CN112923748A - 一种燃煤烟气冷却系统及方法 - Google Patents

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许世森
郜时旺
赵贺
丹慧杰
刘练波
汪世清
何育东
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Abstract

本发明公开一种燃煤烟气冷却系统及方法，包括烟气冷却塔，烟气冷却塔中沿着烟气流向设置一级喷淋冷却装置、二级喷淋冷却装置和三级喷淋冷却装置，一级喷淋冷却装置的一级循环液出入口连通第一冷却器的循环水进出口；二级喷淋冷却装置的二级循环液出入口连通第二冷却器的循环水进出口；三级喷淋冷却装置的三级循环液出入口连通第三冷却器的循环液进出口，一级循环液、二级循环液和三级循环液的温度依次降低；集成分段逐级降温方式，占地面积小，工艺简单，烟气冷却塔每一段的前后温差显著减少，设备损伤减小，在烟气冷却塔中段及上段冷却过程中，制冷机采用二级或多级压缩，分级充分利用制冷机冷量，减少了能耗，提高了冷却效率，工程放大易实现。

Description

一种燃煤烟气冷却系统及方法
技术领域
本发明属于烟气污染物净化技术领域，具体涉及一种燃煤烟气冷却系统及方法。
背景技术
煤炭采用直接燃烧的利用方式将会产生大量的酸性废气污染物，比如，烟尘、SO2、NOx等，严重影响了生态环境的平衡和人们的身体健康。NOx主要成分是NO，也含有少量NO2。目前，主流的烟气净化技术是采用SCR脱硝、ESP电除尘和FGD湿法脱硫的组合进行脱硫脱硝和除尘。
传统的烟气脱硫和脱硝采用分别处理的方法，虽然取得了一定的成果但设备庞大、技术复杂、成本过高，给火电厂的发展造成了非常大的影响。例如FGD湿法脱硫技术占地面积大，需要大量的石灰石作为辅助吸收剂，设备内壁易腐蚀和结垢，维护难度大。SCR脱硝技术初始投资成本高，需要持续消耗氨或尿素作为还原剂，SCR催化剂易中毒失效，处理难度大，运行成本高昂。现有的新型高效低温一体化烟气污染物脱除技术虽解决了上述难题，但在烟气降温过程中降温设备前后端温差大，易形变，降温能耗大，成本高昂。因此，新型高效低温一体化烟气污染物脱除技术中用到的烟气降温系统及方法成为了研发的重点。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种燃煤烟气冷却系统及方法，该系统及方法可对除尘后高温烟气进行分段降温，降温效率高，设备损伤小，降温过程能耗低，工程放大易实现。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种燃煤烟气冷却系统，包括烟气冷却塔，烟气冷却塔中沿着烟气流向从下往上依次设置一级喷淋冷却装置、二级喷淋冷却装置和三级喷淋冷却装置，一级喷淋冷却装置的一级循环液出入口连通第一冷却器的循环水进出口；二级喷淋冷却装置的二级循环液出入口连通第二冷却器的循环水进出口，三级喷淋冷却装置的三级循环液出入口连通第三冷却器的循环液进出口；一级喷淋冷却装置、二级喷淋冷却装置和三级喷淋冷却装置的下方均设置填料层；一级循环液、二级循环液和三级循环液的温度依次降低；一级循环液出口设置第一循环泵，二级循环液出口设置第二循环泵，三级循环液出口设置第三循环泵，第一冷却器的冷量来自电厂循环冷却水，第二冷却器的冷量来自制冷机，第三冷却器的冷量同样来自制冷机。
第一冷却器的冷却水入口与电厂循环冷却水上水管道相连，第一冷却器的冷却水出口与电厂循环冷却水回水管道相连。
第二冷却器的循环液出口去往烟气冷却塔中段循环液入口，第二冷却器的制冷剂出入口与制冷机制冷剂一级进出口相连，第二冷却器的制冷剂出口与制冷机的制冷剂入口之间设置第一制冷剂压力调节阀。
