CN111174225A - 基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统及方法，包括烟气全热回收系统、溶液调湿再生消除湿烟羽系统，本发明的系统设有喷淋塔、除湿器、水‑溶液换热器、再生器、溶液储槽、风机以及各类循环泵和调节阀。本发明的方法是利用喷淋塔中循环水将烟气冷凝除湿至饱和状态，再利用除湿器中盐溶液对烟气进行深度除湿以降低烟气含湿量，可以同时实现除湿后烟气、再生后室外空气排放时均无白雾现象。本发明既无消耗额外的热量，也省去了冷却塔等循环设备，本发明中烟气在除湿器中的除湿过程为升温除湿过程；在消除“湿烟羽”的前提下，可减少除湿过程中烟气的除湿量，有效减小整个系统设备的尺寸。

Description

基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统及方法
技术领域
本发明涉及消除湿烟羽系统及方法，具体涉及一种基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统及方法。
背景技术
大型燃煤电厂生产时会产生大量的烟气，往往通过烟囱排放至环境。未处理的烟气含湿量较高，若附近空气温度低于烟气露点温度，则烟气与附近空气混合时由于温度降低导致烟气中饱和水蒸气冷凝成液态水，以雾状形式呈现，造成“白雾”现象；且烟气中大粒径液滴和酸性物质由于重力和环境风作用在烟囱周围沉降，形成“湿烟羽”，对附近建筑物、设备和地面造成一定的腐蚀和损坏作用，污染烟囱周边环境。
为了治理“湿烟羽”问题，需要对待排放烟气进行处理。现有的处理“湿烟羽”技术可分为两类：烟气升温技术和烟气降温除湿再热技术。其中，烟气升温技术是指对烟气加热使其干球温度升高，保持含湿量不变而使相对湿度降低，避免烟气产生结露现象，但升温技术需要消耗大量的高品位热量，故此类消除“湿烟羽”技术正逐渐被淘汰；而烟气降温除湿再热技术首先利用外部冷源对烟气冷却，在降温过程中烟气实现过饱和而析出液态水，烟气的含湿量降低，然后再对烟气再热降低其相对湿度。相比烟气升温技术，可大大降低烟气的再热量，但其同样需要消耗品位较高的热能，并且冷凝除湿效率较低需较大的冷却水循环量才能满足除湿量的要求，同时冷却塔侧空气排放时存在“白雾”现象。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统及方法，解决现有消除湿烟羽技术流程复杂、设备体积大、能耗高的问题。
技术方案：本发明所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，包括喷淋塔、除湿器和再生器，所述喷淋塔、除湿器和再生器内上方均设置有喷淋器，所述喷淋塔一侧与待排放烟气管道连通，顶部通过管道与所述出湿器连通，底部通过换热器与所述喷淋器内的喷淋器连通，所述除湿器顶部连通排烟管道，底部通过管道与所述再生器的喷淋器连通，所述再生器顶部连通排风管道，底部通过换热器与所述除湿器的喷淋器连通，所述再生器一侧连通室外空气。
其中，所述待排放烟气管道与喷淋塔之间排烟风机，所述室外空气和再生器连通的管道上设置有排风风机。
所述换热器为水-溶液换热器。
所述喷淋塔与换热器之间的管道上设置有冷却水调节阀和冷却水泵。
所述除湿器和再生器之间的管道上设置有稀溶液槽、稀溶液调节阀和稀溶液泵。
所述再生器和换热器之间的管道上设置于浓溶液槽、浓溶液调节阀和浓溶液泵。
本发明所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统的方法，包括以下步骤：
(1)待处理烟气通过排烟风机进入喷淋塔内，与喷淋的低温冷却水进行直接接触，发生热质交换，烟气被冷凝降温同时含湿量降低，析出的液态水被冷却水回收，冷却水进而回收烟气部分全热而升温，升温后的冷却水进入水-溶液换热器中将热量释放给再生溶液而降温，然后通过管道回流到喷淋塔内，实现了对烟气的冷凝除湿循环，又完成了烟气全热的一级回收；
