CN113418323A - 一种燃煤、垃圾锅炉排放烟气的冷凝式节能环保处置装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃煤、垃圾锅炉排放烟气的冷凝式节能环保处置装置,利用热泵的蒸发器维持冷水温度，热量通过热泵的冷凝器供热用户，在塔体内布置喷嘴组雾化冷水与烟气接触，使烟气温度降低，其中的水蒸汽凝结成水，在烟气升温加热器中被加热升温，达到“消白”的目的,冷凝水回收外用,空塔结构及碱性冷水规避积灰腐蚀问题，降低设备材料要求、投资成本，降低能耗,进一步除掉烟气中灰尘、酸性氧化物。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉节能环保领域，特别是涉及一种用于燃煤、垃圾锅炉排放烟气的冷凝式节能环保处置装置。
背景技术
排放烟气特指进入烟囱前的烟气，可以是脱硫塔出口烟气或是脱酸塔出口烟气。
环保问题。湿法烟气脱硫工艺是当前燃煤锅炉脱硫工程中应用较为广泛的一种脱硫技术，主要由石灰石/石膏湿法烟气脱硫、氧化镁湿法烟气脱硫、氨气湿法烟气脱硫等几种类型构成,排放烟气温度在 45-55℃呈湿饱和状态，此低温湿饱和状态的烟气经烟囱排放; 国内当下城镇生活垃圾的特点是低位发热量较低，垃圾中水分含量高，导致焚烧炉的烟气成分中水蒸汽含量很高，为实现超低排放也大都采用半干塔脱酸+湿塔洗涤两级脱酸方案，洗涤后烟气也为湿饱和低温。经烟囱排放的这些烟气与环境大气混合，烟气中的水蒸汽凝结为雾状水滴，经光线的折射或散射作用呈现为白色或灰色， 引起白色烟羽情况，即所谓“白烟”。烟气凝结形成的微小水滴虽然危害不大，但是会对周围居民生活造成一定的困扰，环保局就经常接到类似投诉。因此，各地环保部门陆续出台了大气治理新规，明确相关重点行业开展“白烟”治理工作——“消白”。
节能问题，以下数据可以说明一些问题。1、节水潜力：超临界600MW机组额定工况下，脱硫塔出口湿烟气量约为2200t/h，而标准大气压下55℃、50℃饱和湿烟气的含湿量分别约为114.6g/kg(烟气)和86.4g/kg(烟气)，湿烟气从55℃冷凝到50℃，可以得到凝结水量约为62.11t/h。2、节能潜力：湿烟气比热约为1.1kJ/kg˙K，湿烟气从55℃冷凝到50℃，可以得到放热量约为159.4GJ/h(包含部分潜热放热)。因此可以看出， 排放烟气含有大量的可回收冷凝水及热量。
排放烟气的一些特性。1含有灰尘，由酸引起的沉积灰尘呈粘结灰，会导致受热面堵塞、传热的恶化；2由于烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氮气、氮氧化物（NOx）、硫化合物、未被氧化的或部分被氧化的碳氢化合物以及其他的有机物、重金属、二噁英等，当水蒸气从烟气中凝结下来时，冷凝液呈酸性，遇到金属受热面会造成腐蚀，稀硫酸、卤基酸具有强烈的腐蚀性。3换热器不能使用金属材料，可采用抗渗石墨、硼硅酸盐玻璃、高镍合金等材料。
现有的排放烟气的处理技术。现有应用于实际工程的排放烟气的处理技术主要集中在烟气的环保问题——烟气“消白”技术，没涉及回收冷凝水及热量的节能问题。应用于实际工程的烟气“消白”技术主要是烟气加热消白技术：1早期国内燃煤电厂大多采用从国外引进的回转式换热（RGGH）技术，回转式换热器具有易腐蚀、易堵塞、易泄漏等缺陷，由于泄漏问题，目前大多数电厂已将RGGH拆除。2管式热媒循环烟气再热技术（MGGH）通过改进可避免泄漏问题，但MGGH换热设备占地面积大、投资费用大、运行成本高、能耗较大等问题突出。3热管换热器（热管式GGH）冷端的腐蚀和堵塞问题是影响其在工业应用的重要原因。4热二次风混合技术虽避免了堵塞、腐蚀等问题，却要求锅炉系统二次风有富余。以上，“消白”技术均是通过加热方式实现减轻或消除白色烟羽，但均存在能耗过大、积灰腐蚀严重、换热设备材料要求较高、投资成本大等问题。
发明内容
本发明的目的是1解决排放烟气的白色烟羽问题——即“消白”；2回收排放烟气中的冷凝水及热量；3简化换热器结构，规避积灰腐蚀问题，降低设备材料要求，降低投资成本；运行时大幅降低阻力损失，降低能耗。
本发明是这样实现的，排放烟气通过烟道进入塔体与布置在塔内的喷嘴组雾化的冷水液滴接触，再通过烟道进入烟气升温加热器后通过烟道从烟囱排到大气，热用户从热泵的冷凝器吸收热量，自塔体来冷水和冷凝水通过循环泵加压后一部分在热泵的蒸发器中放热后变成冷水进入喷嘴组，排放烟气在塔内与喷嘴组雾化的冷水液滴直接接触，排放烟气温度降低，其中的水蒸汽凝结放出潜热冷凝成水，一部分在热泵的蒸发器中放热后降温变成冷水再进入喷嘴组，如此循环将排放烟气中的部分水蒸汽除去，随后排放烟气进入烟气升温加热器中被加热升温，此时排放烟气的烟气水蒸汽量降低，其离开烟囱后在抬升扩散过程中水蒸汽不会凝结为雾状水滴，从而达到“消白”的目的，热泵将蒸发器中吸收的热量提升成高温能通过冷凝器换热供给热用户，达到回收排放烟气中热量的目的，热用户可以是冬季供暖、生活用热水，可以作为烟气升温