CN208927905U - 一种低成本烟气深度净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低成本烟气深度净化装置，包括脱硫塔，脱硫塔内依次设有脱硫喷淋单元、降温冷凝器、除雾脱水层、第一出口换热器、第二出口换热器，入烟通道连接有入烟道换热器，脱硫塔外设有换热液缓冲罐、换热液循环泵、循环液冷却塔、冷却液循环泵。本实用新型通过对烟气进行降温、冷凝、凝并，在回收烟气中水分同时实现多污染物深度净化；烟气回收水分后，烟气比热下降，出口烟气消白所需的换热能耗降低，节省出口烟气消白换热能耗及成本；采用入口烟道冷凝降温，缩小烟气体积，提高塔内烟气停留时间，提高脱硫塔效率并降低系统运行能耗；出口烟气换热及换热器自清洗工艺，解决换热器结垢、堵塞难题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工和环保技术领域，特别是一种低成本烟气深度净化装置。
背景技术
燃煤电厂脱硫后湿烟气中含有大量水分，烟气中每千克干烟气含湿量约80g，且约70％的热能以水蒸气潜热形式排放，脱硫系统出口的饱和烟气排入较低温度的环境大气后，烟气冷却后达到过饱和湿烟气后，水雾开始析出，从而产生“白色烟羽”。湿法脱硫后的“白色烟羽”向空气中排放大量水蒸气，造成水资源浪费。另外，脱硫尾气中残留的酸性气体、粉尘颗粒物、溶解性盐、浆液雾滴等多种污染物因“白色烟羽”密度较高而无法快速扩散，在脱硫装置附近富集，严重危害电厂附近区域生态环境。因此，如何有效降低电厂水耗及排烟损失，并从根本上解决烟囱腐蚀及“白烟”现象，是燃煤电厂脱硫系统的一个重点研究方向。
目前，消除湿法脱硫尾气的“白色烟羽”均采用加热烟气法，将脱硫后温度为45～60℃的烟气加热到70～80℃，使烟气远离水的露点温度，且保证烟气在烟囱出口仍适度过热，可以有效减弱尾部烟道和烟囱的腐蚀。提高烟气温度增强烟气抬升、扩散效果，使烟气在排出烟囱以后，能够实现充分稀释，从而减弱烟囱周围的“石膏雨”现象。通过烟气再热来防止“白色烟羽”的出现在理论上是可行的，然而，烟羽的形成高度依赖于气象条件。
加热烟气法消白工艺存在以下难题：1、仅仅通过对脱硫系统吸收塔出口烟气进行再热，可以在一定程度上提高烟气抬升高度和扩散范围，减少烟囱“白色烟羽”和电厂周边“石膏雨”的形成，但脱硫尾气中污染物的排放浓度和排放总量没有变化，不能产生环境效益；2、脱硫后的烟气为高湿饱和烟气，烟气比热较大，采用直接加热烟气方式消除“白色烟羽”，需将烟温提升20-30℃甚至更高，能耗较大，机组煤耗上升至少2克/千瓦时，运营成本高；3、换热器下端部分与湿烟气接触，烟气中残留酸性气体易腐蚀换热器，换热器上端部分，蒸干后的颗粒物容易粘结、堵塞换热器，换热器使用寿命短，难以长期稳定运行。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，提供一种低成本烟气深度净化装置。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种低成本烟气深度净化装置，包括脱硫塔，脱硫塔的底部空间作为脱硫浆池，脱硫浆池上方一侧脱硫塔的塔壁上设有入烟通道，其上端一侧设有出烟口，其特征是：脱硫塔内从下至上依次设有脱硫喷淋单元、降温冷凝器、除雾脱水层、第一出口换热器、第二出口换热器，入烟通道的管道上连通连接有入烟道换热器，脱硫塔外设有换热液缓冲罐、换热液循环泵、循环液冷却塔、冷却液循环泵，循环液冷却塔的底部一侧通过串接有冷却液循环泵的循环管路分别与降温冷凝器的第一入液口、第一出口换热器的第二入液口连接，降温冷凝器的第一出液口、第一出口换热器的第二出液口分别通过管路与循环液冷却塔的回液口连通连接；换热液缓冲罐的出液口通过串接有换热液循环泵的管路与烟道换热器的入液口连通连接，烟道换热器的出液口通过管路分别与第一出口换热器的第一换热介质入口、第二出口换热器的第二换热介质入口连通连接，第一出口换热器的第一换热介质出口、第二出口换热器的第二换热介质出口分别通过管路与换热液缓冲罐的回液口连通连接。
对于本实用新型的一种优化，所述脱硫喷淋单元的供液接口通过串接有浆液循环泵的管路与脱硫浆池连通连接。
