CN117123018A - 一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，属于大气环保、水资源回收技术领域。该利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，系统由烟气回路、冷水回路、烟气回热循环水回路和烟气喷淋塔水回路组成；系统包括引风机、烟气冷却器、烟气喷淋塔、除雾器、积水盘、烟气喷淋泵、混水器、空气冷却器、直接蒸发凉水塔、蒸发塔风机、冷水泵、烟气脱水冷却器、烟气脱水冷却塔、凝水泵、挡水板、烟气加热器、烟囱、加压风机、循环水泵以及若干连接管道和阀门。该系统能充分回收烟气中的水资源，在解决白烟问题的同时，还防止了烟气对烟道及烟囱的酸性腐蚀以及湿烟囱问题，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，属于大气环保、水资源回收技术领域。
背景技术
目前，我国许多火力发电行业、钢铁行业、有色行业、化工行业、建材行业等都采用湿法脱硫工艺对各类含硫烟气进行脱硫，导致水分被脱硫塔中的烟气蒸发带走，直接排放到空气中，造成了水资源的浪费。经过湿法脱硫后的烟气转变为低温饱和湿空气，由于环境温度及相对湿度的影响，排放到环境中，烟气中水分凝结成小水珠，在光的散射和折射效应下，产生“白烟”现象，在周边形成气雾胶状污染物，造成了大气污染，同时温度较低的白烟导致排放烟气的抬升高度降低，不利于周边空气中的污染物扩散。随着经济的高速发展和技术的不断进步，我国政府日益加强环境保护，环保政策也在不断推陈出新，我国有许多地方都要求对烟气脱白。此外，一些干旱地区缺水已经严重制约工业发展，节约用水和高效回收水资源显得十分重要。目前最常见的烟气脱白技术是电磁脱白技术，但存在真正脱除的水分不多、设备投资高、运行能耗较大、安全隐患和故障率较高诸多问题。
从理论上讲，通过对烟气进行冷却降温使其温度低于露点温度便能高效脱除烟气中水分。若采用绝热喷淋加湿无法使烟气温度低于其露点温度；在夏季采用室外空气冷却也难以将烟气温度降低到露点温度，但若采用人工冷源对烟气进行降温冷却则存在投资大、运行费用高等明显缺点。通过研究，我们发现在我国的西北部气候干燥地区和西部以及西南部气候温和地区，室外空气的湿球温度较低，一般在22℃以内，为利用直接蒸发冷却技术制取冷凝烟气所需冷却水创造的较好的条件。
基于以上思考，本发明提出一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统技术。能在充分回收烟气中水资源的同时，最大限度地降低系统全年运行费用，且减少设备初投资，实现一种节能高效，环保绿色、经济安全的烟气水资源回收及深度脱白方式。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统。本发明在解决“白烟”问题的同时，还充分回收烟气中的水资源。本系统具有环保、节约水资源及能源的特点：1、本技术主要包含四个回路，分别为烟气回路、冷水回路、烟气回热循环水回路和烟气喷淋塔水回路。2、本技术通过烟气回热循环水回路实现了对进口烟气降温以及出口烟气加热的水资源重复利用。3、本技术充分利用环境冷能制取冷却水用于烟气的深度降温脱水。4、本技术通过一套装置同时达到对烟气进行深度脱白、净化以及水资源充分回收利用的目的。
本发明通过以下方案实现。
一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，系统由烟气回路、冷水回路、烟气回热循环水回路和烟气喷淋塔水回路组成；系统包括引风机1、烟气冷却器2、烟气喷淋塔3、除雾器4、积水盘5、烟气喷淋泵6、混水器7、空气冷却器8、直接蒸发凉水塔9、蒸发塔风机10、冷水泵11、烟气脱水冷却器12、烟气脱水冷却塔13、凝水泵14、挡水板15、烟气加热器16、烟囱17、加压风机18、循环水泵20以及若干连接管道和阀门；
