CN113144841A - 一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法。所述设备包括底部的烟气进入装置、下部侧面上的进风装置和顶部的引风装置，及设置于进风装置和引风装置间的除湿装置，进风装置进入环境风的风量可调；设备的底部敞口。能够节省烟气冷却所需的能量消耗；同时由于采用了环境风与烟气直接混合换热的方式，无需与烟气接触的换热器，避免了设备腐蚀和/或堵塞的风险。

Description

一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，特别涉及一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法。

背景技术

炼化企业、燃煤电厂及硫磺回收和污泥焚烧等产生的尾气中含有大量的硫，为了减小对设备和环境的污染，通常利用湿法脱硫装置对尾气进行脱硫处理。由于脱硫后的尾气中往往夹带较多的水汽，在烟囱出口容易形成明显的白色雾团，尤其冬天，“白烟”夹带水多呈酸性，极容易在气象不利的条件下形成酸雨落下，严重腐蚀周边的设备及管道，所以必须对其进行“消雨”处理；为了视觉美观的效果，往往还需要进行进一步的“消白”处理。

目前的消雨消白技术所需设备复杂，且能耗高，同时由于换热装置的使用极易造成设备腐蚀或堵塞。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法。

第一方面，本发明实施例提供一种烟气消雨消白设备，包括底部的烟气进入装置、下部侧面上的进风装置和顶部的引风装置，及设置于所述进风装置和引风装置间的除湿装置，所述进风装置进入环境风的风量可调；

所述设备的底部敞口。

第二方面，本发明实施例提供一种烟气消雨消白方法，包括：

根据当前风向和设定规则，调节烟气消雨消白设备下部侧面进风装置的环境风进风量，使得从所述进风装置进入的环境风、从所述设备的底部敞口处进入的环境风和从所述设备的底部烟气进入装置进入的烟气在顶部引风装置的作用下混合后，得到的混合气的温度在第一设定温度范围内。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

(1)能耗低，效果好

本发明实施例提供的烟气消雨消白设备，包括底部的烟气进入装置、下部侧面上的进风装置和顶部的引风装置，及设置于进风装置和引风装置间的除湿装置，进风装置进入环境风的风量可调；设备的底部敞口。设备底部敞口处和下部侧面上的进风装置均可进入环境风，环境风与烟气在顶部引风装置的作用下向上运动的过程中不断混合，使得烟气被低温环境风冷却，节省了烟气冷却所需的能量消耗。

进风装置的设置，补充了气流，降低了引风装置对底部气流的吸力，从而降低了气流中液滴的升力，更利于气流中液滴的沉降；而且由于不同温度下气体密度的差异，容易发生底部冷气(底部敞口处进入的气流)与湿烟气相对独立的上升，经过气流的二次补充(进风装置进入的气流)，可以增强高低温气体的混合，从而提高了湿烟气中含硫液滴的形成效率。

(2)无换热装置，设备简单

现有消雨消白技术往往需要体积庞大的换热器，换热器需要采用双相合金钢或氟塑料才能抗腐蚀，目前工业上尝试的换热器最长寿命一般在一年以内；本发明实施例提供的烟气消雨消白设备，无需与烟气接触的换热器，故无需苛刻的耐腐蚀环境，仅需采用低耐腐蚀材料即可长时间运行，故降低了设备生产和使用的成本。

(3)对现有系统影响小

由于湿烟气中依然含有少量粉尘，湿烟气携带的液滴基本上为饱和的含盐水，换热升温会有大量盐颗粒析出吸附在换热器表面，一是严重腐蚀设备换热面，二是堵塞换热通道，工业应用中会经常出现换热器堵塞的情况，由于整个系统属于密闭系统，运行过程中会明显使系统压力上升，严重时会憋停机组。本发明实施例提供的烟气消雨消白设备，与现有脱硫系统无直接密闭性的关联，且无换热面，不会出现结晶盐吸附而堵塞通道的情况，因此，避免了烟气冷凝过程中产生的强腐蚀环境或者结构堵塞的情况。同时本设备的故障不会对现有排放系统(脱硫装置)产生影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例一中烟气消雨消白设备的剖面图；

