CN208839296U - 一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，包括脱硫冷凝塔、脱硫单元和烟气冷凝单元，脱硫冷凝塔包括下部的脱硫仓和上部的喷淋仓，脱硫仓下部设置有烟气入口，喷淋仓顶部通过净烟气出口与脱硫后净烟道连通；脱硫仓与喷淋仓通过分隔单元彼此分隔，所述分隔单元包括环形分隔件和风帽结构件；脱硫单元与脱硫仓最低处的浆液出口连接并伸入脱硫仓中进行烟气喷淋脱硫；烟气冷凝单元与喷淋仓最低处的排水口连接并伸入喷淋仓中进行烟气喷淋冷凝。本实用新型具有较高换热效率(解决布置空间紧张的问题)同时又没有冷凝液进入脱硫浆液带来脱硫水平衡的问题，另外还兼顾安全可靠、结构简单、投资费用低等特点。

Description

一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统

技术领域

本实用新型涉及烟气治理的环保技术领域，更具体地讲，涉及一种一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统。

背景技术

目前国内火电厂已基本完成超低排放改造，虽然烟气排放标准满足超低排放NOx、SO₂和烟尘排放标准，但脱硫冷凝塔出口湿饱和烟气直接通过烟囱排放(如图1所示)，在烟囱出口形成了白色烟羽，在冬季和环境湿度较大的地区，白色烟羽尾迹较长，伴随光照时，白色烟羽呈现出黑灰色，造成了严重的视觉污染并形成可凝结颗粒物污染(俗称“石膏雨”)。

最新的研究结果表明，石膏雨的主要成分实际上是湿法脱硫将烟气中有大量的CO₂转化生成的碳酸氢钙，其溶解度16～18克/升，加上溶解度可以达到33克/升的亚硫酸氢钙，这两种可溶盐排入大气失去水分后生成的白色粉末(二次颗粒物)。这些颗粒物不但细小，而且非常疏松、比表面积很大，靠自重很难自然沉降，其粒径绝大部分小于2.5μm(也就是俗称的PM2.5)，会在大气中长期漂浮并富集，极其容易导致雾霾的形成。

烟气脱白就是要控制这些溶解物雾滴逃逸进入大气。目前烟气脱白的技术路线为烟气冷凝+再热，其中再热技术为MGGH升温(较成熟技术，不再赘述)，烟气冷凝技术主要有：浆液冷凝与烟气冷凝。

其中，浆液冷凝的原理如图2所示：浆液冷凝一般是在脱硫冷凝塔顶层(或次顶层)浆液管道上布置浆液冷却器，利用外来冷源冷却喷淋的脱硫浆液，达到烟气降温的目的。浆液冷凝法具有换热系数高(采用水-水板式换热，换热系数可达到1500以上)、布置灵活、结构紧凑等诸多优点，但存在湿饱和烟气冷凝液直接进入脱硫浆液导致脱硫水平衡难以控制，新增脱硫废水难以处理的重大问题(后续处理废液成本非常昂贵)，另外还存在浆液冷却器浆液侧易磨损、堵塞的问题，虽然浆液冷却器采用新型的宽流道设计方案，但经调研目前已经投运的项目，其磨损减薄还是很难控制。目前投入使用的相关设备已经出现了非常麻烦的水平衡和废水处理问题。

烟气冷凝的原理如图3所示：为避开湿饱和烟气冷凝液直接进入脱硫浆液带来的脱硫水平衡问题，常规的方案是在脱硫后净烟道上布置间壁式换热器进行冷却，烟气冷却器一般采用管式(含氟塑料管)、板式换热器。此工艺方案虽可避开脱硫浆液水平衡问题，但由于存在冷凝液膜热阻，其换热系数较低(40～70之间)换热器体积庞大，再加上湿饱和烟气冷凝液脱除新增的除雾器，其新增的阻力也比较大。另外超净排放改造后，在脱硫冷凝塔后的环保设备较多，比如双塔双循环、WESP、MGGH升温段(FGR)等设备外加环保局设置在烟囱入口的测量段(硬性要求)，能提供烟道冷却器布置空间的项目为数不多，基本不具备可实施性。从目前调研情况，由于布置空间限制基本上没有电厂采用烟气冷凝的相关布置方案。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种具有较高换热效率(解决布置空间紧张的问题)同时又没有冷凝液进入脱硫浆液带来脱硫水平衡的问题，另外还兼顾安全可靠、结构简单、投资费用低等特点的一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统。

本实用新型提供了一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，所述烟气冷凝脱白装置包括脱硫冷凝塔、脱硫单元和烟气冷凝单元，所述脱硫冷凝塔包括下部的脱硫仓和上部的喷淋仓，所述脱硫仓下部设置有烟气入口，所述喷淋仓顶部通过净烟气出口与脱硫后净烟道连通；

