CN208587919U - 湿法脱硫设备以及冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种湿法脱硫设备以及冷却器，耦合了水冷和空冷两种冷却方式，能够快速实现湿法脱硫浆液的降温，换热效率高且结构简单紧凑。所述冷却器包括上下贯通的冷却水道、风道和浆液流道，以及若干上下间隔布置的热管式换热元件，所述冷却水道、所述风道和所述浆液流道依次并排布置且彼此隔离，各所述热管式换热元件均依次贯穿所述冷却水道、所述风道和所述浆液流道，并由所述冷却水道朝向所述浆液流道向下倾斜。所述湿法脱硫设备，包括浆液循环系统，所述浆液循环系统包括循环泵、喷淋层以及连通两者的输送管，还包括冷却器，所述冷却器以所述浆液流道接入所述输送管。

Description

湿法脱硫设备以及冷却器

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，特别是涉及一种湿法脱硫设备以及冷却器。

背景技术

湿法烟气脱硫技术因具有脱硫效率高、综合运行费用低等特点被电厂广泛使用，但其耗水量较高，已成为电厂的主要用水单元。在一些缺水地区，湿法烟气脱硫技术的应用受到限制。

湿法烟气脱硫的常规工艺是在脱硫塔内设置多层喷淋装置，在配套的浆液泵动力驱动下，脱硫浆液经管道从脱硫浆液池输送至喷淋装置，通过喷嘴进行喷淋，脱硫浆液对烟气进行洗涤、脱硫、除尘后，回到浆液池内循环使用。在湿法烟气脱硫过程中，高温的含硫原烟气进入湿法脱硫塔时，与脱硫浆液发生传热传质效应，高温烟气将部分热量传递给脱硫浆液，使浆液中的大量水分蒸发变成水蒸汽，在降低烟气温度的同时，形成饱和烟气，最后净烟气经烟囱排出。排入大气的饱和烟气不仅带走了大量的水分，而且进入大气环境产生冷凝后会形成湿烟羽，出现视觉污染等问题。

为了降低脱硫后烟气的含水量，目前，燃煤电厂脱硫后主要通过在烟道内设置烟气冷凝器的方式降低最终排放烟气的温度，使饱和烟气中的水分析出，从而达到降低脱硫后烟气中的含水量、消除或缓解烟囱出口湿烟羽排放的目的。这种烟气冷凝器包括管式冷凝器、喷淋式冷凝器和热管冷凝器等。

热管换热是一种高效的换热技术。然而，现有技术中，采用烟道热管换热器作为烟气冷凝器时，散热段采用单一的冷却方式，存在较大的局限性。如采用水冷的冷却方式时，需要消耗大量的水资源，在贫水地区难以适用；当采用空冷的冷却方式时，一般不能随时满足系统的降温要求，需要辅助以水冷等其他冷却方式，这样便使得系统工艺变得复杂，在一些场地紧张的地方难以应用。另外，热管换热器的结构形式较为单一，容易出现无法将热量及时散出等问题，使得热管内部的工作介质冷凝不充分，热管的真空度下降，进而出现热管换热效率下降的问题。

通过在浆液循环管路上设置浆液冷却器，并朝塔内烟气喷淋低温浆液是另外一种有效的降低烟气温度的方式。由于脱硫后烟道上不设置换热设备，因此系统烟风阻力不增加。这种方式一般采用板式换热器，但该换热器存在换热方式单一、容易产生磨损、结垢和腐蚀等问题，特别是出现泄漏后高压浆液会渗入循环水中造成整个外部冷却循环系统受到污染，对脱硫系统甚至整个机组的安全稳定运行产生影响。

因此，如何应用高效的传热元件热管，结合浆液冷却技术，设计一种湿法脱硫设备以及冷却器，以快速实现烟气的降温，有效的回收湿法脱硫后烟气中的水分，是一个急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种湿法脱硫设备以及冷却器，耦合了水冷和空冷两种冷却方式，不仅能够快速实现湿法脱硫浆液的降温，而且换热效率高且结构简单紧凑。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种冷却器，包括上下贯通的冷却水道、风道和浆液流道，以及若干上下间隔布置的热管式换热元件；所述冷却水道、所述风道和所述浆液流道依次并排布置且彼此隔离，各所述热管式换热元件均依次贯穿所述冷却水道、所述风道和所述浆液流道，并由所述冷却水道朝向所述浆液流道向下倾斜。

