CN209524530U - 一种锅炉烟气脱白装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉烟气脱白装置，本实用新型采用一种降湿降尘的脱白技术路线，并采用高温热风调整烟囱吸力和降低烟气相对湿度。本实用新型采用高效的冷凝冷却塔设备对湿法脱硫装置后的脱硫净烟气进行脱尘、冷却冷凝脱湿处理；同时采用气体换热器引入环境空气与高温烟气进行换热，用高温热风调整烟气温度和烟囱的吸力，并降低烟气的相对湿度；采用这种气体换热器使冷净烟气与热烟气换热提高冷净烟气排烟温度，经过处理后的净烟能气顺利地送入烟囱，从烟囱口排出时烟气温度即使迅速降至环境温度也不会出现白烟。

Description

一种锅炉烟气脱白装置

技术领域

本实用新型涉及烟气处理技术领域，适用于电厂锅炉烟气、煤焦化厂加热炉烟气、钢铁厂烧结炼铁烟气、石化厂炉窑烟气以及各种类型的含湿气体的脱湿脱白处理。

背景技术

随着国家经济建设的蓬勃发展，能源消费不断增加，特别是对化石类能源的依赖将长期持续。化石类能源包括煤、石油、天然气，作为燃料燃烧时产生烟气，燃烧时产生的副反应产物有害气体，如SO₂、SO₃、NOx、H₂O、CO₂等。由于烟气中的这些有害气体在大气中飘流会污染空气，并且会溶解于凝结的水雾中最终转入地面使土壤被污染恶化环境。因些国家环境保护法规要求各类炉窑产生的烟气必须经过净化处理，处理后净烟气含有害气体浓度达到规定值后才能排入大气。目前，所有新建的电厂锅炉，焦炉，炼铁烧结炉，及其他加热炉都设有脱硝、脱硫装置，对于老厂也要求进行改造增设了脱硝、脱硫装置。这项环保工程至今已大致基本完成，采用的工艺可分成两类型，一种是先采用SCR 干法工艺脱硝，然后是采用石灰石膏湿法或氨肥湿法脱硫，也有采用钠碱液脱硫；另一种类型是采用全湿法脱硫脱硝。

电厂锅炉生产产生的烟气经过SCR干法脱硝和湿法脱硫处理以后烟气中相对湿度提高，含有的水分接近饱和状态。经过烟囱排出环境时产生‘烟羽’白烟，这种白烟溶解入烟气中部分细小固体颗粒和有害酸碱性介质SO₃,NOx,NH₃等恶化空气质量和透光性能，凝淅出的液滴污染环境，因此消除白烟是环境保护的要求。

由于烟气净化处理工序引入湿法工艺，至使净烟气含水分量增加直到与烟气温度相当的饱和含量，烟气温度愈高饱和水分量也愈高。当高于环境温度的烟气排入大气环境时，烟气冷却水气冷凝形成白烟。出现白烟的现象实际上是湿法处理工艺引发的二次污染。因此治理白烟或者烟气脱白是继脱硫脱硝之后烟气净化处理的最后工序。烟气脱白已经受到重视，相关企业和科研技术部门注力研发提出多项技术路线和装置，并在生产操作中得到实施应用，取得好的经验。目前提出和采用的各种技术路线，主要方法有采用烟气加热法，烟气降温法，烟气降温加热法。烟气加热法是采用管式换热器以高温烟气为热源间接加热烟，或采用蒸汽为热源加热低温湿烟气。另一种烟气加热方法是采用燃气直接燃烧加热烟气，或者将环境空气混入烟气共同加热，或利用原烟气的余热加热二次进风与烟气混合。这种烟气加热脱白路线可以抬高烟气温度和提高烟气的不饱和度，但是不能降低烟气中的绝对湿含量，因此，在环境气温较高的季节对烟羽的消除有效果，但对于环境气温较低的情况下，如在15℃以下时，排烟出现白羽，消除白烟效果不好。对于烟气降温法有对烟气进行直接冷却降温和间接冷却降温两种方式，烟气冷却降温法将烟气温度降低到环境温度以下，并且烟气没有水雾或雾沬夹带的情况下才能消除烟气白烟效果。但是目前实际使用时降温幅度有限，因此不能完全消除湿烟羽，特别是气温波动或冬季时节烟气脱白效果较差。降温加热法是采用间接冷凝冷却烟气析出冷凝水后再加热，或者采用直接冷却烟气后再加热提升烟气温度，这种技术路线方法和以上方法相比较脱白效果更好，在非极端气象条件下能消除白烟。