所述脱硫仓与喷淋仓通过分隔单元彼此分隔，所述分隔单元包括环形分隔件和风帽结构件；所述环形分隔件底部倾斜地布置在脱硫冷凝塔上部并与脱硫冷凝塔的侧壁相连，所述环形分隔件上部形成喷淋仓；所述风帽结构件设置在环形分隔件上部并与环形分隔件连接，风帽结构件具有顶盖板和侧壁，侧壁上开设有烟气出口并形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道；

所述脱硫单元与脱硫仓最低处的浆液出口连接并伸入脱硫仓中进行烟气喷淋脱硫；

所述烟气冷凝单元与喷淋仓最低处的排水口连接并伸入喷淋仓中进行烟气喷淋冷凝。

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，所述脱硫单元包括浆液泵和脱硫浆液喷淋管，所述浆液泵的进液口与脱硫浆液供给单元和浆液出口连接，所述浆液泵的出液口与脱硫浆液喷淋管相连，所述脱硫浆液喷淋管伸入脱硫仓进行烟气喷淋脱硫。

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，所述烟气冷凝单元包括水泵、外置式冷却站和喷淋管，所述水泵的进水口与供水单元和排水口相连，所述水泵的出水口与喷淋管相连，所述喷淋管伸入喷淋仓中的部分设置有喷淋头。

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，其特征在于，所述脱硫冷凝塔还包括设置在脱硫仓上部的一次除雾单元和设置在喷淋仓上部的二次除雾单元

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，所述烟气冷凝单元还包括设置在净烟气出口的温度检测单元和/或湿度检测单元。

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，所述喷淋管伸入喷淋仓的部分设置有喷淋头且喷淋管上设置有调节阀，所述调节阀与所述温度检测单元和/或湿度检测单元耦合实现远程自动控制。

根据本实用新型的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的一个实施例，所述烟气冷凝单元通过排水口将喷淋仓收集得到的烟气冷凝液引出作为外置式冷却站的补水、脱硫浆液的配水和/或一次除雾单元和/或二次除雾单元的冲洗水使用，其中，所述外置式冷却站为开式循环冷却塔或电厂凉水塔。

与现有技术相比，本实用新型可在脱硫冷凝塔顶部、湿式除尘器顶部或经结构改造后的脱硫后净烟道(相对布置空间较大的电厂)进行布置，布置方式灵活，适用范围广，基本不受布置空间限制；采用冷却水直喷换热技术，换热效率高，无间壁换热及液膜热阻，结构小巧；采用分隔的喷淋仓设计结构，喷淋水和烟气冷凝液不与脱硫仓中的脱硫浆液发生关系，不存在脱硫水平衡问题，由于无具体受热面，相对新增阻力基本可忽略不计；由于采用喷淋换热技术，不存在浆液板换和烟气冷却方案的磨损问题，也不必考虑受热面采用昂贵金属造价和耐腐蚀问题，运行可靠；此外，由于采用外置循环冷却水，喷淋温差大大增加，可有效减少喷淋循环水量，大幅度节约自身电耗，运行成本超低。

附图说明

图1示出了现有技术中未进行烟气脱白的脱硫冷凝塔结构原理示意图。

图2示出了现有技术中采用浆液冷凝方式进行烟气脱白的脱硫冷凝塔结构原理示意图。

图3示出了现有技术中采用烟气冷凝方式进行烟气脱白的脱硫冷凝塔结构原理示意图。

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的结构示意图。

附图标记说明：

10-脱硫冷凝塔、20-脱硫仓、21-烟气入口、22-浆液泵、23-脱硫浆液喷淋管、24-一次除雾单元、30-喷淋仓、31-分隔单元、311-环形分隔件、312-风帽结构件、32-连通通道、33-排水口、34-水泵、35-外置式冷却站、36-调节阀、37-喷淋管、38-二次除雾单元、39-温度检测单元和/或湿度检测单元、40-净烟气出口、41-脱硫后净烟道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型根据对现有技术中浆液冷凝与烟气冷凝等脱白方法和装置的问题分析，基于对烟气脱白解决雾霾问题的强制要求，开发出一种新技术，该喷水直冷式烟气冷凝脱白系统具有非常高的换热效率(解决布置空间紧张的问题)，同时不会有冷凝液进入脱硫浆液带来脱硫水平衡的问题，另外还可以兼顾安全可靠、结构简单、投资费用较低等特点，此外还能够考虑在系统控制基础上采用远程DCS控制手段，使系统自动化、智能化运行，满足国家政策要求。

下面对喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的结构和原理进行说明。

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统的结构示意图。

如图4所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述喷水直冷式烟气冷凝脱白系统包括脱硫冷凝塔10、脱硫单元和烟气冷凝单元，脱硫冷凝塔10包括下部的脱硫仓20和上部的喷淋仓30，脱硫仓20下部设置有烟气入口21，喷淋仓30顶部通过净烟气出口40与脱硫后净烟道41连通.

