CN207785983U - 一种脱硫烟气冷凝提水设备 - Google Patents
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Abstract
利用热管作为传热元件的一种降温冷凝水提取设备,从湿法脱硫饱和净烟气中回收水分。在回收脱硫饱和净烟气中水分的同时,将冷凝释放热量传递至大气中。热管内工作介质在热侧(烟气侧)和冷侧(大气侧)之间循环,使脱硫烟气不断地降温冷凝,并将热量不断地从烟气转移至大气中。本实用新型从脱硫烟气中回收大量冷凝水,节约水资源的同时,促进烟尘、二氧化硫等多种污染物的二次脱除。
Description
技术领域
本实用新型涉及从湿法脱硫饱和净烟气中回收水分的技术领域,尤其涉及一种脱硫烟气冷凝提水设备。
背景技术
湿法脱硫工艺以其脱硫效率高,运行成本低,技术成熟,运行操作简单等优势在烟气脱硫净化处理领域中占据绝对主导地位。在国内烟气脱硫净化领域中约占到95%以上,在烟气超低排放治理领域中占到99%以上。
湿法脱硫系统出口烟气为饱和或过饱和状态,烟气温度为 50~55℃,其中水蒸气占12~18%。湿法脱硫系统是电厂中的用水大户,以百万机组为例,脱硫蒸发水量约为100t/h。
高温饱和净烟气携带大量的水蒸气以及液滴,消耗了大量的脱硫补水。湿法脱硫水耗过大和水资源匮乏的矛盾已日益显现,在贫水地区,尤其突出。在当前水资源日益宝贵的形势下,急需一种脱硫烟气冷凝提水设备,以降低发电水耗,满足工业生产用水的巨大需求。
随着环保意识的增强和节水、节能要求的升级,“分类分质用水、循环利用”成为燃煤电厂的必然选择。2015年印发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》中,要求火电厂在紧盯降低大气污染排放浓度的同时,也必须更加重视深度节水和废水零排放工作。 2015年9月出台的“水十条”,对水资源利用更驱严格,要求火电行业促进再生水利用,控制用水总量,提高用水效益,因此,降低燃煤电厂的发电水耗,对脱硫烟气中的水分进行回收已是大势所趋。
为了从高温饱和净烟气中回收水分,必须对烟气进行降温冷凝,通常采用的方法为直接换热法和间接换热法。直接换热法在烟气冷凝塔中直接向烟气中喷水降温冷凝,回收烟气中水分。烟气冷凝水与循环冷却水经收集后一同进入干式空冷器,降温后再循环利用。该方法占地大,设备多,循环冷却水先与烟气换热,再在干式空冷器中与空气换热,历经二次气-水换热。间接换热法利用间壁换热器对烟气进行降温冷凝。某公司通过循环泵用江河水对烟气降温冷凝,收水效果明显,每小时可回收水分约50吨。但该项目不具有普适性,且换热后的江河水直排,热污染对河流的生态势必造成一定影响,还存在着一定的环境风险。
如何更加高效地与烟气进行换热,如何获得大量廉价的冷却介质,成为对烟气冷凝提水的关键。热管(Heat Pipe)是一种具有高导热性能的传热元件,1944年由美国人高格勒发现。六十年代初,首先成功应用于宇航技术,之后引起了各国学者的极大兴趣和重视。热管换热器由于其具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点,目前广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械、电子等行业中;水作为传统的冷却介质现阶段已遭到严重的挑战,尤其在北方缺水地区,已逐渐被空气冷却所代替。目前空气冷却器的经济性已大大提高,与水冷却器相比,不仅维护费用低廉,且具有更长的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种脱硫烟气冷凝提水设备,包括设备壳体6和热管5;所述热管5包括置于所述设备壳体6外的冷侧部分和容纳在所述设备壳体6内的热侧部分,热管内的工作介质在热侧部分和冷侧部分之间循环传热;所述设备壳体6上游连接湿法脱硫系统1,下游连接烟囱3。
进一步地,所述热管5采用热虹吸管,管内工作介质的充液量 65%。
进一步地,所述工作介质为水、氨、R22、R134a、酒精或丙酮。