第三冷却器的循环液出口去往烟气冷却塔中段循环液入口，第三冷却器的制冷剂出入口与制冷机制冷剂二级进出口相连，第三冷却器的制冷剂出口与制冷机的制冷剂入口之间设置第二制冷剂压力调节阀，制冷机为单级或多级压缩机。
烟气冷却塔的烟气进出口均设置温度传感器；第一冷却器、第二冷却器以及第三冷却器的循环液进出口均设置温度、压力以及流量传感器。
烟气冷却塔的顶部设置除沫器。
所述喷淋结构包括若干喷淋管道，所述喷淋管道覆盖整个烟气冷却塔的横截面。
填料层的填料采用规整填料或散堆材料。
一种基于本发明所述系统的燃煤烟气冷却方法，电厂除尘器高温烟气进入烟气冷却塔后经过一级冷却、二级冷却以及三级冷却，经过冷却的烟气温度为零下-22℃～-18℃，一级冷却和二级冷却所用的循环液均采用循环冷却水；三级冷却所用的循环液为载冷剂。
电厂除尘后150±20℃的烟气经一级喷淋冷却装置冷却为40±5℃的烟气，再经过二级喷淋冷却装置冷却至2-8℃，2-8℃的烟气经三级喷淋冷却装置冷却至-20±2℃；整个冷却烟气的过程中监测循环液的温度、压力以及流量。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明所述燃煤烟气冷却系统，能将烟气进行分段逐级喷淋降温，每一级循环液与烟气接触充分，热交换效率高，而且分级降温时，每一级之间温差减小，降温效率高，而且有助于实现冷量梯度利用，能提高设备效率，对设备损伤小，降温过程能耗低，不产生二次污染，而且工程投资低，烟气冷却塔为立式，占地面积小，易于实现分级冷却。
本发明将燃煤除尘后的高温烟气通过集成设置烟气冷却塔，把烟气温度从150℃左右逐级降温至-20℃左右，用于后续工段低温法烟气污染物一体化脱除，本方法采用集成分段逐级喷淋降温方式，占地面积小，工艺简单，烟气冷却塔每一段的前后温差显著减少，设备损伤减小，在烟气冷却塔中段及上段冷却过程中，制冷机采用二级或多级压缩，分级充分利用制冷机冷量，减少了能耗，提高了冷却效率，工程放大易实现。
附图说明
图1为本发明一种可实施的结构示意图。
其中，1为烟气冷却塔，2为下段循环泵，3为中段循环泵，4为上段循环泵，5为下段循环冷却器，6为中段循环冷却器，7为上段循环冷却器，8为制冷机，9为第一制冷剂压力调节阀，10为第二制冷剂压力调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作更详细的说明。
参考图1，一级喷淋冷却装置对应设置在烟气冷却塔下段，二级喷淋冷却装置对应设置在烟气冷却塔中段，三级喷淋冷却装置对应设置在烟气冷却塔上段；第一冷却器为下段循环冷却器5，第二冷却器为中段循环冷却器6，第三冷却器为上段循环冷却器7；第一循环泵为下段循环泵2，第二循环泵为中段循环泵3，第三循环泵为上段循环泵4；
电厂除尘器高温烟气进入烟气冷却塔1后经过一级冷却、二级冷却以及三级冷却，经过冷却的烟气温度为零下-20±2℃，一级冷却和二级冷却所用的循环液均采用循环冷却水；三级冷却所用循环液为载冷剂，经过一级冷却，烟气温度从150±10℃降至40±5℃，经一级冷却降温的烟气继续进行二级冷却至2-8℃，经二级冷却降温的烟气进行三级冷却至-20±2℃。
每一级喷淋冷却装置中部设置升气帽。
作为可选的实施例，一级冷却时，也可以采用电厂循环冷却水直接与烟气换热，即一级喷淋冷却装置的一级循环液出口连通电厂循环冷却水上水管道，一级喷淋冷却装置的一级循环液入口连通电厂循环冷却水回水管道。
一级喷淋冷却装置的一级循环液出口设置第一循环泵，二级喷淋冷却装置的二级循环液出口设置第二循环泵，三级喷淋冷却装置的三级循环液出口设置第三循环泵，第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵的两端均设置旁路管道，提高循环水路运行的可靠性，所述旁路管道上均设置阀门。