加热器热源加热排放烟气，可以加热汽机凝结水减小加热抽气增加发电量，可以作为暖风器的热源加热空气避免空预器腐蚀等，循环泵加压后另一部分水外用，从而达到回收排放烟气中冷凝水的目的，当然这部分外用水也可以利用热泵将其中的热量提升成高温能供给热用户，喷嘴组数量应满足一定的烟气量与冷水量比值，其布置应满足冷水雾化的冷水液滴充满一定高（长）度的塔体空间，喷嘴雾化的冷水液滴应满足一定的粒径要求，烟气升温加热器可以如上所述的单独布置，也可以布置在塔体中喷嘴组上方，可以根据现场具体情况选择，其升温方式可以采用自热泵的冷凝器来高温热水通过非接触换热器加热排放烟气，可以从空预器抽出的热空气混入排放烟气，可以燃烧洁净的燃料产生烟气混入排放烟气，也可以电加热法加热排放烟气等，热泵可以采用压缩式热泵也可以采用吸收式热泵等，塔体可以是立式（中心线垂直）也可以是卧式（中心线水平），其横截面可以是圆形、椭圆形、矩形（方形）、多边形等，此种空塔喷淋传热阻力小，换热效率高，烟气流动阻力小，能耗较小，运行成本降低，排放烟气中残存的氮氧化物、硫化合物等酸性气体溶入冷水和凝结水形成酸性溶液，排放烟气中的颗粒物为水蒸汽的凝结提供了质核，更利于水蒸汽的凝结，凝结后的液滴对烟气中的颗粒物也具有捕集、聚并作用，因此还有进一步除掉排放烟气中灰尘、酸性氧化物的作用。
本发明较好的技术方案可以是，进热泵的蒸发器前的一部分冷水和冷凝水先经过过滤器再混入自加液泵来的碱液，维持PH计测量的数值≥7，过滤器除掉冷水和冷凝水中的灰尘，减轻管路、蒸发器换热面的污染，避免喷嘴堵塞，再混入自加液泵来的碱液，维持PH计测量的数值≥7，可以使包括塔体、循环泵、蒸发器换热面、喷嘴组、管路等整个冷凝系统处于碱性环境，避免酸性腐蚀，降低塔体,换热设备、管路等材料要求，另外酸碱中和反应强化排放烟气中残存的氮氧化物、硫化合物等酸性气体去除，碱液可以是氢氧化钠、氨水、碳酸钠等经济且使用安全的碱性物质溶液。
本发明的积极效果。利用热泵维持冷水温度，并将热量提高温度供热用户，达到回收排放烟气中热量的目的；在空塔布置喷嘴组雾化冷水与排放烟气直接接触，使排放烟气温度降低，其中的水蒸汽凝结放出潜热冷凝成水，然后进入烟气升温加热器中被加热升温，达到“消白”的目的；冷凝水外用，达到回收排放烟气中冷凝水的目的；本发明的塔体结构以及碱性冷水，规避积灰腐蚀问题，降低设备材料要求，降低投资成本；运行时大幅降低烟气流动阻力损失，降低能耗；还有进一步除掉排放烟气中灰尘、酸性氧化物的作用。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图中：1-烟道，2-烟气升温加热器，3-喷嘴组，4-塔体，5-PH计，6-循环泵，7-过滤器，8-加液泵，9-蒸发器，10-热泵，11-冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在图1所示实施例中，排放烟气通过烟道（1）进入塔体（4）与布置在塔内的喷嘴组（3）雾化的冷水液滴接触，排放烟气温度降低，其中的水蒸汽凝结放出潜热冷凝成水，再通过烟道（1）进入烟气升温加热器（2）后升温后通过烟道（1）从烟囱排到大气，热用户从热泵（10）的冷凝器（11）吸收热量，冷水吸收排放烟气释放的热量温度升高，与冷凝水自塔体（4）来通过循环泵（6）加压后一部分在热泵（10）的蒸发器（9）中放热后变成冷水进入喷嘴组（3），如此循环将排放烟气中的部分水蒸汽除去，循环泵加压后另一部分水外用，从而达到回收排放烟气中冷凝水的目的。
本发明较好的技术方案可以是，进热泵（10）的蒸发器（9）前的一部分冷水和冷凝水先经过过滤器（7）再混入自加液泵（8）来的碱液，维持PH计（5）测量的数值≥7，过滤器（7）除掉冷水和冷凝水中的灰尘，减轻管路、蒸发器（9）换热面的污染，避免喷嘴组（3）堵塞，再混入自加液泵（8）来的碱液，维持PH计（5）测量的数值≥7，可以使包括塔体（4）、循环泵（6）、蒸发器（9）换热面、喷嘴组（3）、管路等整个冷凝系统处于碱性环境，避免酸性腐蚀，降低设备、换热设备、管路等材料要求。
Claims (2)
1.一种燃煤、垃圾锅炉排放烟气的冷凝式节能环保处置装置, 排放烟气通过烟道进入塔体与布置在塔内的喷嘴组雾化的冷水液滴接触，再通过烟道进入烟气升温加热器后通过烟道从烟囱排到大气，热用户从热泵的冷凝器吸收热量，其特征在于,自塔体来冷水和冷凝水通过循环泵加压后一部分在热泵的蒸发器中放热后变成冷水进入喷嘴组。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤、垃圾锅炉排放烟气的冷凝式节能环保处置装置，其特征在于,进热泵的蒸发器前的一部分冷水和冷凝水先经过过滤器再混入自加液泵来的碱液，维持PH计测量的数值≥7。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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