本方案的冷却器，设有并排布置且彼此间隔的冷却水道、风道和浆液流道，三者之间通过热管式换热元件实现热量传递，结合了空冷和水冷这两种冷却方式，当浆液温度较高时，可以通过增加冷却水的流量改善散热效率，实现快速降温，满足浆液所需散热速度和散热量的要求；当浆液温度相对较低时，部分热量可以通过与浆液流道相邻设置的风道内的冷却风带走，有效利用空冷的冷却方式，使得空冷的效果得以增强，大幅度降低了水冷的散热量，进而减小冷却水的用量，实现了节水降耗。可见，本方案的冷却器，通过各通道的位置布置对冷却顺序进行了设定，一方面，可以最大限度地发挥空冷的作用，另一方面，还可以在空冷不能满足散热需求时，补以水冷实现进一步冷却，满足散热需求；并且，由于冷却水道、风道和浆液流道依次并排布置，本方案将空冷与水冷的结构进行了集成处理，与现有技术中空冷和水冷采用两个独立的装置相比，极大地缩小了冷却器的体积，降低了对安装空间的要求，同时简化了结构，降低了成本。

可选地，还包括设于所述风道上端的引风机，所述风道的下端口形成进风口。

可选地，所述冷却水道的上端口是进水口，下端口是出水口；和/或，所述浆液流道的下端口是进液口，上端口是出液口。

可选地，所述进水口和所述出水口均连接有冷却水接管。

可选地，所述进液口和所述出液口均连接有浆液接管，所述浆液接管是具有至少三个通路的多通管，其中一个通路与所述进液口或所述出液口连通，另一个通路与高温浆液的输送管连通，其余的通路用于连通并联布置的其他所述冷却器的所述进液口或所述出液口。

可选地，所述进水口和所述出水口均呈流线型；和/或，所述进液口和所述出液口均呈流线型。

可选地，所述热管式换热元件包括处于所述浆液流道的吸热段、处于所述风道内的空冷段以及处于所述冷却水道内的水冷段。

可选地，所述热管式换热元件还包括连接于所述吸热段和所述空冷段之间的绝热段。

可选地，所述水冷段和所述吸热段均是光管或椭圆扁管，所述空冷段是翅片管或椭圆扁管。

可选地，还包括若干雾化喷嘴，用于向所述风道内喷入水雾，以通过相变蒸发进一步辅助所述空冷段的热管降温。

可选地，还包括第一隔板和第二隔板，分别隔挡于所述风道的两侧，以实现所述风道与所述冷却水道、所述风道与所述浆液流道的隔离，所述热管式换热元件依次贯穿所述第一隔板和所述第二隔板而定位。

本实用新型还提供了一种湿法脱硫设备，包括浆液循环系统，所述浆液循环系统包括循环泵、喷淋层以及连通两者的输送管，还包括上述的冷却器，所述冷却器以所述浆液流道接入所述输送管。

附图说明

图1为本实用新型所提供湿法脱硫设备在一种具体实施方式中的结构示意图；

图2是图1所示湿法脱硫设备中冷却器的结构示意图；

图3是图2所示冷却器中热管式换热元件的结构示意图。

图1-图3中：

冷却水道-1 风道-2 第一隔板-21 第二隔板-22 浆液流道-3 热管式换热元件-4吸热段-41 空冷段-42 水冷段-43 绝热段-44 引风机-5 冷却水接管-6 浆液接管-7 浆液循环系统-8 循环泵-81 喷淋层-82 输送管-83 脱硫塔-9 雾化喷嘴-10。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本实用新型的技术方案。