图2为本发明实施例一中进风装置的剖面示例图；

图3为本发明实施例一中烟气进入装置的剖面示例图；

图4为本发明实施例一中除湿装置的剖面示例图；

图5为本发明实施例一中引风装置的剖面示例图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，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。

为了解决现有技术中存在的烟气“消白”装置能耗高，且易堵塞和腐蚀设备的问题，本发明实施例提供一种烟气消雨消白设备和消雨消白方法，能够节省烟气冷却所需的能量消耗；同时由于采用了环境风与烟气直接混合换热的方式，无需与烟气接触的换热器，避免了设备腐蚀和/或堵塞的风险。

实施例一

本发明实施例一提供一种烟气消雨消白设备，参照图1所示，为其纵向剖面示意图的简图，包括底部的烟气进入装置1、下部侧面上的进风装置2和顶部的引风装置3，及设置于进风装置2引风装置3间的除湿装置4。设备的底部敞口。

上述进风装置2进入环境风的风量可调。

湿烟气被通过烟道从脱硫设备的顶部引出至消雨消白设备底部的烟气进入装置1，从烟气进入装置1进入烟气消雨消白设备，湿烟气与底部敞口处进入的环境风混合，在设备顶部引风装置3的动力作用下共同向上过程中，再与从设备下部侧面上的进风装置2进入的环境风进一步混合。混合后的烟气在环境风的冷却作用下降温至一定温度，降温后的湿烟气会凝结出液滴，产生的液滴大小不等，小的仅有几微米，大的可形成雨滴落下。微小液滴随混合气进入设备中段的除湿装置4，除湿装置4可进一步除去混合气中的大量水汽。经过环境风冷却和除湿装置4除水后的湿烟气温度和湿度大大降低，从而实现外排烟气消雨和一定程度上的消白。

本发明实施例一提供的烟气消雨消白设备，至少具有下述有益效果：

(1)能耗低，效果好

本发明实施例一提供的烟气消雨消白设备，包括底部的烟气进入装置、下部侧面上的进风装置和顶部的引风装置，及设置于进风装置和引风装置间的除湿装置，进风装置进入环境风的风量可调；设备的底部敞口。设备底部敞口处和下部侧面上的进风装置均可进入环境风，环境风与烟气在顶部引风装置的作用下向上运动的过程中不断混合，使得烟气被低温环境风冷却，节省了烟气冷却所需的能量消耗。

进风装置的设置，补充了气流，降低了引风装置对底部气流的吸力，从而降低了气流中液滴的升力，更利于气流中液滴的沉降；而且由于不同温度下气体密度的差异，容易发生底部冷气(底部敞口处进入的气流)与湿烟气相对独立的上升，经过气流的二次补充(进风装置进入的气流)，可以增强高低温气体的混合，从而提高了湿烟气中含硫液滴的形成效率。

以湿法脱硫排烟温度54℃，环境温度为15℃，环境相对湿度为50％为例，若采用直接加热法，即采用热源与湿烟气间接换热，需要将烟气加热至77.9℃以上方可实现消白，需要热量为32.61kJ/Nm³。若采用先冷凝再加热(先用循环冷却水冷却循环喷淋液通过喷淋液降低烟气温度，再通过换热器加热烟气)的方式，先将烟气降温至52℃再升温至66.2℃以上方可实现消白，则降温所需冷量为29.52kJ/Nm³，再加热需要热量为19.57kJ/Nm³,共计需求能量49.09kJ/Nm³。如果采用本实施例一的设备，先采用环境风将湿烟气降低至45℃，再通过热气混合加热至51.8℃以上即可实现消白，仅需热量20.47kJ/Nm³，相比直接加热法能耗降低37.2％，相比于换热冷凝再换热加热法能耗降低58.3％，节能优势明显。

(2)无换热装置，设备简单

现有消雨消白技术往往需要体积庞大的换热器，换热器需要采用双相合金钢或氟塑料才能抗腐蚀，目前工业上尝试的换热器最长寿命一般在一年以内；本发明实施例一提供的烟气消雨消白设备，无需与烟气接触的换热器，故无需苛刻的耐腐蚀环境，仅需采用低耐腐蚀材料即可长时间运行，故降低了设备生产和使用的成本。

