CN206897161U - 一种烟气余热回收系统及一种高效脱硫塔系统 - Google Patents

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吴康
刘黎伟
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Abstract

本实用新型提供一种烟气余热回收系统及一种高效脱硫塔系统，其中烟气余热回收系统应用于脱硫塔，该脱硫塔的烟气进口连接一烟道，下部设有一浆液循环池，该烟气余热回收系统包括位于烟道内沿烟气流向依次设有的多个单向空心锥雾化喷嘴、一声波吹灰器、一塔前管式除雾器以及一浆液收集斗；还包括一蛇形翅片管换热器和一旋流分离器，该蛇形翅片管换热器的进口与浆液收集斗连接，出口与脱硫塔和一废水处理系统连接；该旋流分离器进口连接于浆液循环池，出口连接一无管换热箱，该无管换热箱与单向空心锥雾化喷嘴连接。

Description

一种烟气余热回收系统及一种高效脱硫塔系统
技术领域
本实用新型涉及节能环保技术领域，特别涉及一种烟气余热回收系统及一种高效脱硫塔系统。
背景技术
我国超过60％的电力来自于燃煤电厂，其生产过程中会产生大量SO2。在烟气脱硫领域，石灰石-石膏湿法脱硫技术优势众多，被广泛应用于燃煤电厂。
此前，气-气换热器(GGH)是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中非常重要的设备之一，但在实际运行过程中存在易结垢积灰、漏风率大、阻力大、故障率高等缺陷，近年来燃煤电厂超低排放改造以及新建机组基本取消了GGH的设计安装。
石灰石-石膏湿法脱硫过程是一个烟气焓值基本保持不变、烟气中含湿量不断增加直至湿烟气为饱和状态的过程，最终脱硫塔出口烟气温度降至绝热饱和温度，浆液温度也相应降至同样温度范围，而浆液温度对脱硫效率有较大影响。
脱硫设备取消GGH后，引风机出口高达130～150℃的烟气会直接进入脱硫塔内，进而提高了浆液温度，SO2在石灰石浆液中的溶解度变小，总传质系数也变小，使脱硫效率降低，并且极大地造成了热能浪费。
目前，部分新建燃煤电厂在脱硫塔进口前置烟道中设计安装了低温省煤器。低温省煤器可将脱硫塔进口烟温降至80～100℃，但烟气的酸露点通常低于110℃，烟气中凝结的酸性液滴夹杂着起催化作用的超细飞灰颗粒会对换热原件表面产生强烈的点腐蚀，并且低温省煤器还存在投资成本大、空间体积大、换热效率较低等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种烟气余热回收系统及一种高效脱硫塔系统，采用无管换热的方式对脱硫塔进口烟气进行降温，避免烟气中酸性液滴对传统换热壁面的低温腐蚀，大幅提升脱硫塔的脱硫效率，同时利用收集的高温浆液对冷源媒介加热，实现了烟气的余热回收利用，设备耗材低，运行及维护成本低，脱硫效率高。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种烟气余热回收系统，应用于脱硫塔，该脱硫塔的烟气进口连接一烟道，下部设有一浆液循环池，该烟气余热回收系统包括位于烟道内沿烟气流向依次设有的多个单向空心锥雾化喷嘴、一声波吹灰器、一塔前管式除雾器以及一浆液收集斗；还包括一蛇形翅片管换热器和一旋流分离器，该蛇形翅片管换热器的进口与浆液收集斗连接，出口与脱硫塔和一废水处理系统连接；该旋流分离器进口连接于浆液循环池，出口连接一无管换热箱，该无管换热箱与单向空心锥雾化喷嘴连接。
进一步地，单向空心锥雾化喷嘴设在烟道水平方向两侧壁上，共同连接一母管；声波吹灰器设在烟道的上侧壁；塔前管式除雾器竖直布置；浆液收集斗设在烟道的下方。
进一步地，无管换热箱通过一管道与单向空心锥雾化喷嘴的母管连接，在该管道上设有一无管换热泵。
进一步地，旋流分离器及其进出口管道均由保温石棉及铝壳包裹。
进一步地，蛇形翅片管换热器位于一化学补水箱内，蛇形翅片管换热器中的高温浆液与化学补水箱的冷源媒介热交换。
进一步地，蛇形翅片管换热器的进口管道上设有一浆液取样管，出口管道设有一浆液再循环泵。
进一步地，蛇形翅片管换热器与脱硫塔和废水处理系统连接的管路上均设有流量调节阀。
进一步地，旋流分离器还连接一地坑，该地坑设有一地坑泵，该地坑泵通过一管道与脱硫塔连接。
一种高效脱硫塔系统，包括一脱硫塔和一上述烟气余热回收系统，该脱硫塔的烟气进口连接一烟道，下部设有一浆液循环池，该烟气余热回收系统与烟道及浆液循环池连接；该浆液循环池通过管道连接一氧化风机、一石灰石浆液箱、一石膏脱水系统，与石灰石浆液箱连接的管道上设有一石灰石浆液泵，与石膏脱水系统连接的管道上设有一石膏排出泵；该浆液循环池底部设有若干个搅拌器以及连接若干个浆液循环泵，浆液循环泵通过管道连接于位于脱硫塔上部的喷淋层。
进一步地，烟道与水平面呈17°～30°角倾斜布置，其与脱硫塔烟气进口连接的一端低于另一端。
本实用新型的工作原理是：
通过旋流分离器对脱硫塔中浆液进行分级，含有少量未反应的石灰石颗粒的密度较低的浆液进入下方的无管换热箱，无管换热泵将无管换热箱中的低温浆液打至烟道中的单向空心锥雾化喷嘴，被喷嘴雾化形成的浆液液滴与烟气实现无管换热，换热后的高温浆液液滴被塔前管式除雾器拦截汇集于浆液收集斗中，浆液收集中的浆液进入蛇形翅片管换热器对冷源媒介加热后，可根据实际浆液品质由浆液再循环泵打至废水处理系统或脱硫塔中。高温含硫烟气进入烟道后与低温浆液液滴充分接触后，烟气进入脱硫塔的温度和体积流量会被降低，与此同时，石灰石浆液泵将石灰石浆液输送至浆液循环泵进口附近，由浆液循环泵将含有大量石灰石微粒的浆液输送至喷淋层雾化喷出，与含硫烟气中的SO2接触反应，低温低流量的烟气有利于烟气中的SO2与石灰石浆液的化学反应，最后，被净化后的烟气从脱硫塔出口排出，从而实现对烟气的高效脱硫。