本文所述的上下是以湿法脱硫设备的使用状态为参照定义的，使用时，以垂直于地面的方向为上下方向，垂直地指向地面的方向是下，垂直地背离地面的方向是上。

本文所述的若干是指数量不确定的多个，至少是三个以上。

本文所述的第一、第二等词是为了区分相同或类似结构的两个以上的部件，不表示对顺序的特殊限定。

如图1所示，本方案涉及一种湿法脱硫设备，包括脱硫塔9、浆液循环系统8和对浆液循环系统8中的高温浆液进行冷却的冷却器，其中，浆液循环系统8包括循环泵81、喷淋层82以及连通循环泵81和喷淋层82的输送管83。喷淋层82处于脱硫塔9内，具体可以在脱硫塔9内设置多层喷淋层82，循环泵81可以是液压泵，在循环泵81的驱动下，脱硫用的浆液经输送管83从浆液池输送至喷淋层82，通过喷嘴进行喷淋，浆液对烟气进行洗涤脱硫除尘后，回到浆液池继续循环使用。

但是，如背景技术所述，在脱硫过程中，浆液中的大量水分蒸发变成水蒸汽，导致烟气形成饱和烟气，排入大气形成湿烟羽的问题。

针对上述技术问题，本方案在浆液循环系统8中布置有冷却器，该冷却器具体可以接入用于连通循环泵81和喷淋层82的输送管83，作为输送管83的一部分，以便在浆液输送的过程中实现浆液的降温，进而通过低温浆液对烟气进行喷淋，以便在脱硫处理的同时实现对烟气的降温除湿，从而减轻或消除湿烟羽的排放。

如图2所示，本方案的冷却器包括上下贯通的冷却水道1、风道2和浆液流道3，以及若干上下间隔布置的热管式换热元件4，即冷却器设有多个热管式换热元件4，这些热管式换热元件大致在冷却水道1、风道2和浆液流道3的流通方向上依次间隔布置，以有效覆盖整个冷却水道1、风道2和浆液流道3；这种布置方式是指大致方向在上下方向，并不要求各热管式换热元件4相互平行，也不要求各热管式换热元件4在前后方向对齐排列，换言之，本领域技术人员可以根据需要调整各热管式换热元件4的位置和布置形式。

其中，冷却水道1、风道2和浆液流道3依次并排布置且彼此隔离，每个热管式换热元件4均依次贯穿冷却水道1、风道2和浆液流道3。并且，各热管式换热元件4均由冷却水道1朝向浆液流道3向下倾斜，以便于热管式换热元件4内的换热介质在重力的作用下回流。

本方案中，冷却水道1、风道2和浆液流道3依次并排布置，风道2与浆液流道3直接毗邻，进行冷却时，首先以该风道2内的冷风对浆液流道3内的高温浆液进行间接冷却，如果冷风不足以满足冷却需求，辅助于水冷，可以通过调节冷却水道1内的冷却水流量的方式实现浆液的进一步降温。

一方面，本方案耦合了水冷和空冷这两种冷却方式，两种冷却方式相互结合，能够满足浆液的降温需求，实现快速降温。

另一方面，通过布置方式的安排对空冷和水冷的先后顺序进行了设定，以空冷作为一级冷却方式，在空冷不能满足冷却需求的情况下辅助二级水冷，从而实现了节水和降耗处理，能够更好地满足缺水地区的使用需求。当所需浆液降温幅度相对较低时，大部分热量可以通过与浆液流道3相邻设置的风道2内的冷却风带走，有效利用空冷的冷却方式，使得空冷的效果得以增强，大幅度降低了水冷的散热量，进而减小冷却水的用量，实现了节水和降耗。

再者，本方案将冷却水道1、风道2和浆液流道3依次并排布置，实现了水冷和空冷的集成，与现有技术中单独设置的水冷和空冷两个部件相比，这种集成式的结构形式能够使得冷却系统更加紧凑，节约占地。

如图1所示，冷却水通道形成水冷系统，风道2形成空冷系统，整个冷却器以浆液流道3接入浆液循环系统8中，形成了浆液循环系统8的一部分，水冷系统、空冷系统和浆液循环系统8依次排布，结合脱硫塔9，形成湿法脱硫设备。

如图2所示，冷却器还可以包括设于风道2上端的引风机5，此时，由风道2上端引风，使得风道2的下端口形成进风口，在负压的作用下向上流动，并使得气流产生扰动，提高空冷的换热效率，更好地带走浆液的热量。