对于本实用新型的一种优化，第一出口换热器的第二入液口、第二出液口、第一换热介质入口、第二换热介质入口、第一换热介质出口、第二换热介质出口连接的管路上均设置有控制阀门。
对于本实用新型的一种优化，冷却液循环泵与降温冷凝器的入液口之间的循环管路上设置有控制阀。
对于本实用新型的一种优化，第一出口换热器与第二出口换热器之间的层间距为0.5m-2m。
一种低成本烟气深度净化收水消白烟工艺，包括如下工艺步骤：燃煤烟气经入口烟道换热器换热降温后进入脱硫塔内，降温后的烟气与脱硫喷淋单元的循环浆液完成湿法脱硫后形成高湿烟气；完成脱硫的高湿烟气依次经过降温冷凝器、除雾脱水层、第一出口换热器、第二出口换热器完成烟气冷凝、收水干燥及升温消白烟，即：脱硫后饱和烟气向上进入降温冷凝器与降温喷淋液进行逆向接触换热，烟气温度下降至30-45℃，水蒸气及残留酸性气体以浆液雾滴、可溶性盐雾滴、超细粉尘颗粒物为凝结核冷凝成液态雾滴，实现烟气中残留污染物的深度净化；完成降温冷凝的烟气继续向上流动进入除雾脱水层进行脱水干燥，回收烟气中的凝结水；低温换热媒质由换热液循环泵从换热液缓冲罐送至入口烟道换热器，与高温烟气进行换热升温，完成升温的高温换热媒质进入出口换热器，对完成冷凝除雾的低温烟气进行换热升温，实现烟气消白烟，完成烟气升温换热后的低温换热媒质进入换热液缓冲罐继续循环使用。
对于本实用新型的一种优化，随着装置的运行，当第一出口换热器阻力上升时，关闭第一出口换热器的换热介质入口、换热介质出口连接的管路上的控制阀门，开启第一出口换热器的第二入液口、第二出液口连接管路上的控制阀门，采用第一出口换热器对烟气进行间接冷凝，利用冷凝水对第一出口换热器进行自清洗。
对于本实用新型的一种优化，回收的凝结水随循环冷却液排出塔外进入循环液冷却塔进行降温冷却，一部分作为脱硫浆池用水，一部分作为冷却液，由冷却液循环泵送至降温冷凝器循环使用。
本实用新型与背景技术相比，具有：
1)本实用新型采用循环冷却液直接冷凝的方式对烟气进行降温、冷凝、凝并，在回收烟气中水分同时实现多污染物深度净化；同时，烟气回收水分后，烟气比热下降，相同升温时换热面积变小，出口烟气消白所需的换热能耗降低，节省出口烟气消白换热能耗及成本；
2)本实用新型采用入口烟道冷凝降温，缩小烟气体积，提高塔内烟气停留时间，大幅提高脱硫塔效率并降低系统运行能耗；
3)本实用新型采用多段式出口烟气换热及换热器自清洗工艺，解决换热器结垢、堵塞难题，降低换热器的运行成本；同时，烟气在出口换热器底层完成蒸发后，烟气的腐蚀性较小，可降低出口换热器上层的材质要求，降低换热器的投资、运行成本；
4)本实用新型通过对入口高温烟气降温，并将吸收热量作为冷凝后的烟气升温热源，烟气消白过程无需外加热源，可实现烟气低成本消白烟。
附图说明
图1是低成本烟气深度净化装置的原理结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照图1。一种低成本烟气深度净化装置，包括脱硫塔1，脱硫塔1的底部空间作为脱硫浆池11，脱硫浆池11上方一侧脱硫塔1的塔壁上设有入烟通道12，其上端一侧设有出烟口13，脱硫塔1内从下至上依次设有脱硫喷淋单元3、降温冷凝器4、除雾脱水层5、第一出口换热器61、第二出口换热器62，入烟通道12的管道上连通连接有入烟道换热器2，脱硫塔1外设有换热液缓冲罐7、换热液循环泵8、循环液冷却塔9、冷却液循环泵10，循环液冷却塔9的底部一侧通过串接有冷却液循环泵10的循环管路14分别与降温冷凝器4的第一入液口42、第一出口换热器61的第二入液口6f连接，降温冷凝器4的第一出液口41、第一出口换热器61的第二出液口6e分别通过管路与循环液冷却塔9的回液口91连通连接；换热液缓冲罐7的出液口通过串接有换热液循环泵8的管路与烟道换热器2的入液口连通连接，烟道换热器2的出液口通过管路分别与第一出口换热器61的第一换热介质入口6a、第二出口换热器62的第二换热介质入口6b连通连接，第一出口换热器61的第一换热介质出口6c、第二出口换热器62的第二换热介质出口6d分别通过管路与换热液缓冲罐7的回液口71连通连接。