进一步地,所述热管热侧部分的材质可选择镍基合金2205、2507 或钛材,冷侧部分的材质可选择普通碳钢。
进一步地,所述设备壳体6与烟囱3之间设置烟气复热器4。
进一步地,所述热管形状可为管状、板状或采用分离式热管元件。
进一步地,所述热管5叉排排布,所述冷侧部分可采用翅片管或螺纹管结构。
进一步地,所述热管5与设备壳体6之间采用密封圈或锥面线密封。
本实用新型的特点和优势在于:
a、采用热管作为换热元件,通过热管内工作介质的沸腾、蒸发、降温、冷凝来传递热量,传热效率高;
b、热管内工作介质通过位差和密度差运转,无需外加动力,无需经常更换元件,即使元件损坏,也能快速更换,不影响正常生产;
c、冷侧(大气侧)采用空气作为冷却介质,对于北方缺水地区具有重要意义;
d、冷侧(大气侧)采用翅片管、螺纹管等强化传热;
e、设备壳体采用变截面设计,通过控制烟气经过热管的流速,从而达到自清灰的目的;
f、可根据脱硫烟气冷凝提水要求,确定烟气最终的温度,从而调节热管数量和冷热侧传热面积比;
附图说明
图1是本实用新型的冷凝提水设备正面示意图,
图2是本实用新型的冷凝提水设备俯视示意图,
图3是本实用新型的脱硫烟气冷凝提水设备的工艺流程示意图,
图4是本实用新型的热管与设备壳体间密封结构示意图,
其中,
1-湿法脱硫系统、2-冷凝提水设备、3-烟囱、4-烟气复热器、5- 热管、6-设备壳体、7-密封圈;
A-原烟气、B-高温饱和净烟气、C-低温饱和净烟气、D-烟气冷凝水、E-复热净烟气、F-蒸汽或热水、G-蒸汽冷凝水或热回水。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
本实用新型利用热管作为传热元件,对湿法脱硫饱和净烟气进行降温冷凝,回收饱和净烟气中水分的同时,再将冷凝释放热量传递至大气中。冷凝提水设备以热管作为换热元件,管内工作介质在热侧(烟气侧)吸热后沸腾和蒸发,在冷侧(大气侧)降温和冷凝,如此周而复始,使脱硫烟气不断地降温冷凝,并将热量不断地从烟气转移至大气中。本实用新型从脱硫烟气中回收大量冷凝水,节约水资源的同时,促进烟尘、二氧化硫等多种污染物的二次脱除,是燃煤火电机组实现超低排放的有效保证。
为实现上述目的,本实用新型采用热管作为换热元件,利用其高效的导热性能,将脱硫烟气冷凝释放热量传递至大气中。如图1-3所示,本实用新型涉及一种脱硫烟气冷凝提水设备,其包括设备壳体6 和热管5,可布置在湿法脱硫系统净烟气出口与烟气复热器(若有)或排放烟囱入口之间烟道内,也可将热管直接布置于烟道之中,即所述设备壳体6上游连接湿法脱硫系统1,下游连接非必要的烟气复热器 4,所述非必要的烟气复热器4连接烟囱3;所述热管5由外露于所述设备壳体6之外的冷侧部分和容纳在所述设备壳体6内的热侧部分构成,热管内的工作介质在热侧部分和冷侧部分之间循环传热。
本实用新型的脱硫烟气冷凝提水设备中,所述热管5采用热虹吸管,管内工作介质为水,充液量65%。热管5内的工作介质可以是水、氨、R22、R134a、酒精或丙酮等。
本实用新型的脱硫烟气冷凝提水设备中,为了有效防止低温露点腐蚀,热管热侧部分的材质可选择镍基合金2205、2507或钛材,而冷侧部分的材质可仅为普通碳钢。优选,所述热管5热侧部分材质为 2205,冷侧部分材质为20钢。热管形状可为管状、板状或采用分离式热管元件,可随烟气性质和现场条件而调整。热管5叉排排布,所述冷侧部分可采用翅片管、螺纹管等结构,例如为铝质开窗直翅片。
如图3所示,本实用新型的工作流程如下,例如,在设备壳体6 内,来自湿法脱硫系统1的湿法脱硫饱和净烟气与热管5内循环在热侧部分和冷侧部分之间的工作介质间壁换热,使其降温冷凝形成低温饱和净烟气和烟气冷凝水。析出的烟气冷凝水经收集后作为脱硫系统工艺水补水,回用于脱硫系统。所述热管5采用热虹吸管,管内工作介质为水,充液量65%。
本实用新型的工作流程中,热管5内的工作介质包括水、氨、 R22、R134a、酒精和丙酮等。所述冷侧部分选用空气作为冷却介质,热管5将冷凝释放热量经冷侧部分传递至大气中。