所述烟气回路中需脱白烟气通过引风机1增压连接烟气冷却器2的烟气入口，烟气冷却器2的预冷降温烟气出口连接烟气喷淋塔3烟气进口，烟气喷淋塔3分为上部除雾器4、中间填料层和喷淋层以及下部的积水盘5，烟气喷淋塔3顶部的烟气出口连接烟气脱水冷却塔13顶部的烟气进口，烟气脱水冷却塔13上部设有烟气脱水冷却器12及底部设有积水盘5，烟气脱水冷却塔13侧部下方设有烟气出口，烟气出口依次通过挡水板15、烟气加热器16、加压风机18连接烟囱17，烟囱17外排脱白后烟气；
冷水回路中直接蒸发凉水塔9内部顶部设有蒸发塔风机10然后从上至下依次设有除雾器4、喷淋层、填料层、冷却空气层和最底部的积水盘5，直接蒸发凉水塔9位于填料层的两侧均设有空气冷却器8，空气冷却器8设有空气入口，积水盘5中的冷水出口通过冷水泵11增压后分为两路，一路分别连接两个空气冷却器8中冷水入口，另一路连接烟气冷却器2的冷水入口，烟气冷却器2的吸热水出口和空气冷却器8中的预热水出口连接直接蒸发凉水塔9中喷淋层的喷淋口；
所述烟气回热循环水回路中烟气加热器16循环水出口通过循环水泵20连接烟气冷却器2中的循环水入口，烟气冷却器2中的循环水出口连接烟气加热器16循环水入口；
所述烟气喷淋塔水回路中烟气喷淋塔3底部的积水盘5的冷凝水出口通过烟气喷淋泵6，以及直接蒸发凉水塔9底部的积水盘5的冷凝水出口通过凝水泵14，均连接混水器7后与烟气喷淋塔3中喷淋层的喷淋口连接。
所述烟气喷淋泵6、冷水泵11和凝水泵14均为变频泵。
所述气喷淋塔3烟气出口设有温度传感器，温度传感器、烟气喷淋泵6与控制器电连接。
所述直接蒸发凉水塔9的积水盘5内部设有温度传感器，温度传感器、冷水泵11与控制器电连接。
所述烟气脱水冷却塔13底部的积水盘5内部设有水位传感器，水位传感器、凝水泵14与控制器电连接。
所述蒸发塔风机10为轴流风机。
所述烟气加热器16循环水出口管道上还设有膨胀水箱19。
所述烟气喷淋塔3、直接蒸发凉水塔9、烟气脱水冷却塔13底部积水盘5内均安装补水阀及溢流管。
该利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统的工作原理为：
需脱白的烟气经引风机1增压送入烟气冷却器2中预冷降温，之后进入烟气喷淋塔3，在塔内填料层中与喷淋水进行热湿交换，烟气温度降低并脱除部分水分后经过塔上部除雾器4脱除雾滴，再通过烟气管道进入烟气脱水冷却塔13，烟气在塔内脱水冷却器12管外流动，被管内冷却水降温，烟气中的水汽在低于露点温度下冷凝析出水滴，水滴靠重力流入塔下部的积水盘5中，脱水后的烟气通过挡水板15进入烟气加热器16中升温加热，并通过加压风机18增压送入烟囱17达标排放。在冷水回路中，冷水由冷水泵11增压送入烟气脱水冷却器12和空气冷却器8的传热管内，分别对进入烟气脱水冷却塔13的烟气以及进入直接蒸发凉水塔9的空气进行预冷降温，管内吸热升温的冷水通过管道汇合后进入直接蒸发凉水塔9的喷淋喷嘴，通过喷嘴均匀喷淋到塔内填料层中，并与经过空气冷却器8预冷后的空气进行热湿交换，降温后的冷水靠重力流入塔下部积水盘5中，再经冷水泵11送出，完成一个循环。在烟气回热循环水回路中，从烟气加热器16回来的温度较低的循环水经循环水泵20增压送入烟气冷却器2中吸收烟气热量、升高温度，烟气冷却器2出口温度较高的循环水通过循环水管路进入烟气加热器16中，并对脱水后的烟气进行加热升温，放热后的循环水温度降低，排出烟气加热器16，完成一个循环，并且在循环水泵20入口处设置膨胀水箱19(或定压膨胀罐)以保证系统稳定运行。在烟气喷淋塔水回路中，从烟气脱水冷却塔底部积水盘5中出来的凝水经凝水泵14加压，与经烟气喷淋泵加压后的喷淋循环水在混水器7中混合均匀，再进入烟气喷淋塔3内的喷淋喷嘴，喷淋水在塔内填料层中与烟气进行热湿交换，使烟气温度降低并析出部分水分，收集到的水经必要处理后作补充工艺用水，完成一个循环。
本发明的有益效果是：
(1)该系统能充分回收烟气中的水资源，在解决白烟问题的同时，还防止了烟气对烟道及烟囱的酸性腐蚀以及湿烟囱问题，有利于环境保护。
