CN112944376A - 一种有色烟羽脱除系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有色烟羽脱除系统及应用，属于有色烟羽治理领域。该有色烟羽脱除系统包括沿着烟气的流动方向依次设置的除尘装置、循环水冷却装置、氨脱硫塔、喷淋装置、冷凝分离装置、除雾装置和气液混合加热装置，且气液混合加热装置的热媒水出口与循环水冷却装置的冷媒水进口连通，循环水冷却装置的冷媒水出口与气液混合加热装置的热媒水进口连通形成闭合回路。本发明提供的有色烟羽脱除系统能够在先冷凝再热脱除有色烟羽的同时实现冷媒水与热媒水的转化循环，不再需要各自建立循环水系统，降低了运行成本并节约了水资源，同时烟气热能可被再利用，而且能够降低烟气温度并吸收氨气以及防止二次烟羽产生，提高了有色烟羽的脱除效果。

Description

一种有色烟羽脱除系统及应用

技术领域

本发明涉及有色烟羽治理技术领域，尤其涉及一种有色烟羽脱除系统及应用。

背景技术

有色烟羽是烟囱排出的饱和烟气因受温度降低影响，造成烟气中的部分汽态水和污染物发生凝结并在烟囱出口处形成雾状水汽，而雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，即形成有色烟羽。有色烟羽中夹带有氮氧化物、各种烟尘颗粒物、S0₂气溶胶、NH₃气溶胶、超细结晶盐颗粒物等污染物，直接排放会造成雾霾并困扰周围居民生活，所以需要对有色烟羽进行脱除处理。

目前，脱除有色烟羽主要采用先冷凝再热的方法，即烟气依次经过冷却器降温、氨法脱硫和冷凝器二次降温后，再对烟气直接加热或者换热进行升温，以期脱除有色烟羽。

但是，该方法均需在冷凝和再热阶段建立循环水系统，不仅投资巨大、消耗水资源、运行费用高、占地面积大，而且冷凝后的废水热量高，直接回收造成热能浪费。同时，烟气在氨脱硫后直接冷凝，脱硫浆液因受烟气高温的影响，造成氨气逃逸并夹杂在烟气中，增加了放空烟气中的氨气含量，且烟气冷凝后会产生二次白色烟羽。此外，现有的先冷凝再热技术在烟羽脱硫后直接冷凝，由于烟气脱硫时造成了湿度增加，湿烟气在加热时会产生水蒸气，不仅增加了热能消耗，而且水蒸气夹杂在烟气中放空时会产生白色雾气，从而造成治理效果不佳。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种有色烟羽脱除系统，以解决现有先冷凝再热方法运行成本高、放空烟气氨含量高和治理效果差的问题。

实现本发明实施例目的的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种有色烟羽脱除系统包括沿着烟气的流动方向依次设置的除尘装置、循环水冷却装置、氨脱硫塔、喷淋装置、冷凝分离装置、除雾装置和气液混合加热装置；

所述除尘装置安装在锅炉的烟道出口处；所述循环水冷却装置设置于所述除尘装置与所述氨脱硫塔烟道进口之间的烟道上；所述喷淋装置设置在所述氨脱硫塔的烟道出口处；所述冷凝分离装置设在所述氨脱硫塔的烟道出口之后的烟道上；所述除雾装置和所述气液混合加热装置均设置在所述冷凝分离装置和烟囱之间的烟道上，且所述气液混合加热装置与所述烟囱连通；

所述气液混合加热装置的热媒水出口与所述循环水冷却装置的冷媒水进口通过第一循环管路连通，所述循环水冷却装置的冷媒水出口与所述气液混合加热装置的热媒水进口通过第二循环管路连通形成闭合回路。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括第一热媒水冷却装置；

所述第一热媒水冷却装置设置在所述第一循环管路上，所述第一热媒水冷却装置用于冷却通过所述第一循环管路内的热媒水。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括第三循环管路和第二热媒水冷却装置；

所述第三循环管路的两端均与所述第一循环管路连通形成闭合回路，且所述第一热媒水冷却装置位于所述第三循环管路的两端之间；

所述第二热媒水冷却装置设置在所述第三循环管路上。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀；

所述第一控制阀安装在所述第一循环管路上，且所述第一控制阀位于所述第三循环管路的两端之间；

所述第二控制阀安装在所述第二循环管路上；

所述第三控制阀安装在所述第三循环水管路上。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括蒸汽输送管路；