所述脱硫喷淋单元3的供液接口31通过串接有浆液循环泵15的管路与脱硫浆池11连通连接。第一出口换热器61的第二入液口6f、第二出液口6e、第一换热介质入口6a、第二换热介质入口6b、第一换热介质出口6c、第二换热介质出口6d连接的管路上均设置有控制阀门16。冷却液循环泵10与降温冷凝器4的入液口42之间的循环管路14上设置有控制阀17。第一出口换热器61与第二出口换热器62之间的层间距为0.5m-2m。
实施例2：参照图1。一种低成本烟气深度净化收水消白烟工艺，包括如下工艺步骤：燃煤烟气经入口烟道换热器2换热降温后进入脱硫塔1内，降温后的烟气与脱硫喷淋单元2的循环浆液完成湿法脱硫后形成高湿烟气；完成脱硫的高湿烟气依次经过降温冷凝器4、除雾脱水层5、第一出口换热器61、第二出口换热器62完成烟气冷凝、收水干燥及升温消白烟，即：脱硫后饱和烟气向上进入降温冷凝器4与降温喷淋液进行逆向接触换热，烟气温度下降至30-45℃，水蒸气及残留酸性气体以浆液雾滴、可溶性盐雾滴、超细粉尘颗粒物为凝结核冷凝成液态雾滴，实现烟气中残留污染物的深度净化；完成降温冷凝的烟气继续向上流动进入除雾脱水层5进行脱水干燥，回收烟气中的凝结水；回收的凝结水随循环冷却液排出塔外进入循环液冷却塔9进行降温冷却，一部分作为脱硫浆池用水，一部分作为冷却液，由冷却液循环泵10送至降温冷凝器4循环使用。低温换热媒质由换热液循环泵8从换热液缓冲罐7送至入口烟道12换热器2，与高温烟气进行换热升温，完成升温的高温换热媒质进入出口换热器6，对完成冷凝除雾的低温烟气进行换热升温，实现烟气消白烟，完成烟气升温换热后的低温换热媒质进入换热液缓冲罐7继续循环使用。
随着装置的运行，当第一出口换热器61阻力上升时，关闭第一出口换热器61的第一换热介质入口6a、第一换热介质出口6c连接管路上控制阀门，开启第一出口换热器61的第二入液口6f、第二出液口6e连接管路上的控制阀门16，采用第一出口换热器61对烟气进行间接冷凝，利用冷凝水对第一出口换热器61进行自清洗。
所述的入烟道换热器2用于将烟气中的热量换热到热媒介质水中，用于对降温冷凝、脱水后的烟气进行加热消除白烟，作为优选：入口烟气温度下降幅度为10-30℃。
所述降温冷凝器用于对脱硫后的饱和蒸汽进行降温冷凝，实现冷凝液滴与烟气中残留的多污染物进行凝并增大，将污染物由气态转为液态，作为优选：脱硝喷淋单元循环液的液气比为1-3L/Nm3，喷淋层覆盖率为200％-400％，气液接触时间0.2-2s，烟气降温幅度为5-20℃，积液层距顶层脱硫喷淋层的高度为0.5-2m，积液层距离降温喷淋层的距离为1-3m。
所述出口换热器包括若干层换热器叠加设置，底层出口换热器可进行冷热媒质切换，顶层出口换热器只走热媒质，作为优选：出口换热器分两层设置，即第一出口换热器61、第二出口换热器62，层间距为0.5m-2m，上下两层换热面积比为1:1-3:1，出口换热器底层走热媒时，烟气温升为3-10℃，走冷媒时，烟气温降为1-5℃，出口换热器上层对烟气升温为10-30℃。
所述除雾脱水层5用于对降温冷凝后的烟气进行干燥，捕集完成冷凝的液态雾滴，回收烟气中的冷凝水滴。作为优选：除雾器为金属折板式，可设为一级或多级，除雾器金属表面经过纳米处理呈亲水性，除雾器叶片厚度0.2-2mm，除雾器叶片间距为10-30mm，除雾器层高度为100-500mm。
脱硫喷淋单元3：有脱硫浆液喷淋母管与若干喷淋雾化喷嘴组成，脱硫浆液由脱硫循环泵送至脱硫喷淋层后，经过脱硫喷淋层雾化成雾滴与原烟气进行逆向接触洗涤，去除烟气中的SO2、HF、HCl等酸性气体。
除雾脱水层5：为一种由多个金属折叠叶片组成的除雾器，用于去除烟气中粒径较小的冷凝液滴。
实施例3：某热电机组，1台410t/h燃煤锅炉烟气脱硫改造工程采用本工艺，入口烟气中SO2浓度为2513mg/m3，入口烟气中粉尘浓度为42mg/m3，降温冷凝段循环液的液气比为2.8L/Nm3，喷淋层覆盖率为300％，烟气降温幅度为16℃；出口换热器层间距为0.6m，上下两层换热面积比为2:1，出口换热器底层走热媒时，烟气温升为5℃，走冷媒时，烟气温降为3℃，出口换热器上层对烟气升温为17℃；除雾器叶片厚度0.4mm，除雾器叶片间距为15mm，除雾器层高度为300mm。出口烟气中SO2浓度为7.1mg/m3，出口烟气中粉尘浓度为1.2mg/m3，无白烟。