(2)待处理烟气经过喷淋塔后进入除湿器进行深度除湿，高温浓溶液在除湿器中继续回收烟气部分全热，烟气经处理后焓值减小，实现了烟气全热的两级回收；
(3)除湿器中除湿后的稀溶液通过管道进入再生器中与排风风机送入的室外空气接触，稀溶液中水分被室外空气带走而浓度增加，再生后的浓溶液经水-溶液换热器的升温后进入除湿器。
有益效果：本发明利用喷淋塔和除湿器依次处理烟气，将烟气处理在不结露的范围内，除湿后烟气、再生后室外空气排放时均无白雾现象，达到消除“湿烟羽”的技术要求。本发明利用喷淋塔和除湿器逐级回收低温烟气全热完成盐溶液再生过程，同时回收烟气水分，整个系统既无消耗额外的热量，也省去了冷却塔等循环设备。本发明中烟气在除湿器中的除湿过程为升温除湿过程；在消除“湿烟羽”的前提下，可减少除湿过程中烟气的除湿量，有效减小整个系统设备的尺寸，本发明烟气只需经过一次冷凝除湿和溶液除湿即可消除湿烟羽，省去了冷却塔等循环设备；本发明从溶液的循环流程来说，溶液先被加热再依次进行除湿、再生，使得烟气在除湿器中的处理过程为升温除湿过程，与降温除湿相比降低了除湿器内烟气与溶液的换热量，使得换热面积降低从而减小了设备体积；本发明专利需要对烟气除湿后的含湿量可以更高，因此除湿负荷也可以显著减少，减少了除湿器尺寸。且烟气经升温除湿后排放温度更高，有利于烟气抬升和扩散。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统包括烟气全热两级回收系统和溶液调湿再生消除湿烟羽系统。
烟气全热两级回收系统包括排烟风机1、喷淋塔2、冷却水调节阀12、冷却水泵13、水-溶液换热器11、除湿器3；喷淋塔2内部布置填料，上方布置喷淋器，左侧壁和顶部分别设有进风口和排风口，下方出口依次连接冷却水调节阀12、冷却水泵13、水-溶液换热器11；水-溶液换热器11的冷却水侧出口连接至喷淋塔2上方喷淋器，溶液侧出口连接至除湿器3上方喷淋器；
溶液调湿再生消除湿烟羽系统包括除湿器3、稀溶液储液槽4、稀溶液调节阀5、稀溶液泵6、再生器7、排风风机14、浓溶液储液槽8、浓溶液调节阀9、浓溶液泵10、水-溶液换热器11；除湿器3内部布置填料，上方布置喷淋器，左侧侧面和顶部分别布置进风口和排风口，下方出口依次连接稀溶液储液槽4、稀溶液调节阀5、稀溶液泵6；再生器7内部布置填料，上方布置喷淋器，右侧壁面和顶部分别布置进风口和排风口，上方喷淋器连接至稀溶液泵6，下方出口依次连接浓溶液储液槽8、浓溶液调节阀9、浓溶液泵10、水-溶液换热器11；
在使用本发明的系统时，待处理烟气通过排烟风机1进入喷淋塔2内，与喷淋的低温冷却水进行直接接触，发生热质交换，烟气被冷凝降温同时含湿量降低，析出的液态水被冷却水回收，冷却水进而回收烟气部分全热而升温，升温后的冷却水于水-溶液换热器11中将热量释放给再生溶液而降温，既实现了对烟气的冷凝除湿循环，又完成了烟气全热的一级回收；水-溶液换热器11出口的高温浓溶液进入除湿器3对烟气进行深度除湿，处理后的烟气被控制在不结露的范围内，达到消除“湿烟羽”的目的；烟气在除湿器3中的处理过程为升温除湿过程，高温浓溶液在除湿器3中继续回收烟气部分全热，烟气经处理后焓值减小，实现了烟气全热的两级回收，并将此热量驱动盐溶液再生；除湿后的稀溶液于再生器7中与排风风机14送入的室外空气接触，由于稀溶液水蒸气分压力大于室外空气，稀溶液中水分被室外空气带走而浓度增加；再生后的浓溶液经水-溶液换热器11的升温后进入除湿器3，完成溶液除湿再生循环；与此同时，再生器7上方出口的室外空气亦被控制在不结露的范围内，达到消除“湿烟羽”的目的。
本发明利用喷淋塔中冷却水将烟气冷凝除湿至饱和状态，再利用除湿器中盐溶液对烟气进行深度除湿以降低烟气含湿量，可以同时实现除湿后烟气、再生后室外空气排放时均无白雾现象，达到消除“湿烟羽”的技术要求。喷淋塔中冷却水可同时实现对烟气全热的一级回收及水分回收，回收烟气全热后的高温冷却水通过水-溶液换热器将再生溶液加热，再生溶液于除湿器中继续回收烟气全热，实现烟气全热的两级，并将此热量驱动盐溶液再生。稀溶液首先进入再生器成为浓溶液，经水-溶液换热器升温后，再进入除湿器处理烟气，最后进入再生器形成溶液除湿再生循环。烟气在除湿器中的处理过程为升温除湿过程，在消除“湿烟羽”的前提下，可减少除湿过程中烟气的除湿量。