所述蒸汽输送管路的一端连通所述锅炉的蒸汽出口，另一端连通所述气液混合加热装置的蒸汽进口。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括减压装置；

所述减压装置安装在所述蒸汽输送管路上。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括吸附干燥装置；

所述吸附干燥装置设置在所述除雾装置与所述气液混合加热装置之间的烟道上。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括温度检测装置；

所述温度检测装置安装在所述气液混合加热装置与所述烟囱之间的管道内。

作为本发明实施例的进一步改进，该有色烟羽脱除系统还包括集水装置；

所述集水装置设置在所述喷淋装置下方，且所述集水装置连通收集容器。

本发明还提供了所述有色烟羽脱除系统在锅炉有色烟羽脱除中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的有色烟羽脱除系统，通过在烟气流动方向依次设置除尘装置、循环水冷却装置、氨脱硫塔、喷淋装置、冷凝分离装置、除雾装置和气液混合加热装置，并将气液混合加热装置的热媒水出口与循环水冷却装置的冷媒水进口连通以及循环水冷却装置的冷媒水出口与气液混合加热装置的热媒水进口连通形成闭合回路，从而在先冷凝再热脱除有色烟羽的同时实现冷媒水与热媒水的转化循环，不再需要各自建立循环水系统，降低了运行成本并节约了水资源，而且烟气热能可被再利用，减少了烟气再热阶段的热能投入；同时在烟气脱硫增加喷淋，吸收脱硫浆液逃逸的氨气并降低烟气温度，以及在冷凝分离后还进行除雾，防止二次烟羽产生，提高了有色烟羽的脱除效果；

本发明提供的有色烟羽脱除系统，通过“循环水冷却-喷淋-冷凝分离”的三步降温手段降低烟气温度，能够防止温度下降过快造成烟气中夹杂的逃逸气态氨与烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成气溶胶，提高了对有色烟羽的治理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的有色烟羽脱除系统的第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的有色烟羽脱除系统的第二种实施方式的结构示意图。

图标：1-锅炉；2-除尘装置；3-循环水冷却装置；4-氨脱硫塔；5-喷淋装置；6-冷凝分离装置；7-除雾装置；8-气液混合加热装置；9-烟囱；10-第一循环管路；11-第二循环管路；12-蒸汽输送管路；13-第三循环管路；14-吸附干燥装置；15-温度检测装置；16-集水装置；100-第一热媒水冷却装置；200-第二热媒水冷却装置；110-第一控制阀；120-第二控制阀；130-第三控制阀；140-减压装置。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本发明提供了一种有色烟羽脱除系统，请参阅图1至图2。其中，图1为本实施例提供的有色烟羽脱除系统的第一种实施方式的结构示意图；图2为本实施例提供的有色烟羽脱除系统的第二种实施方式的结构示意图。

如图1所示，该有色烟羽脱除系统包括沿着烟气的流动方向依次设置的除尘装置2、循环水冷却装置3、氨脱硫塔4、喷淋装置5、冷凝分离装置6、除雾装置7和气液混合加热装置8。除尘装置2安装在锅炉1的烟道出口处。循环水冷却装置3设置于除尘装置2与氨脱硫塔4的烟道进口之间的烟道上。喷淋装置5设置在氨脱硫塔4的烟道出口处。冷凝分离装置6设在氨脱硫塔4的烟道出口之后的烟道上。除雾装置7和气液混合加热装置8均设置在冷凝分离装置6和烟囱9之间的烟道上，且气液混合加热装置8与烟囱9连通。气液混合加热装置8的热媒水出口与循环水冷却装置3的冷媒水进口通过第一循环管路10连通，循环水冷却装置3的冷媒水出口与气液混合加热装置8的热媒水进口通过第二循环管路11连通形成闭合回路。