(2)该系统充分利用西部气候干燥地区空气湿球温度较低的特点，借助环境空气的制冷能力制取冷凝烟气所需的冷却水，实现节能降耗的目的。
(3)该系统充分利用循环水与烟气不断换热达到对进口烟气降温以及出口烟气加热的目的，降低系统运行费用，减少设备初投资。
附图说明
图1是本发明利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统结构示意图。
图中：1-引风机，2-烟气冷却器，3-烟气喷淋塔，4-除雾器，5-积水盘，6-烟气喷淋泵，7-混水器，8-空气冷却器，9-直接蒸发凉水塔，10-蒸发塔风机，11-冷水泵，12-烟气脱水冷却器，13-烟气脱水冷却塔，14-凝水泵，15-挡水板，16-烟气加热器，17-烟囱，18-加压风机，19-膨胀水箱，20-循环水泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，系统由烟气回路、冷水回路、烟气回热循环水回路和烟气喷淋塔水回路组成；系统包括引风机1、烟气冷却器2、烟气喷淋塔3、除雾器4、积水盘5、烟气喷淋泵6、混水器7、空气冷却器8、直接蒸发凉水塔9、蒸发塔风机10、冷水泵11、烟气脱水冷却器12、烟气脱水冷却塔13、凝水泵14、挡水板15、烟气加热器16、烟囱17、加压风机18、循环水泵20以及若干连接管道和阀门；
所述烟气回路中需脱白烟气通过引风机1增压连接烟气冷却器2的烟气入口，烟气冷却器2的预冷降温烟气出口连接烟气喷淋塔3烟气进口，烟气喷淋塔3分为上部除雾器4、中间填料层和喷淋层以及下部的积水盘5，烟气喷淋塔3顶部的烟气出口连接烟气脱水冷却塔13顶部的烟气进口，烟气脱水冷却塔13上部设有烟气脱水冷却器12及底部设有积水盘5，烟气脱水冷却塔13侧部下方设有烟气出口，烟气出口依次通过挡水板15、烟气加热器16、加压风机18连接烟囱17，烟囱17外排脱白后烟气；
冷水回路中直接蒸发凉水塔9内部顶部设有蒸发塔风机10然后从上至下依次设有除雾器4、喷淋层、填料层、冷却空气层和最底部的积水盘5，直接蒸发凉水塔9位于填料层的两侧均设有空气冷却器8，空气冷却器8设有空气入口，积水盘5中的冷水出口通过冷水泵11增压后分为两路，一路分别连接两个空气冷却器8中冷水入口，另一路连接烟气冷却器2的冷水入口，烟气冷却器2的吸热水出口和空气冷却器8中的预热水出口连接直接蒸发凉水塔9中喷淋层的喷淋口；
所述烟气回热循环水回路中烟气加热器16循环水出口通过循环水泵20连接烟气冷却器2中的循环水入口，烟气冷却器2中的循环水出口连接烟气加热器16循环水入口；
所述烟气喷淋塔水回路中烟气喷淋塔3底部的积水盘5的冷凝水出口通过烟气喷淋泵6，以及直接蒸发凉水塔9底部的积水盘5的冷凝水出口通过凝水泵14，均连接混水器7后与烟气喷淋塔3中喷淋层的喷淋口连接。
其中烟气喷淋泵6、冷水泵11和凝水泵14均为变频泵；气喷淋塔3烟气出口设有温度传感器，温度传感器、烟气喷淋泵6与控制器电连接，通过控制器控制烟气喷淋泵6的运行频率；直接蒸发凉水塔9的积水盘5内部设有温度传感器，温度传感器、冷水泵11与控制器电连接，通过控制器控制冷水泵11的运行频率。烟气脱水冷却塔13底部的积水盘5内部设有水位传感器，水位传感器、凝水泵14与控制器电连接，通过控制器控制凝水泵14的运行频率。从而实现系统的节能运行。蒸发塔风机10为轴流风机；烟气加热器16循环水出口管道上还设有膨胀水箱19。此外，在烟气喷淋塔3、直接蒸发凉水塔9、烟气脱水冷却塔13底部积水盘5内均安装补水阀及溢流管。
此外，为了防止酸性腐蚀，烟气管道及风机采用玻璃钢材质，水管与水泵也采用耐酸不锈钢材料。填料、挡水板15及各塔内除雾器4均采用PVC塑料材料。