本发明溶液循环流程为浓溶液先加热再依次进行除湿、再生，因再生后浓溶液温度较低，通过对浓溶液进行加热再进行除湿，可实现对冷凝后烟气的升温除湿；本项发明专利中除湿器内溶液与烟气换热量、再生器内溶液与室外空气换热量均更少，所需填料体积更少，本发明专利系统流程更简单，冷凝后烟气经过溶液除湿后就可达到消白要求，本发明中，根据能量守恒定律，系统进出口烟气的焓差等于进出口空气的焓差，冷却水和盐溶液均为换热介质，本发明中烟气与空气之间净换热量更少，因此，本发明所需换热面积更少，即填料体积更小；此外，在实现消除湿烟羽的前提下，本发明处理后烟气温度更高，排放过程中扩散性更好。

Claims (7)

1.一种基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，包括喷淋塔(2)、除湿器(3)和再生器(7)，所述喷淋塔(2)、除湿器(3)和再生器(7)内上方均设置有喷淋器，所述喷淋塔(2)一侧与待排放烟气管道连通，顶部通过管道与所述出湿器(3)连通，底部通过换热器(11)与所述喷淋器(2)内的喷淋器连通，所述除湿器(3)顶部连通排烟管道，底部通过管道与所述再生器(7)的喷淋器连通，所述再生器(7)顶部连通排风管道，底部通过换热器(11)与所述除湿器(3)的喷淋器连通，所述再生器(7)一侧连通室外空气。
2.根据权利要求1所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，所述待排放烟气管道与喷淋塔(2)之间排烟风机(1)，所述室外空气和再生器(7)连通的管道上设置有排风风机(14)。
3.根据权利要求1所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，所述换热器(11)为水-溶液换热器。
4.根据权利要求1所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，所述喷淋塔(2)与换热器(11)之间的管道上设置有冷却水调节阀(12)和冷却水泵(13)。
5.根据权利要求1所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，所述除湿器和再生器之间的管道上设置有稀溶液槽(4)、稀溶液调节阀(5)和稀溶液泵(6)。
6.根据权利要求1所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统，其特征在于，所述再生器和换热器之间的管道上设置于浓溶液槽(8)、浓溶液调节阀(9)和浓溶液泵(10)。
7.如权利要求1-6任一项所述的基于溶液调湿兼水分回收的消除湿烟羽系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)待处理烟气通过排烟风机(1)进入喷淋塔(2)内，与喷淋的低温冷却水进行直接接触，发生热质交换，烟气被冷凝降温同时含湿量降低，析出的液态水被冷却水回收，冷却水进而回收烟气部分全热而升温，升温后的冷却水进入水-溶液换热器(11)中将热量释放给再生溶液而降温，然后通过管道回流到喷淋塔内，实现了对烟气的冷凝除湿循环，又完成了烟气全热的一级回收；
(2)待处理烟气经过喷淋塔后进入除湿器进行深度除湿，高温浓溶液在除湿器(3)中继续回收烟气部分全热，烟气经处理后焓值减小，实现了烟气全热的两级回收；
(3)除湿器中除湿后的稀溶液通过管道进入再生器(7)中与排风风机(14)送入的室外空气接触，稀溶液中水分被室外空气带走而浓度增加，再生后的浓溶液经水-溶液换热器(11)的升温后进入除湿器(3)。
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