第一冷却器、第二冷却器以及第三冷却器的循环液进出口均设置温度、压力以及流量传感器
一种燃煤烟气冷却系统，包括与电厂除尘器高温烟气出口相连的烟气冷却塔1，烟气冷却塔下段设循环液出口，所述循环液出口与下段循环泵2入口相连，下段循环泵2出口与下段循环冷却器5循环液入口相连，下段循环冷却器5的循环液出口去往烟气冷却塔1下段循环液入口，下段循环冷却器5冷却水入口与电厂循环冷却水上水管道相连，下段循环冷却器5冷却水出口与电厂循环冷却水回水管道相连；烟气冷却塔1的下部开设烟气入口，烟气冷却塔1的顶端开设烟气出口，烟气冷却塔1的顶部设置有除沫器。
经烟气冷却塔1下段冷却过的烟气进入烟气冷却塔1中段，烟气冷却塔1中段循环液出口与中段循环泵3入口相连，中段循环泵3出口与中段循环冷却器6循环液入口相连，中段循环冷却器6循环液出口去往烟气冷却塔1中段循环液入口，中段循环冷却器6制冷剂入口与制冷机8制冷剂出口相连，中段循环冷却器6制冷剂出口与第一制冷剂压力调节阀9入口相连，第一制冷剂压力调节阀9制冷剂出口去往制冷机8入口。
经烟气冷却塔1中段冷却过的烟气进入烟气冷却塔1上段，烟气冷却塔1上段循环液出口与上段循环泵4入口相连，上段循环泵4出口与上段循环冷却器7循环液入口相连，上段循环冷却器7循环液出口去往烟气冷却塔1上段循环液入口，上段循环冷却器7制冷剂入口与制冷机8制冷剂出口相连，上段循环冷却器7制冷剂出口与第二制冷剂压力调节阀10入口相连，第二制冷剂压力调节阀10制冷剂出口去往制冷机8入口。
制冷机8还并联有一备用制冷机，可以根据实际情况可以同时启用，也可以在制冷机8有故障时，启用备用制冷机。
所述制冷机为单级或多级压缩，分级同时为烟气冷却塔中段循环液和上段循环液提供冷量。
烟气冷却塔1的顶部设置除沫器，除沫器设置在三级喷淋冷却装置的上方。
作为一种可选的实施例，一级喷淋冷却装置和二级喷淋冷却装置的喷淋管采用常规的喷淋水管，三级喷淋冷却装置的喷淋管采用能够耐低温的管道，所述低温为-30～-18℃。
基于本发明所述系统的燃煤烟气冷却方法，电厂除尘器高温烟气进入烟气冷却塔1后经过一级冷却、二级冷却以及三级冷却，经过冷却的烟气温度为零下-22℃～-18℃，一级冷却和二级冷却所用的循环液均采用循环冷却水；三级冷却所用的循环液为载冷剂，所述载冷剂为氯化钙溶液、乙二醇；制冷剂采用液氨或氟利昂。
参照图1，本发明的工艺过程和原理为：
燃煤电厂除尘后150±10℃的烟气进入烟气冷却塔1下段，烟气冷却塔1下段循环液为工艺水，通过下段循环泵2提供动力，下段循环液在烟气冷却塔1下段形成循环，下段循环泵2循环液出口设有下段循环冷却器5，下段循环冷却器5的冷量由电厂循环冷却水提供，烟气经下段循环液降温后为40±5℃。
初次降温后的烟气进入到烟气冷却塔1中段，烟气冷却塔1中段循环液为工艺水，通过中段循环泵3提供动力，中段循环液在烟气冷却塔1中段形成循环，中段循环泵3循环液出口设有中段循环冷却器6，中段循环冷却器6的冷量由制冷机8提供，中段循环冷却器6制冷剂出口设有第一制冷剂压力调节阀9，通过第一制冷剂压力调节阀9控制制冷剂提供的冷量，使烟气经中段循环液降温后为2-8℃。
再次降温后的烟气进入到烟气冷却塔1上段，烟气冷却塔1上段循环液为载冷剂，通过上段循环泵4提供动力，上段循环液在烟气冷却塔1上段形成循环，上段循环泵4循环液出口设有上段循环冷却器7，上段循环冷却器7的冷量由制冷机8提供，上段循环冷却器7制冷剂出口设有第二制冷剂压力调节阀10，通过第二制冷剂压力调节阀10控制制冷剂提供的冷量，使烟气经中段循环液降温后为-20±2℃。