本实施例中需脱白的烟气为黄硫尾气脱硫后的烟气，未处理前含水率为16.64％；经过本发明的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统处理后，烟囱17外排脱白后烟气含水率为10.76％。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：系统由烟气回路、冷水回路、烟气回热循环水回路和烟气喷淋塔水回路组成；系统包括引风机(1)、烟气冷却器(2)、烟气喷淋塔(3)、除雾器(4)、积水盘(5)、烟气喷淋泵(6)、混水器(7)、空气冷却器(8)、直接蒸发凉水塔(9)、蒸发塔风机(10)、冷水泵(11)、烟气脱水冷却器(12)、烟气脱水冷却塔(13)、凝水泵(14)、挡水板(15)、烟气加热器(16)、烟囱(17)、加压风机(18)、循环水泵(20)以及若干连接管道和阀门；
所述烟气回路中需脱白烟气通过引风机(1)增压连接烟气冷却器(2)的烟气入口，烟气冷却器(2)的预冷降温烟气出口连接烟气喷淋塔(3)烟气进口，烟气喷淋塔(3)分为上部除雾器(4)、中间填料层和喷淋层以及下部的积水盘(5)，烟气喷淋塔(3)顶部的烟气出口连接烟气脱水冷却塔(13)顶部的烟气进口，烟气脱水冷却塔(13)上部设有烟气脱水冷却器(12)及底部设有积水盘(5)，烟气脱水冷却塔(13)侧部下方设有烟气出口，烟气出口依次通过挡水板(15)、烟气加热器(16)、加压风机(18)连接烟囱(17)，烟囱(17)外排脱白后烟气；
冷水回路中直接蒸发凉水塔(9)内部顶部设有蒸发塔风机(10)然后从上至下依次设有除雾器(4)、喷淋层、填料层、冷却空气层和最底部的积水盘(5)，直接蒸发凉水塔(9)位于填料层的两侧均设有空气冷却器(8)，空气冷却器(8)设有空气入口，积水盘(5)中的冷水出口通过冷水泵(11)增压后分为两路，一路分别连接两个空气冷却器(8)中冷水入口，另一路连接烟气冷却器(2)的冷水入口，烟气冷却器(2)的吸热水出口和空气冷却器(8)中的预热水出口连接直接蒸发凉水塔(9)中喷淋层的喷淋口；
所述烟气回热循环水回路中烟气加热器(16)循环水出口通过循环水泵(20)连接烟气冷却器(2)中的循环水入口，烟气冷却器(2)中的循环水出口连接烟气加热器(16)循环水入口；
所述烟气喷淋塔水回路中烟气喷淋塔(3)底部的积水盘(5)的冷凝水出口通过烟气喷淋泵(6)，以及直接蒸发凉水塔(9)底部的积水盘(5)的冷凝水出口通过凝水泵(14)，均连接混水器(7)后与烟气喷淋塔(3)中喷淋层的喷淋口连接。
2.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述烟气喷淋泵(6)、冷水泵(11)和凝水泵(14)均为变频泵。
3.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述气喷淋塔(3)烟气出口设有温度传感器，温度传感器、烟气喷淋泵(6)与控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述直接蒸发凉水塔(9)的积水盘(5)内部设有温度传感器，温度传感器、冷水泵(11)与控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述烟气脱水冷却塔(13)底部的积水盘(5)内部设有水位传感器，水位传感器、凝水泵(14)与控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述蒸发塔风机(10)为轴流风机。
7.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述烟气加热器(16)循环水出口管道上还设有膨胀水箱(19)。
8.根据权利要求1所述的利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统，其特征在于：所述烟气喷淋塔(3)、直接蒸发凉水塔(9)、烟气脱水冷却塔(13)底部积水盘(5)内均安装补水阀及溢流管。
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