(3)对现有系统影响小

由于湿烟气中依然含有少量粉尘，湿烟气携带的液滴基本上为饱和的含盐水，换热升温会有大量盐颗粒析出吸附在换热器表面，一是严重腐蚀设备换热面，二是堵塞换热通道，工业应用中会经常出现换热器堵塞的情况，由于整个系统属于密闭系统，运行过程中会明显使系统压力上升，严重时会憋停机组。本发明实施例一提供的烟气消雨消白设备，与现有脱硫系统无直接密闭性的关联，且无换热面，不会出现结晶盐吸附而堵塞通道的情况，因此，避免了烟气冷凝过程中产生的强腐蚀环境或者结构堵塞的情况。同时本设备的故障不会对现有排放系统(脱硫装置)产生影响。

在一个实施例中，进风装置2包括向上倾斜的导流板21和导流板调节装置22；导流板调节装置22，用于调节导流板21的倾斜角度，从而可以实现对环境风进风量的控制。

例如，进风装置2的导流板21可以为百叶窗叶片结构，导流板角度调节装置22用于调节百叶窗叶片的开度。

进风装置设置在设备下部的至少一个侧面上。由于外界环境中自然风向的不确定性，优选的，进风装置设置在设备下部的各个侧面上。例如，本实施例中的烟气消雨消白设备的形状可以为长方体，进风装置设置在设备下部的四个侧面上。参见图2所示，为进风装置2的横截面示例图，设备的四个侧面上都设置有导流板21，及导流板角度调节装置22。

进风装置的设置，弥补了底部敞口处进入风量的不足；导流板21向上倾斜，使得进入的环境风更容易向上运动，减少了过堂风，过堂风会导致环境风刚进来就被吹跑了，起不到冷却烟气的效果，还把部分烟气也带走了，造成了烟气的外漏。设备下部的各个侧面上都设置有进风装置，通过对各个侧面上导流板倾斜角度的差异调整，可以进一步减少过堂风。同时，进风装置进入环境风的风量可调，使得环境风冷却的湿烟气的冷却温度可控，最终将湿烟气冷却到设定温度，例如45度。

综上述，导流板第一个作用是有效的将环境的水平风引流导向至斜向上的流向，避免水平环境风将湿烟气直接吹出装置造成湿烟气提前扩散；第二个作用是可以控制侧方进气的环境风量，根据环境风量调节冷却湿烟气的目标温度；第三个作用是可以在遇到极端大风天气时，关掉上风向的环境风入口，避免造成湿烟气的大量水平逸散。

在一个实施例中，烟气进入装置1包括至少一条轴线与设备的横截面平行的第一管道11；第一管道11的侧表面设置有烟气出气口111，或侧表面和上表面设置有烟气出气口111。

参见图3所示，为烟气进入装置1的横截面示例图，烟气进入装置1设置有多条轴线与设备的横截面平行的第一管道11，第一管道11的侧面开有烟气出气口111，即湿烟气从平行于设备横截面的方向开始进入设备，在顶部引风装置的作用下向上运动。湿烟气从平行于设备横截面的方向开始进入设备，可以使得湿烟气在设备的底部分布的更为均匀，与底部敞口处和进气装置进入的环境风混合的更均匀，更容易达到降温的作用。

第一管道11的侧面烟气出气口的设置位置，参见图3所示，可以是相对于第一管道的轴线对称设置，这样生产简单，降低了生产成本，且使得第一管道内的湿烟气更易于流出管道进入设备。

本实施例中的烟气消雨消白设备在烟气进入装置1的下部还设置有收液盘5，收液盘5设置有排水口51。

降温后的湿烟气会凝结出液滴，大液滴受重力作用落下，小液滴夹带在混合气中进入中段的除湿装置，除湿装置可以进一步除去混合气中的大量液滴。自然落下和除湿装置除掉的水滴落入设备底部的收液盘5，收液盘5将收集的水通过排水口51排至地坑或者脱硫塔塔釜内。