本实用新型的工作流程中,上游湿法脱硫系统1的高温饱和净烟气B在冷凝提水设备2中与热管5热侧内的工作介质间壁换热,降温冷凝形成低温饱和净烟气C,低温饱和净烟气C在烟气复热器4 中与蒸汽或热水F间壁换热,复热后形成高温不饱和净烟气E,通过烟道自烟囱3排放。
本实用新型的工作流程中,热管数量和冷侧与热侧的传热面积比可以进行调节,使得:湿法脱硫系统1出口高温饱和净烟气B温度 51.4℃,水蒸气含量14.3%,进入烟气提水设备2;经冷却降温后,低温饱和净烟气C温度为50.0℃,水蒸气含量为13.3%,离开烟气提水设备2进入烟气复热器4(若有)加热升温21.4℃,复热净烟气E 温度达到71.4℃,烟气中水蒸气分压仅为12.3kPa,属于不饱和烟气;高温不饱和净烟气E通过烟囱3排放实现饱和净烟气中水蒸气冷凝回收的同时,还实现了“白色烟羽”治理。
51.4℃高温饱和净烟气流量1187507Nm3/h,质量流量1523.1t/h;而50.0℃低温饱和净烟气流量1174481Nm3/h,质量流量1512.6t/h;降温冷凝过程回收水量10.5t/h,pH值2~3,溶解有少量净烟气中残留的SO2、HCl等污染物,满足脱硫工艺补水的水质要求;回收水量占湿法脱硫系统1总工艺水消耗量的16.9%,即可节约湿法脱硫系统1工艺水耗量16.9%。
如图4所示,本实用新型中热管5与设备壳体6之间采用密封圈 7或锥面线密封对烟气加以密封。
本实用新型从脱硫烟气中回收大量冷凝水,低温饱和净烟气随后进入烟气复热器中(若有),由于烟气量的减少和烟气定压比热的降低,将大幅降低烟气的复热温度,大大减少烟气复热所需的热量,对“白色烟羽”有效治理,改善烟气排放视觉污染,也具有重要意义。
Claims (8)
1.一种脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,包括设备壳体(6)和热管(5);所述热管(5)包括置于所述设备壳体(6)外的冷侧部分和容纳在所述设备壳体(6)内的热侧部分,热管内的工作介质在热侧部分和冷侧部分之间循环传热;所述设备壳体(6)上游连接湿法脱硫系统(1),下游连接烟囱(3)。
2.根据权利要求1所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述热管(5)采用热虹吸管,管内工作介质的充液量65%。
3.根据权利要求1所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述工作介质为水、氨、R22、R134a、酒精或丙酮。
4.根据权利要求1所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述热管热侧部分的材质可选择镍基合金2205、2507或钛材,冷侧部分的材质可选择普通碳钢。
5.根据权利要求4所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述设备壳体(6)与烟囱(3)之间设置烟气复热器(4)。
6.根据权利要求1所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于所述热管形状可为管状、板状或采用分离式热管元件。
7.根据权利要求6所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述热管(5)叉排排布,所述冷侧部分可采用翅片管或螺纹管结构。
8.根据权利要求1所述的脱硫烟气冷凝提水设备,其特征在于,所述热管(5)与设备壳体(6)之间采用密封圈或锥面线密封。
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CN107982953A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-04 | 北京清新环境技术股份有限公司 | 一种脱硫烟气冷凝提水设备及其提水工艺 |
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