与此同时，可以将冷却水道1的上端口作为进水口，下端口作为出水口，浆液流道3的下端口作为进液口，上端口作为出液口。此时，冷却水的流向与冷却风的流动方向正好相反，能够更好地实现冷却水与冷却空气的换热，提高换热效率；同时，风道2内的冷却风自下而上的流动，更加符合空气动力学原理。

为实现冷却水的引入和引出，进水口和出水口均可以连接有冷却水接管6。同时，为了实现浆液流道3与浆液循环系统8的输送管83的连通，进液口和出液口均可以连接有浆液接管7。

加工时，本方案的冷却器可以一体制造成型，然后再焊接冷却水接管6和浆液接管7等连接管路，不仅可以提高结构稳定性和可靠性，还可以提高使用便捷性和安装效率。

再者，进水口和出水口均可以呈流线型，进液口和出液口也均可以呈流线型，以有效地降低浆液以及冷却水在进出口处的流动阻力。本领域技术人员可以根据需要选用合适的流线型结构，例如圆转弯头等，以便在进出口处对冷却水和浆液进行导流。

此外，本发明的冷却器可以具有多种使用方式。

例如，如图1所示，浆液接管7可以与浆液循环系统8的输送管83一一对应地设置。也就是说，当浆液循环系统8中每个喷淋层82均通过一个输送管83连通有一个循环泵81时，对应每个输送管83都可以连接一个冷却器，即冷却器以输送管83作为连接单位，各冷却器以浆液流道3接入与各自对应的输送管83，可以根据需要在其中某个或者某几个输送管83设置冷却器，也可以在每个输送管83上均布置一个冷却器。

或者，浆液接管7可以是具有至少三个通路的多通管，其中一个通路与进液口或出液口连通，另一个通路与高温浆液的输送管83连通，其余的通路用于连通并联布置的其他冷却器的进液口或出液口。换言之，每个输送管83上可以布置两个或者多个冷却器，各冷却器通过浆液接管7实现并联。以一个输送管83上布置两个冷却器为例，此时，浆液接管7可以是三通管。对于与浆液流道3的进液口连通的浆液接管7而言，该浆液接管7的两个通路分别与两个冷却器的进液口连通，另一个通路与输送管83连通，以便将高温浆液引入两冷却器的浆液流道3；对于连通于浆液流道3的出液口的浆液接管7而言，该浆液接管7的两个通路分别与两个冷却器的出液口连通，另一个通路与输送管83连通，以便将冷却后的低温浆液输送出去，并通过输送管83传输给喷淋层82。

请进一步结合图3，本方案中，热管式换热元件4可以包括处于浆液流道3的吸热段41、处于风道2内的空冷段42以及处于冷却水道1内的水冷段43。吸热段41、空冷段42和水冷段43可以依次连接，还可以采用插入等连接方式置于浆液流道3、风道2和冷却水道1内。其中，空冷段42和水冷段43可以共同形成散热段。

此外，在吸热段41和空冷段42之间还可以设置绝热段44，该绝热段44是导热的但散热作用有限，主要用于将吸热段41所吸收的热量传递给散热段，通过散热段实现热量的散失。

其中，水冷段43和吸热段41均可以设置为光管，以简化工艺；空冷段42设置为翅片管，以增大换热面积，提高空冷的换热效率；绝热段44是吸热段与散热段的连接部分，可以将吸热段41的热量更好地传递到散热段。

当浆液流通时，热管式换热元件4的吸热段41吸收浆液的热量，热管式换热元件4的工作介质发生相变，由液态转变为气态，该气态的工作介质由于密度降低而自动流向处于高处的散热段；在散热段，气态的工作介质经过空冷和水冷后，工作介质再由气态转变为液态，并沿热管式换热元件4的管壁自动回流到吸热段41。工作介质如此循环往复流动，在吸热、汽化、冷凝和回流的过程中将浆液的热量带走，实现降温。