实施例4：某热电厂，1台130t/h燃煤锅炉烟气脱硫改造工程采用本工艺，入口烟气中SO2浓度为3823mg/m3，入口烟气中粉尘浓度为47mg/m3，降温冷凝段循环液的液气比为3L/Nm3，喷淋层覆盖率为300％，烟气降温幅度为18℃；出口换热器层间距为0.8m，上下两层换热面积比为3:1，出口换热器底层走热媒时，烟气温升为7℃，走冷媒时，烟气温降为3℃，出口换热器上层对烟气升温为19℃；除雾器叶片厚度0.4mm，除雾器叶片间距为18mm，除雾器层高度为300mm。出口烟气中SO2浓度为11.2mg/m3，出口烟气中粉尘浓度为1.7mg/m3，无白烟。
需要理解到的是：本实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的实用新型创造，均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种低成本烟气深度净化装置，包括脱硫塔(1)，脱硫塔(1)的底部空间作为脱硫浆池(11)，脱硫浆池(11)上方一侧脱硫塔(1)的塔壁上设有入烟通道(12)，其上端一侧设有出烟口(13)，其特征是：脱硫塔(1)内从下至上依次设有脱硫喷淋单元(3)、降温冷凝器(4)、除雾脱水层(5)、第一出口换热器(61)、第二出口换热器(62)，入烟通道(12)的管道上连通连接有入烟道换热器(2)，脱硫塔(1)外设有换热液缓冲罐(7)、换热液循环泵(8)、循环液冷却塔(9)、冷却液循环泵(10)，循环液冷却塔(9)的底部一侧通过串接有冷却液循环泵(10)的循环管路(14)分别与降温冷凝器(4)的第一入液口(42)、第一出口换热器(61)的第二入液口(6f)连接，降温冷凝器(4)的第一出液口(41)、第一出口换热器(61)的第二出液口(6e)分别通过管路与循环液冷却塔(9)的回液口(91)连通连接；换热液缓冲罐(7)的出液口通过串接有换热液循环泵(8)的管路与烟道换热器(2)的入液口连通连接，烟道换热器(2)的出液口通过管路分别与第一出口换热器(61)的第一换热介质入口(6a)、第二出口换热器(62)的第二换热介质入口(6b)连通连接，第一出口换热器(61)的第一换热介质出口(6c)、第二出口换热器(62)的第二换热介质出口(6d)分别通过管路与换热液缓冲罐(7)的回液口(71)连通连接。
2.根据权利要求1所述的低成本烟气深度净化装置，其特征是：所述脱硫喷淋单元(3)的供液接口(31)通过串接有浆液循环泵(15)的管路与脱硫浆池(11)连通连接。
3.根据权利要求1所述的低成本烟气深度净化装置，其特征是：第一出口换热器(61)的第二入液口(6f)、第二出液口(6e)、第一换热介质入口(6a)、第二换热介质入口(6b)、第一换热介质出口(6c)、第二换热介质出口(6d)连接的管路上均设置有控制阀门(16)。
4.根据权利要求1所述的低成本烟气深度净化装置，其特征是：冷却液循环泵(10)与降温冷凝器(4)的入液口(42)之间的循环管路(14)上设置有控制阀(17)。
5.根据权利要求1所述的低成本烟气深度净化装置，其特征是：第一出口换热器(61)与第二出口换热器(62)之间的层间距为0.5m-2m。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108970370A (zh) * | 2018-10-09 | 2018-12-11 | 杭州蕴泽环境科技有限公司 | 一种低成本烟气深度净化装置及其净化收水消白烟工艺 |
| CN110215791A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-10 | 苏州思诚者信息科技有限公司 | 一种纺织印染行业废气处理设备 |
| CN112642237A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-13 | 北京金熔节能环保科技有限公司 | 一种利用爆气方式净化工业气体系统及方法 |
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2018
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