脱硫仓20与喷淋仓30通过分隔单元31彼此分隔，分隔单元31包括环形分隔件311和风帽结构件312，环形分隔件311底部倾斜地布置在脱硫冷凝塔10上部并与脱硫冷凝塔10的侧壁相连，环形分隔件311上部形成喷淋仓30；风帽结构件312设置在环形分隔件311上部并与环形分隔件311连接，风帽结构件312具有顶盖板和侧壁，侧壁上开设有烟气出口并形成连通脱硫仓20与喷淋仓30的连通通道32。

本实用新型的脱硫单元与脱硫仓20最低处的浆液出口连接并伸入脱硫仓20中进行烟气喷淋脱硫，优选地，脱硫单元包括浆液泵22和脱硫浆液喷淋管23，浆液泵22的进液口与脱硫浆液供给单元(未示出)和浆液出口连接，浆液泵22的出液口与脱硫浆液喷淋管23相连，脱硫浆液喷淋管23伸入脱硫仓20中进行烟气喷淋脱硫。

本实用新型的烟气冷凝单元与喷淋仓30最低处的排水口33连接并伸入喷淋仓30中进行烟气喷淋冷凝，优选地，烟气冷凝单元包括水泵34、外置式冷却站35和喷淋管37，水泵34的进水口与供水单元(未示出)和排水口33相连，水泵34的出水口与喷淋管37相连，喷淋管37伸入喷淋仓30中的部分设置有喷淋头。其中，排水口33的大小需满足最大工况均能顺利排水，水泵34可以为循环水泵或变频水泵。

其中，脱硫冷凝塔10可以采用现有技术的常规结构，本实用新型可以在现有脱硫冷凝塔的基础上对脱硫冷凝塔顶部改造获得，也可以直接设计制造得到包括本实用新型。例如，在设计或改造时，布置在脱硫冷凝塔顶部的喷淋仓可采用整体玻璃钢—金属件连接件成型，底座与脱硫冷凝塔顶部相连(可焊接，也可法兰栓接)，可现场施工组装，投资少且重量轻；另外，喷淋仓与烟气、喷淋液接触位置直接采用玻璃钢，不必进行二次防腐处理(比如内衬玻璃鳞片树脂等)，投资少且施工周期短。

由此可知，本实用新型通过优选地在脱硫冷凝塔顶部布置与脱硫仓20相隔开的喷淋仓30，同时利用外置式循环冷却站对进入喷淋仓30的脱硫后烟气进行直接喷淋冷却，有效实现了烟气冷凝并保证了较高的换热效率，还可有效减少喷淋循环水量，大幅度节约自身电耗，运行成本超低；另外，采用喷淋换热技术，不存在浆液板换热和烟气冷却方案的磨损问题，也不必考虑受热面采用昂贵金属造价和耐腐蚀问题，因此运行更为可靠。

上述结构的优势之一是充分利用了脱硫冷凝塔的顶部空间，不占用脱硫冷凝塔后净烟道，不存在布置空间不够的问题，理论上只要采用湿法脱硫的电厂都可以进行布置，适用范围广、布置方式灵活且基本不受布置空间的限制。上述结构的另一明显优势是，喷淋水和烟气冷凝液得到了有效分隔，不会与脱硫冷凝塔浆液发生关系，完全不存在脱硫浆液水平衡的问题，且由于无具体受热面，相对新增阻力基本可忽略不计。

根据本实用新型，除了在脱硫冷凝塔顶部布置之外，也可以将分隔单元31布置在脱硫后净烟道内或湿式除尘器后(适用于布置空间相对较大的电厂)，本实用新型对此不作限制。

分隔单元31中的环形分隔件313和风帽结构件314配合实现喷淋仓30的分隔和脱硫后烟气向喷淋仓30的引导。其中，风帽结构件312的结构可以根据需要调整和设计，但应确保脱硫后烟气以最小的阻力代价顺利进入喷淋仓30中，并且应确保环形分隔件311与风帽结构件312和脱硫冷凝塔10之间形成的容纳空间能够保证喷淋水或烟气冷凝水不翻越风帽结构件314进入脱硫仓20内。环形分隔件311和风帽结构件312优选地一体形成，避免漏水等问题的出现。