如图2所示，风道2中还设置若干雾化喷嘴10，若干雾化喷嘴10用于向风道2内的空间喷入水雾，以通过相变蒸发进一步辅助空冷段42的热管降温。

可以理解的是，热管式换热元件4的倾斜角度可以根据工作介质的回流需求进行设置，具体参照热管式换热元件4的工作原理合理设置。

为实现各热管式换热元件4的可靠定位，本方案的冷却器还可以包括第一隔板21和第二隔板22，第一隔板21和第二隔板22分别隔挡于风道2的两侧，以实现风道2与冷却水道1、风道2与浆液流道3的隔离。热管式换热元件4安装时，依次贯穿第一隔板21和第二隔板22，使得吸热段41置于浆液流道3内、空冷段42置于风道2内、水冷段43置于冷却水道1内。同时，热管式换热元件4与第一隔板21在交点处固定连接，热管式换热元件4与第二隔板22也在交点处固定连接，具体可以采用焊接、法兰等连接方式连接，进而借助第一隔板21和第二隔板22实现热管式换热元件4的定位。

以上对本实用新型所提供湿法脱硫设备以及冷却器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.冷却器，其特征在于，包括上下贯通的冷却水道(1)、风道(2)和浆液流道(3)，以及若干上下间隔布置的热管式换热元件(4)；所述冷却水道(1)、所述风道(2)和所述浆液流道(3)依次并排布置且彼此隔离，各所述热管式换热元件(4)均依次贯穿所述冷却水道(1)、所述风道(2)和所述浆液流道(3)，并由所述冷却水道(1)朝向所述浆液流道(3)向下倾斜。

2.如权利要求1所述的冷却器，其特征在于，还包括设于所述风道(2)上端的引风机(5)，所述风道(2)的下端口形成进风口。

3.如权利要求2所述的冷却器，其特征在于，所述冷却水道(1)的上端口是进水口，下端口是出水口；和/或，所述浆液流道(3)的下端口是进液口，上端口是出液口。

4.如权利要求3所述的冷却器，其特征在于，所述进水口和所述出水口均连接有冷却水接管(6)。

5.如权利要求3所述的冷却器，其特征在于，所述进液口和所述出液口均连接有浆液接管(7)，所述浆液接管(7)是具有至少三个通路的多通管，其中一个通路与所述进液口或所述出液口连通，另一个通路与高温浆液的输送管(83)连通，其余的通路用于连通并联布置的其他所述冷却器的所述进液口或所述出液口。

6.如权利要求3所述的冷却器，其特征在于，所述进水口和所述出水口均呈流线型；和/或，所述进液口和所述出液口均呈流线型。

7.如权利要求1-6任一项所述的冷却器，其特征在于，所述热管式换热元件(4)包括处于所述浆液流道(3)的吸热段(41)、处于所述风道(2)内的空冷段(42)以及处于所述冷却水道(1)内的水冷段(43)。

8.如权利要求7所述的冷却器，其特征在于，所述热管式换热元件(4)还包括连接于所述吸热段(41)和所述空冷段(42)之间的绝热段(44)。

9.如权利要求7所述的冷却器，其特征在于，所述水冷段(43)和所述吸热段(41)均是光管或椭圆扁管，所述空冷段(42)是翅片管或椭圆扁管。

10.如权利要求7所述的冷却器，其特征在于，还包括若干雾化喷嘴(10)，用于向所述风道(2)内喷入水雾，以通过相变蒸发进一步辅助所述空冷段(42)的热管降温。

11.如权利要求1-6任一项所述的冷却器，其特征在于，还包括第一隔板(21)和第二隔板(22)，分别隔挡于所述风道(2)的两侧，以实现所述风道(2)与所述冷却水道(1)、所述风道(2)与所述浆液流道(3)的隔离，所述热管式换热元件(4)依次贯穿所述第一隔板(21)和所述第二隔板(22)而定位。

12.湿法脱硫设备，包括浆液循环系统(8)，所述浆液循环系统(8)包括循环泵(81)、喷淋层(82)以及连通两者的输送管(83)，其特征在于，还包括上述权利要求1-11任一项所述的冷却器，所述冷却器以所述浆液流道(3)接入所述输送管(83)。