的换热媒介与从热水循环泵输入的热水进行换热，并将换热后的换热媒介输送到蒸发器。
3.根据权利要求2所述的消白烟系统，其特征在于，所述蒸发器设置在吸收塔的浆液池内。
4.根据权利要求2所述的消白烟系统，其特征在于，所述蒸发器设置在浆液的循环管道上。
5.根据权利要求2所述的消白烟系统，其特征在于，所述蒸发器设置在吸收塔的净烟气出口管道上。
6.根据权利要求2所述的消白烟系统，其特征在于，所述用热装置为热用户，和/或，所述用热装置为低温热水发电机组。
7.根据权利要求6所述的消白烟系统，其特征在于，在用热装置为低温热水发电机组时，所述低温热水发电机组包括依次相连且形成用热闭环的热水换热器、膨胀机、凝汽器及内循环泵，所述用热闭环内流动有低沸点工质，还包括发电机，所述发电机与所述膨胀机相连，其中：
所述热水换热器连接所述烟气换热器以及热水循环泵，用于通过低沸点工质在从所述烟气换热器流入的热水吸收热量，所述低沸点工质吸热形成蒸汽；
所述膨胀机在所述蒸汽的作用下转动，带动与之相连的发动机发电；
所述凝汽器用于通过其内的冷却水冷却凝结所述蒸汽形成低沸点工质；
所述内循环泵用于将所述凝汽器形成的低沸点工质输送至热水换热器。
8.根据权利要求1所述的消白烟系统，其特征在于，所述消白烟系统与现有MGGH系统相连接。
9.根据权利要求1所述的消白烟系统，其特征在于，所述热泵机组的数目为N，N≥1。
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