Claims (10)

1.一种燃煤烟气冷却系统，其特征在于，包括烟气冷却塔(1)，烟气冷却塔(1)中沿着烟气流向从下往上依次设置一级喷淋冷却装置、二级喷淋冷却装置和三级喷淋冷却装置，一级喷淋冷却装置的一级循环液出入口连通第一冷却器的循环水进出口；二级喷淋冷却装置的二级循环液出入口连通第二冷却器的循环水进出口，三级喷淋冷却装置的三级循环液出入口连通第三冷却器的循环液进出口；一级喷淋冷却装置、二级喷淋冷却装置和三级喷淋冷却装置的下方均设置填料层；一级循环液、二级循环液和三级循环液的温度依次降低；一级循环液出口设置第一循环泵，二级循环液出口设置第二循环泵，三级循环液出口设置第三循环泵，第一冷却器的冷量来自电厂循环冷却水，第二冷却器的冷量来自制冷机，第三冷却器的冷量同样来自制冷机。
2.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，第一冷却器的冷却水入口与电厂循环冷却水上水管道相连，第一冷却器的冷却水出口与电厂循环冷却水回水管道相连。
3.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，第二冷却器的循环液出口去往烟气冷却塔(1)中段循环液入口，第二冷却器的制冷剂出入口与制冷机(8)制冷剂进出口相连，第二冷却器的制冷剂出口与制冷机(8)的制冷剂入口之间设置第一制冷剂压力调节阀(9)。
4.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，第三冷却器的循环液出口去往烟气冷却塔(1)中段循环液入口，第三冷却器的制冷剂出入口与制冷机(8)制冷剂二级进出口相连，第三冷却器的制冷剂出口与制冷机(8)的制冷剂入口之间设置第二制冷剂压力调节阀(10)，制冷机(8)为单级或多级压缩机。
5.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，烟气冷却塔(1)的烟气进出口均设置温度传感器；第一冷却器、第二冷却器以及第三冷却器的循环液进出口均设置温度、压力以及流量传感器。
6.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，烟气冷却塔(1)的顶部设置除沫器。
7.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，所述喷淋结构包括若干喷淋管道，所述喷淋管道覆盖整个烟气冷却塔(1)的横截面。
8.根据权利要求1所述的燃煤烟气冷却系统，其特征在于，填料层的填料采用规整填料或散堆材料。
9.基于权利要求1-8任一项所述系统的燃煤烟气冷却方法，其特征在于，电厂除尘器高温烟气进入烟气冷却塔(1)后经过一级冷却、二级冷却以及三级冷却，经过冷却的烟气温度为零下-22℃～-18℃，一级冷却和二级冷却所用的循环液均采用循环冷却水；三级冷却所用的循环液为载冷剂。
10.根据权利要求9所述的燃煤烟气冷却方法，其特征在于，电厂除尘后150±20℃的烟气经一级喷淋冷却装置冷却为40±5℃的烟气，再经过二级喷淋冷却装置冷却至2-8℃，2-8℃的烟气经三级喷淋冷却装置冷却至-20±2℃；整个冷却烟气的过程中监测循环液的温度、压力以及流量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023221704A1 (zh) * 2022-05-16 2023-11-23 江南环境科技公司 一种氨法脱碳冷却装置及方法

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