收液盘5可以是带坡度的，排水口51处的位置最低。

上述除湿装置可采用各种形式的旋流除雾器，能将降温后湿烟气中的液态水量除至标准以下即可，例如100mg/Nm³以下即可。

参照图4所示，为除湿装置4的横截面实例图。

湿法脱硫烟气温度一般在50～60℃之间，烟气中夹带少量液滴，由于湿法喷淋脱硫，烟气一般都处在饱和状态。湿法脱硫之所以在烟囱出口会产生白雾，是因为饱和湿烟气离开烟囱后遇到低温的环境大气后冷凝降温产生液态水所致。环境温度高，空气湿度小、空气承载湿含量的能力大时烟囱出口白雾浓度低，比如脱硫塔出口的白雾夏季明显比较弱；环境温度越低、空气湿度越高，空气承载含湿量的能力越小时烟囱出口白雾的浓度就越大，比如冬季脱硫塔出口的白雾明显比较强，拖尾距离长。

由于任何气象条件下，很难完全实现消白，当环境温度达到0℃时几乎不可能实现消白，因此行业内大致认同环境温度高于15℃时实现消白，环境温度低于15℃时仅需要排放烟气温度低于45℃，烟气中的含湿量不大于10％。本发明的主要目的在于满足15℃以上时消白，低于15℃以下时根据需要消白；或者可根据用户需求春夏秋三季消白，冬季消雨。

需要对混合后的湿烟气进一步消白时，在一个实施例中，上述设备在除湿装置4和引风装置3中间还设置有加热装置6。

加热装置6顶面与引风装置3底面间的距离大于设定距离阈值。距离阈值的设定能够满足对湿烟气进行充分的加热即可，例如可以设置为1米，或其他的距离值。加热装置6顶面与引风装置3底面间的距离过小，会使得湿烟气没有受热均匀便被排出去了，故降低了消白的效果。

在一个实施例中，加热装置6包括至少一条轴线与设备的横截面平行的第二管道61；第二管道61的侧表面设置有热气出气口611。若第二管道61的底部开口，容易使得喷出的热气损坏除湿装置4；若第二管道61的上部开口，则基本起不到加热的作用，造成能量的浪费。故，第二管道61的侧面开口，使得热气从侧面喷出，降低了损伤除湿装置的风险，又提高了热量的利用效率。

参照图5所示，为引风装置3的横截面示例图，引风装置可以是由多个换气扇组成，通过换气扇叶片的旋转，带动气流流动，对气体产生向上的吸力。优选为多台变频的引风系统，可根据烟气量和环境进风量调整引力，为真个消雨消白过程中的湿烟气和环境风提供混合动力。

上述设备可采用电动控制，可直接在控制室操作，无需工作人员现场操作。

上述设备的形状可以是长方体形，其整体尺寸根据具体的生产需求确定，例如为：14m×7m×13m(长×宽×高)，布置在高度约15m的钢结构上。现场将原烟气从排气筒顶部引至消雨消白设备的烟气进入装置入口，工艺加热炉尾气引至消雨消白设备加热装置的热气进口。

实施例二

本发明实施例二提供一种烟气消雨消白方法，包括：

根据当前风向和设定规则，调节烟气消雨消白设备下部侧面进风装置的环境风进风量，使得从进风装置进入的环境风、从设备的底部敞口处进入的环境风和从设备的底部烟气进入装置进入的烟气在顶部引风装置的作用下混合后，得到的混合气的温度在第一设定温度范围内。

上述第一设定温度范围，可以是根据当地的排放标准来确定，例如可以是不高于45℃。

在一个实施例中，进风装置的环境风进风量的调整，不同的侧面是不一致的，例如，迎风向的风量过大时，关闭进风装置的导流板(使得导流板向上倾斜的角度最大)，防止过堂风；背风进风装置导流板的倾斜角度调整影响不太大。

混合后的烟气在环境风的冷却作用下降温至一定温度，降温后的湿烟气会凝结出液滴，产生的液滴大小不等，小的仅有几微米，大的可形成雨滴落下。微小液滴随混合气进入设备中段的除湿装置4，除湿装置4可进一步除去混合气中的大量水汽。