本发明提供的有色烟羽脱除系统，通过在烟气流动方向依次设置除尘装置2、循环水冷却装置3、氨脱硫塔4、喷淋装置5、冷凝分离装置6、除雾装置7和气液混合加热装置8，并将气液混合加热装置8的热媒水出口与循环水冷却装置3的冷媒水进口连通以及循环水冷却装置3的冷媒水出口与气液混合加热装置8的热媒水进口连通形成闭合回路。该系统在有色烟羽脱除中，锅炉排出有色烟羽经“除尘→冷却→脱硫→喷淋→冷凝分离→除雾→再热后”放空，因而能够在先冷凝再热脱除有色烟羽的同时实现冷媒水与热媒水的转化循环，不再需要各自建立循环水系统，降低了运行成本并节约了水资源，而且烟气热能可被再利用，减少了烟气再热阶段的热能投入；同时在烟气脱硫后增加喷淋，吸收脱硫浆液逃逸的氨气并降低烟气温度，以及在冷凝分离后还进行除雾，防止二次烟羽产生，提高了有色烟羽的脱除效果。其中，热媒水是指能够加热烟气的热源介质，如温度≥77℃的水；冷媒水是指能够冷却烟气的冷源介质，如温度≤42℃的水。

锅炉1为本领域常用设备，包括锅炉本体、烟道出口和蒸汽出口等。

除尘装置2为能够过滤有色烟羽中烟尘颗粒物和结晶盐颗粒物的装置，如布袋除尘器。本实施例以布袋除尘器为例，尽可能地描述除尘装置2过滤有色烟羽中烟尘颗粒物和结晶盐颗粒物的过程。具体地，该布袋除尘器包括风口、灰斗、箱体、滤袋和出风管等，且布袋除尘器的风口连通于锅炉1的出口烟道。当锅炉1的出口烟道排出有色烟羽时，有色烟羽从风口进入灰斗，部分较粗的烟尘颗粒和凝聚的烟尘团因惯性作用直接落下滤出，而进入灰斗的有色烟羽气流折转向上涌入箱体，由于箱体内部设有滤袋，可将较细的烟尘颗粒和结晶盐颗粒物阻留在滤袋的外表面，从而能够过滤有色烟羽中的烟尘颗粒物和结晶盐颗粒物，防止颗粒物杂质污染脱硫浆液。除尘净化后的有色烟羽流向滤袋上部并汇集到出风管排出至循环水冷却装置3。

循环水冷却装置3是利用水作冷却介质的冷却装置；气液混合加热装置8是利用水，或者水和蒸汽为加热介质的加热装置。例如，循环水冷却装置3和气液混合加热装置8均可采用气-液管式换热器。其中，循环水冷却装置3的进水温度可以是32℃；气液混合加热装置8的进水温度可以是120℃。

氨脱硫塔4为能够脱除有色烟羽中SO₂气溶胶的装置，如河北三阳盛业玻璃钢集团有限公司生产的氨烟气脱硫塔。本实施例以该氨烟气脱硫塔为例，尽可能地描述氨脱硫塔4脱除有色烟羽中硫化物和SO₂气溶胶的过程。具体地，经降温冷却后的有色烟羽进入氨烟气脱硫塔的底部进行喷淋洗涤，在有色烟羽与洗涤水逆流接触过程中，洗涤水能够结合其中夹带的NH₃而分离出来。然后烟气经均布器上升至浓缩段，利用烟气的热量提浓脱硫液，并使烟气温度降至50-60℃后进入脱硫塔吸收段。在吸收段，烟气与氨水液充分接触反应，吸收绝大部分的SO₂成为脱硫烟气，通过氨烟气脱硫塔顶部的出口烟道处进入冷凝分离装置6。其中，为使烟气能够快速到达脱硫塔底部，可在氨脱硫塔4的烟道进口中安置引风机，通过引风机将冷却后的烟气送入氨脱硫塔4的底部。

当然，本实施例中述及的氨烟气脱硫塔也可为其它结构类型，本实施例对其结构不作具体限定。

喷淋装置5为能够对烟气进行喷淋的装置，如储罐喷淋装置。喷淋装置5安置在氨脱硫塔4的烟道出口处。当烟气从氨脱硫塔4的烟道出口流出时，喷淋装置5能够对脱硫烟气喷水，从而降低进一步降低烟气温度，并且喷淋水能够吸收烟气中夹带的气态氨生成氨水被分离出来，降低了烟气中夹杂的氨含量，且回收的氨水可能够用于制备硫酸铵等。

冷凝分离装置6为能够对烟气降温并进行气液分离的装置，如可采用气-液管式换热器与气液分离器联合应用；除雾装置7为能够吸收烟气中雾状水汽的装置，如除雾器。其中，气-液管式换热器包括循环水热系统和蒸汽气热系统，循环水热系统包括热媒水进口和出口，蒸汽气热系统包括蒸汽进口和蒸汽出口。