本实用新型的有益效果是：
1、本烟气余热回收系统通过降低脱硫塔进口烟温从而降低浆液温度，可以大幅提升其脱硫效率。2、采用无管换热的方式对脱硫塔进口烟气进行降温，彻底避免了烟气中酸性液滴对传统换热壁面的低温腐蚀。3、由于换热效率与换热器的传热面积成正比，雾化喷嘴喷出的浆液雾滴的表面积远大于传统换热器的传热面积，因此采用无管换热方式的换热效率至少比传统换热高出2～4倍。4、对脱硫塔进口高温烟气的余热回收利用，避免了热能浪费。5、浆液收集斗收集浆液，便于浆液成分检测，可及时对浆液品质进行评估并作出相应调整：当浆液收集斗中浆液品质变差时，将换热后的浆液送至废水处理系统，可较大程度上保护浆液循环池中浆液品质，一定程度上避免了浆液中毒、浆液起泡等恶劣情况。
附图说明
图1是本实用新型的一种含烟气余热回收系统的高效脱硫塔系统的结构示意图。
图中：1-地坑泵；2-地坑；3-无管换热箱；4-旋流分离器；5-废水处理系统；6-无管换热泵；7-浆液再循环泵；8-化学补水箱；9-氧化风机；10-蛇形翅片管换热器；11-单向空心锥雾化喷嘴；12-石灰石浆液箱；13-烟道；14-石灰石浆液泵；15-塔前管式除雾器；16-浆液收集斗；17-脱硫塔；18-喷淋层；19-除雾器；20-搅拌器；21-石膏脱水系统；22-石膏排出泵；23-浆液循环池；24-浆液循环泵；25-汽液再均衡分布器。
具体实施方式
为使本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
本实施例公开一种含烟气余热回收系统的高效脱硫塔系统，如图1所示，包括烟道13和脱硫塔17，烟道13与脱硫塔17的烟气进口连接，烟道13与水平方向夹角成17°～30°，烟道13和脱硫塔17均采用Q235B碳素钢制成。
烟道13内沿烟气流向方向依次设有多个单向空心锥雾化喷嘴11、声波吹灰器(图未示)、塔前管式除雾器15以及浆液收集斗16。单向空心锥雾化喷嘴11设在烟道13水平方向的两侧壁，浆液由单向空心锥雾化喷嘴11喷出形成雾化液滴，实现与高温烟气的无管换热，单向空心锥雾化喷嘴11可根据锅炉容量设计60～90个，材质为SiC。声波吹灰器设在烟道13上侧壁，用于定时对烟道内的积灰、积浆吹扫，共计6个。塔前管式除雾器15竖直布置，其上下端与烟道13连接。浆液收集斗16设在烟道末端下方，浆液雾滴碰触塔前管式除雾器15后会被拦截并汇集进入浆液收集斗16。
脱硫塔17塔底部设有浆液循环池23，浆液循环池23的底部接有浆液循环泵24的进口、搅拌器20、石灰石浆液泵14的出口，浆液循环池23的上部接有氧化风机9的出口、石膏排出泵22的进口，氧化风机9出口下方设有旋流分离器4和石膏排出泵22的进口，浆液循环池23上方设有脱硫塔进口、浆液再循环泵7的出口、地坑泵1的出口，脱硫塔17烟气进口上方依次设有汽液再均衡分布器25、喷淋层18、除雾器19、脱硫塔17烟气出口。
旋流分离器4的进口设置在氧化风机9出口下方处，有利于将浆液中未反应完全的石灰石颗粒导入至旋流分离器4中分离；浆液循环泵24可根据锅炉机组容量设计为3～4台。
浆液收集斗16下端与蛇形翅片管换热器10的进口管道相连，蛇形翅片管换热器10进口管道设有浆液取样管(图未示)，蛇形翅片管换热器10出口与浆液再循环泵7的进口相连，高温浆液在蛇形翅片管换热器10中与冷源媒介热交换后，通过浆液再循环泵7排至废水处理系统5或脱硫塔17，在通往废水处理系统5和脱硫塔17的两条管路上设有流量调节阀。
可人工对浆液收集斗16中的浆液成分检测，及时对浆液品质进行评估并作出相应调整：当浆液收集斗16中浆液品质变差时，将换热后的浆液由浆液再循环泵7打至废水处理系统5，可较大程度上保护浆液循环池23中浆液品质，一定程度上避免了浆液中毒、浆液起泡等恶劣情况。冷源媒介为储存于化学补水箱8中的锅炉闭式循环水补充水，热源媒介为锅炉闭式循环水补充水加热能够进一步提高锅炉热效率。
旋流分离器4对脱硫塔17中浆液进行分级，含有少量未反应的石灰石颗粒的、密度较低的浆液从旋流分离器4的溢流口进入下方的无管换热箱3，含有大量石膏浆液的、密度较高的浆液从旋流分离器4的底流进入地坑2。
石膏排出泵22的出口与石膏脱水系统21相连，石膏排出泵22可将经充分氧化形成的石膏输送至石膏脱水系统21，从而降低浆液循环池23中浆液的密度。
石灰石浆液泵14的进口与石灰石浆液箱12相连，其出口位于浆液循环泵24进口同一水平面，由石灰石浆液泵14输送至浆液循环池23的石灰石浆液可通过浆液循环泵24及时送至喷淋层18与烟气中的SO2接触反应。
无管换热泵6的进口与无管换热箱3相连，无管换热泵6的出口与单向空心锥雾化喷嘴11的母管连接，根据锅炉机组工况条件的不同，无管换热泵6可将35～40℃的浆液打至单向空心锥雾化喷嘴11的母管，雾化形成的浆液液滴与130～150℃的烟气实现无管换热后，可将脱硫塔17烟气进口处烟温降至95～105℃，汇集于浆液收集斗16中的浆液温度为75～85℃。旋流分离器4以及其进出口管道和无管换热泵6的进出口管道均由保温石棉及铝壳包裹，旋流分离器4和无管换热箱3布置在浆液循环泵房内。
脱硫塔系统转动设备的机封水汇入地坑2，地坑泵1位于地坑2上方，可将水送入脱硫塔17内。