通过除湿装置后的湿烟气基本实现了消雨环节，不会有落雨产生。

在一个实施例中，确定混合气向上运动经过除湿装置后需要加热消白时，根据设备在除湿装置顶部至加热装置底部形成空间的容量和其中的混合气温度，及热气温度和第二设定温度范围，确定热气进风量；根据确定的热气进风量，调节位于除湿装置和引风装置之间的加热装置的热气阀门开度，使得进入的热气与混合气混合后，将混合气加热到第二设定温度范围。

具体的，上述第二设定温度范围为烟气(混合气)最终排出时的温度范围，可具体根据外界温度和消白效果要求等因素来确定。

上述热气可采用炼厂工艺加热炉等较为洁净的尾气，尾气温度达到设定温度以上即可，当条件不具备时可采用低压蒸汽将环境风预热至设定温度。设定温度大约可以为80℃，或者更高。但温度高了对热源要求较高，在工程中可根据现场实际热源的品位情况灵活调整加热温度。

在一个实施例中，确定混合气向上运动经过除湿装置后需要加热消白时，由大到小或由小到大调节位于除湿装置和引风装置之间的加热装置的热气阀门开度，直至进入的热气与混合气混合后，将混合气加热到第二设定温度范围。

上述烟气消雨消白方法的具体实现，可以包括：消雨消白设备启动后，先将进风装置的进风量调为最大；打开引风装置，待引风装置运行正常后，调节风装置的进风量，控制侧向进入设备的环境风量将烟气降温至45℃左右；待烟气降温并有凝结水落下时，将加热装置的热气阀门由小到大进行调整，直至排出的混合气达到消白效果。

本发明实施例二提供的烟气消雨消白方法，能耗相对较低，以某装置湿法脱硫尾气为例，尾气量为30万标立，尾气排放温度54℃，环境温度为15℃，当地饱和湿度为50％。经过计算，通过环境风可先将烟气冷凝至45℃，环境风量约为烟气量的90％。再采用工艺加热炉尾气，该尾气的温度为120℃，所需加热尾气的量约为湿烟气的40％，整体能耗为电，电耗约为160kW。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (11)

1.一种烟气消雨消白设备，其特征在于，包括底部的烟气进入装置、下部侧面上的进风装置和顶部的引风装置，及设置于所述进风装置和引风装置间的除湿装置，所述进风装置进入环境风的风量可调；

所述设备的底部敞口。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述进风装置包括向上倾斜的导流板和导流板调节装置；

所述导流板调节装置，用于调节所述导流板的倾斜角度。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述导流板为百叶窗叶片结构。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述烟气进入装置包括至少一条轴线与所述设备的横截面平行的第一管道；

所述第一管道的侧表面设置有烟气出气口，或侧表面和上表面设置有烟气出气口。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述除湿装置和引风装置中间还设置有加热装置。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热装置顶面与所述引风装置底面间的距离大于设定距离阈值。

7.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述加热装置包括至少一条轴线与所述设备的横截面平行的第二管道；

所述第二管道的侧表面设置有热气出气口。

8.如权利要求1～6任一项所述的设备，其特征在于，所述设备在烟气进入装置的下部还设置有收液盘，所述收液盘设置有排水口。

9.一种烟气消雨消白方法，其特征在于，包括：

根据当前风向和设定规则，调节烟气消雨消白设备下部侧面进风装置的环境风进风量，使得从所述进风装置进入的环境风、从所述设备的底部敞口处进入的环境风和从所述设备的底部烟气进入装置进入的烟气在顶部引风装置的作用下混合后，得到的混合气的温度在第一设定温度范围内。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

确定混合气向上运动经过除湿装置后需要加热消白时，根据所述设备在除湿装置顶部至加热装置底部形成空间的容量和其中的混合气温度，及热气温度和第二设定温度范围，确定热气进风量；

根据确定的热气进风量，调节位于除湿装置和引风装置中间的加热装置的热气阀门开度，使得进入的热气与混合气混合后，将混合气加热到所述第二设定温度范围。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

确定混合气向上运动经过除湿装置后需要加热消白时，由大到小或由小到大调节位于除湿装置和引风装置中间的加热装置的热气阀门开度，直至进入的热气与所述混合气混合后，将混合气加热到第二设定温度范围。

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