本领域技术人员应当理解的是，循环水冷却装置3和气液混合加热装置8均可调节介质水的温度，如循环水冷却装置3可连接冷却设备或在第一循环管路10上设置冷却装置，通过冷却设备/装置来降低介质水温度以满足冷要求；气液混合加热装置8可连接热源或者第一循环管路10上设置加热装置，通过热源加热介质水以达到温度要求。

其中，图1示出了在第一循环管路10上设置冷却装置的一种情况。具体地，该有色烟羽脱除系统还包括第一热媒水冷却装置100。第一热媒水冷却装置100设置在第一循环管路10上，第一热媒水冷却装置100用于冷却通过第一循环管路10内的热媒水。该系统在运行过程中，热媒水通过第一循环管路10从气液混合加热装置8流向循环水冷却装置3，冷媒水通过第二循环管路11从循环水冷却装置3流向气液混合加热装置8，即热媒水与冷媒水通过循环转化利用。当冷媒水在循环水冷却装置3内流动时吸收烟气热量温度升高，冷媒水在吸收热量后流向气液混合加热装置8，再热时因冷媒水温度较高，所以只需输入较少的热能即可，降低了热能的投资/输入成本。当加热后的热媒水回流至循环水冷却装置3时，由于热媒水温度较高不利于冷却，且随着循环次数的增加，热媒水的温度持续升高，需要停止系统降低循环水温度。因而在第一循环管路10上设置第一热媒水冷却装置100，第一热媒水冷却装置100能够对流向循环水冷却装置3的热媒水进行降温，从而解决水温持续升高的问题，确保系统正常运行。

图2示出了在第一循环管路10上设置冷却装置的另一种情况。具体地，该有色烟羽脱除系统还包括第三循环管路13和第二热媒水冷却装置200。第三循环管路13的两端均与第一循环管路10连通形成闭合回路，且第一热媒水冷却装置100位于第三循环管路13的两端之间。第二热媒水冷却装置200设置在第三循环管路13上。该系统在运行过程中，热媒水通过第一循环管路10从气液混合加热装置8流向循环水冷却装置3，冷媒水通过第二循环管路11从循环水冷却装置3流向气液混合加热装置8，即热媒水与冷媒水通过循环转化利用。而且，由于热媒水的温度持续升高，以及热媒水与冷媒水的快速循环转化，对第一热媒水冷却装置100的冷却性能要求很高。因此，在第一循环管路10上设置第三循环管路13，并在第三循环管路13上设置第二热媒水冷却装置200，从而使热媒水可按比例流经第一循环管路10和第三循环管路13，实现了对热媒水的分流冷却，降低了对第一热媒水冷却装置100的性能要求。

继续参阅图2，该有色烟羽脱除系统还包括第一控制阀110、第二控制阀120和第三控制阀130。第一控制阀110安装在第一循环管路10上，且第一控制阀110位于第三循环管路13的两端之间。第二控制阀120安装在第二循环管路11上。第三控制阀130安装在第三循环管路13上。其中，第一控制阀110能够控制第一循环管路10的流量及开关；第二控制阀120能够控制第二循环管路11的流量及开关；第三控制阀130能够控制第三循环管路13的流量及开关，从而方便了对第一循环管路10、第二循环管路11和第三循环管路13的控制，同时第一控制阀110和第三控制阀130配合对热媒水进行分流冷却，冷却效果更好。

同时参阅图1和图2，该有色烟羽脱除系统还包括蒸汽输送管路12。蒸汽输送管路12的一端连通锅炉1的蒸汽出口，另一端连通气液混合加热装置8的蒸汽进口。

本发明通过蒸汽输送管路12连通锅炉1的蒸汽出口和气液混合加热装置8的蒸汽进口，使锅炉1产生的蒸汽能够应用于烟气再热，不再需要额外建立热源，降低了运行成本。而且能够同时对烟气进行气-液加热，提高了加热效率。

进一步地，该有色烟羽脱除系统还包括减压装置140，减压装置140安装在所述蒸汽输送管路12上，减压装置140能够对锅炉1排出的高压蒸汽进行减压。其中，减压装置140可以是气体减压阀。