Claims (10)

1.一种烟气余热回收系统，应用于脱硫塔，该脱硫塔的烟气进口连接一烟道，下部设有一浆液循环池，其特征在于，该烟气余热回收系统包括位于烟道内沿烟气流向依次设有的多个单向空心锥雾化喷嘴、一声波吹灰器、一塔前管式除雾器以及一浆液收集斗；还包括一蛇形翅片管换热器和一旋流分离器，该蛇形翅片管换热器的进口与浆液收集斗连接，出口与脱硫塔和一废水处理系统连接；该旋流分离器进口连接于浆液循环池，出口连接一无管换热箱，该无管换热箱与单向空心锥雾化喷嘴连接。
2.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，单向空心锥雾化喷嘴设在烟道水平方向两侧壁上，共同连接一母管；声波吹灰器设在烟道的上侧壁；塔前管式除雾器竖直布置；浆液收集斗设在烟道的下方。
3.根据权利要求2所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，无管换热箱通过一管道与单向空心锥雾化喷嘴的母管连接，在该管道上设有一无管换热泵。
4.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，旋流分离器及其进出口管道均由保温石棉及铝壳包裹。
5.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，蛇形翅片管换热器位于一化学补水箱内。
6.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，蛇形翅片管换热器的进口管道上设有一浆液取样管，出口管道设有一浆液再循环泵。
7.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，蛇形翅片管换热器与脱硫塔和废水处理系统连接的管路上均设有流量调节阀。
8.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收系统，其特征在于，旋流分离器还连接一地坑，该地坑设有一地坑泵，该地坑泵通过一管道与脱硫塔连接。
9.一种高效脱硫塔系统，其特征在于，包括一脱硫塔和一上述权利要求1至8任一所述的烟气余热回收系统，该脱硫塔的烟气进口连接一烟道，下部设有一浆液循环池，该烟气余热回收系统与烟道及浆液循环池连接；该浆液循环池通过管道连接一氧化风机、一石灰石浆液箱、一石膏脱水系统，与石灰石浆液箱连接的管道上设有一石灰石浆液泵，与石膏脱水系统连接的管道上设有一石膏排出泵；该浆液循环池底部设有若干个搅拌器以及连接若干个浆液循环泵，浆液循环泵通过管道连接于位于脱硫塔上部的喷淋层。
10.根据权利要求9所述的一种高效脱硫塔系统，其特征在于，烟道与水平面呈17°~30°角倾斜布置，其与脱硫塔烟气进口连接的一端低于另一端。
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