本实用新型中的喷淋仓30通过净烟气出口40与脱硫后净烟道41相连，从而将冷凝后脱硫烟气直接通过脱硫后净烟道导向后续的加热设备并实现有效脱白。

根据本实用新型，脱硫冷凝塔10还包括设置在脱硫仓20上部的一次除雾单元24和设置在喷淋仓30上部的二次除雾单元38，一次除雾单元24设置在在脱硫浆液喷淋管23上方，二次除雾单元38设置在喷淋管37上方。除雾单元优选地采用常规波形塑料板片(也可配置高效除雾器)，通过新增一级除雾单元，可有效控制逃逸喷淋液，降低烟气湿度和烟气携带的杂质，为后续烟气再热布置高效蜂窝板式烟气加热器创造条件。并且，烟气冷凝单元优选地还包括设置在净烟气出口40的温度检测单元和/或湿度检测单元39，以通过对冷凝后脱硫烟气的检测实现整体冷凝系统的自动控制。

外置式冷却站35与伸入喷淋仓30内的喷淋管37和与排水口33相连的排水管采用管道连接并形成闭式回路，喷淋管37伸入喷淋仓中的部分设置有喷淋头，喷淋头数量可根据需求设置，其应保证喷淋雾化效果良好且不易堵塞。本实用新型选用的外置式冷却站35可以为开式循环冷却塔或电厂凉水塔，喷淋管37上优选地设置有调节阀36，该调节阀36与温度检测单元和/或湿度检测单元39耦合实现远程自动控制，无需人工干预。

本实用新型的烟气冷凝单元可以通过排水口33将喷淋仓30收集得到的烟气冷凝液引出作为外置式冷却站35的补水、脱硫浆液的配水和/或一次除雾单元24和/或二次除雾单元38的冲洗水使用，系统耗水量小甚至能够实现零耗水，基本无废液排放。此外，本实用新型对于循环冷却水的水质要求不高，烟气冷凝液中的酸性成分正好可以进行水质除垢(不必另外补充酸液)。

以300MW机组举例，相对浆液冷却方案，浆液温度为45℃，外置冷却水温为15～35℃，浆液冷却喷淋循环水量约5500t/h，外置冷却循环水量仅为600～2000t/h。

综上所述，本实用新型设计结构简单，调节范围广，仅需要根据不同机组容量进行调整设计，为烟气脱白冷凝技术采用通用化、标准化设计创造条件并具备可实施性。整套系统均未采用昂贵材料，可大幅度降低烟气冷凝建设成本及造价，很好地解决了现有技术中布置空间紧张、脱硫水平衡等问题。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述烟气冷凝脱白装置包括脱硫冷凝塔、脱硫单元和烟气冷凝单元，所述脱硫冷凝塔包括下部的脱硫仓和上部的喷淋仓，所述脱硫仓下部设置有烟气入口，所述喷淋仓顶部通过净烟气出口与脱硫后净烟道连通；

所述脱硫仓与喷淋仓通过分隔单元彼此分隔，所述分隔单元包括环形分隔件和风帽结构件；所述环形分隔件底部倾斜地布置在脱硫冷凝塔上部并与脱硫冷凝塔的侧壁相连，所述环形分隔件上部形成喷淋仓；所述风帽结构件设置在环形分隔件上部并与环形分隔件连接，风帽结构件具有顶盖板和侧壁，侧壁上开设有烟气出口并形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道；

所述脱硫单元与脱硫仓最低处的浆液出口连接并伸入脱硫仓中进行烟气喷淋脱硫；

所述烟气冷凝单元与喷淋仓最低处的排水口连接并伸入喷淋仓中进行烟气喷淋冷凝。

2.根据权利要求1所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述脱硫单元包括浆液泵和脱硫浆液喷淋管，所述浆液泵的进液口与脱硫浆液供给单元和浆液出口连接，所述浆液泵的出液口与脱硫浆液喷淋管相连，所述脱硫浆液喷淋管伸入脱硫仓进行烟气喷淋脱硫。

3.根据权利要求1所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述烟气冷凝单元包括水泵、外置式冷却站和喷淋管，所述水泵的进水口与供水单元和排水口相连，所述水泵的出水口与喷淋管相连，所述喷淋管伸入喷淋仓中的部分设置有喷淋头。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述脱硫冷凝塔还包括设置在脱硫仓上部的一次除雾单元和设置在喷淋仓上部的二次除雾单元。

5.根据权利要求3所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述烟气冷凝单元还包括设置在净烟气出口的温度检测单元和/或湿度检测单元。

6.根据权利要求5所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述喷淋管伸入喷淋仓的部分设置有喷淋头且喷淋管上设置有调节阀，所述调节阀与所述温度检测单元和/或湿度检测单元耦合实现远程自动控制。

7.根据权利要求3所述的喷水直冷式烟气冷凝脱白系统，其特征在于，所述烟气冷凝单元通过排水口将喷淋仓收集得到的烟气冷凝液引出作为外置式冷却站的补水、脱硫浆液的配水和/或一次除雾单元和/或二次除雾单元的冲洗水使用，其中，所述外置式冷却站为开式循环冷却塔或电厂凉水塔。