如图2所示，该有色烟羽脱除系统还包括吸附干燥装置14，吸附干燥装置14设置在除雾装置7与气液混合加热装置8之间的烟道上。吸附干燥装置14能够对除雾后的烟气进行吸附干燥，以进一步降低烟气含水量，从而提高了有色烟羽的脱除效果。

继续参阅图2，该有色烟羽脱除系统还包括温度检测装置15，温度检测装置15安装在气液混合加热装置8与烟囱9之间的管道内。温度检测装置15能够实时监测流向烟囱9的烟气温度，比便于调控再热温度。

该有色烟羽脱除系统还包括集水装置16，集水装置16设置在所述喷淋装置5下方，且集水装置16连通收集容器。集水装置16能够收集喷淋烟气后的废液，不仅防止含氨水废液污染环境，而且含氨水废液可供生产硫酸铵，从而实现喷淋废液的再利用。

本发明提供的色烟羽脱除系统可应用于锅炉有色烟羽脱除。具体地，锅炉1经烟道出口排出有色烟羽，有色烟羽经除尘装置2→循环水冷却装置3→氨脱硫塔4→喷淋装置5→冷凝分离装置6→除雾装置7→吸附干燥装置14→气液混合加热装置8→烟囱9放空，其中在喷淋装置5对烟气进行喷淋时，集水装置16可收集喷淋废液，且有色烟羽经脱除后在流向烟囱9时，温度检测装置15可实时监测烟气的温度，以便于调控。

本发明提供的有色烟羽脱除系统，通过“循环水冷却-喷淋-冷凝分离”的三步降温手段降低烟气温度，能够防止温度下降过快造成烟气中夹杂的逃逸气态氨与烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成气溶胶，提高了对有色烟羽的治理效果。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种有色烟羽脱除系统，其特征在于，包括沿着烟气的流动方向依次设置的除尘装置、循环水冷却装置、氨脱硫塔、喷淋装置、冷凝分离装置、除雾装置和气液混合加热装置；

所述除尘装置安装在锅炉的烟道出口处；所述循环水冷却装置设置于所述除尘装置与所述氨脱硫塔烟道进口之间的烟道上；所述喷淋装置设置在所述氨脱硫塔的烟道出口处；所述冷凝分离装置设在所述氨脱硫塔的烟道出口之后的烟道上；所述除雾装置和所述气液混合加热装置均设置在所述冷凝分离装置和烟囱之间的烟道上，且所述气液混合加热装置与所述烟囱连通；

所述气液混合加热装置的热媒水出口与所述循环水冷却装置的冷媒水进口通过第一循环管路连通，所述循环水冷却装置的冷媒水出口与所述气液混合加热装置的热媒水进口通过第二循环管路连通形成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括第一热媒水冷却装置，所述第一热媒水冷却装置设置在所述第一循环管路上。

3.根据权利要求2所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括第三循环管路和第二热媒水冷却装置；

所述第三循环管路的两端均与所述第一循环管路连通形成闭合回路，且所述第一热媒水冷却装置位于所述第三循环管路的两端之间；

所述第二热媒水冷却装置设置在所述第三循环管路上。

4.根据权利要求3所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀；

所述第一控制阀安装在所述第一循环管路上，且所述第一控制阀位于所述第三循环管路的两端之间；

所述第二控制阀安装在所述第二循环管路上；

所述第三控制阀安装在所述第三循环水管路上。

5.根据权利要求1所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括蒸汽输送管路；

所述蒸汽输送管路的一端连通所述锅炉的蒸汽出口，另一端连通所述气液混合加热装置的蒸汽进口。

6.根据权利要求5所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括减压装置；

所述减压装置安装在所述蒸汽输送管路上。

7.根据权利要求1所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括吸附干燥装置；

所述吸附干燥装置设置在所述除雾装置与所述气液混合加热装置之间的烟道上。

8.根据权利要求1所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括温度检测装置；

所述温度检测装置安装在所述气液混合加热装置与所述烟囱之间的管道内。

9.根据权利要求1所述的有色烟羽脱除系统，其特征在于，还包括集水装置；

所述集水装置设置在所述喷淋装置下方，且所述集水装置连通收集容器。

10.一种根据权利要求6所述的有色烟羽脱除系统在锅炉有色烟羽脱除中的应用。

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