烟气脱白效果受到的影响因素，既有烟气本身的物理和化学的特性影响，也受到排烟系统的流体流动规则影响，受到原有工艺生产装置条件的限制，和气象条件的限制。即使经过脱硝脱硫工艺装置处理以后的净烟气，特别是末端采用湿法脱硫工艺的净烟气，仍然含有与烟气温度相对应的饱和含水量，雾沬夹带的细小液滴，以及残留在净烟气中的SO₃、SO₂、NOx、NH₃等酸碱性气体，以及少量的固体微粒。这是引发白烟的物质条件。烟气进入烟囱后烟气的温度，湿度，烟气的体积流量影响到烟囱的吸力或排烟能力。烟气中水汽冷凝析出滴液还会使烟囱腐蚀，烟囱根部被冷却，以至影响烟气系统的稳定流动。因此，烟气脱白不仅要求消除白烟，而且在任何气象条件下都能有效消除白烟，还要保持烟囱的吸力，不能过度增加烟囱的负荷。

当前烟气脱白技术实施有多种工艺，如：有采用湿法脱硫塔后净烟气与脱硫塔前的热烟气换热，提升温度后送入烟囱排放。这种方法可以提高烟囱的升力，但是不能降低烟气的湿度，烟气一旦进入到环境大气受冷降温会立即凝结出白色水雾。有采用多级烟气脱水装置和多级气液分离装置联合，脱水后的烟气与烟囱联接。这种方法对于脱除烟气雾沬夹带有效果而且还可以除去部分溶解于水滴中的酸碱性介质，但对烟气中饱和水气的脱除或降低饱和度没有效果，烟囱后的烟气遇冷时仍然会出现白烟。有采用烟气加压膜分离方法，能有效降低烟气湿含量，并回收压缩热用于低温烟气加热。但目前未见到大规模装置。有采用环境新空气与烟气混合后冷却方法，或先使烟气冷却然后再与环境新空气混合，混合气加热后送烟囱排放。这种方法可降低排气的相对湿度，但后续气体处理量增加设备负荷量增加。有采用一种脱白装置，在湿法脱硫或湿电除尘器之后设置一种烟气脱白装置，这种装置用冷空气冷却烟气，冷却后烟气进入脱水器分离脱出凝结水，分多段冷却分离，处理后烟气排入烟囱。这种方法使烟气冷却冷凝析出凝结水，同时使空气被加热，有效利用余热，但是烟气冷却降温幅度有限，不能有效消除白烟。有一种锅炉脱白装置，是一种换热器，使冷空气与热烟气换热烟气冷却析出冷凝水，空气被加热，换热器后烟气和热风混合排入烟囱。这种方法可以降低烟气水气量，混入空气后使混合气相对湿度降低，对脱白有一定效果，但是烟气的降温幅度和兑入空气量影响脱白效果。

发明内容

为了有效消除锅炉、焦炉、烧结炉等各种炉窑烟囱排烟产生的白烟，克服烟气脱白操作中出现的烟囱吸力下降，烟囱内滴液，烟羽消除效果受限于环境气象条件等问题，本实用新型提供了一种锅炉烟气脱白装置，为脱硝脱硫后的湿烟气降湿降尘及降低相对湿度，满足在任何气象条件下排烟无白羽。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种锅炉烟气脱白装置，包括SCR脱硝装置1、省煤器2、烟气冷却器3、湿法脱硫塔4、烟囱5、引风机6、气体换热器A7、气体换热器B8、烟气脱湿降温器9、集液罐10、掺混器11、送风机12及除尘器13，SCR脱硝装置1依次与气体换热器A7、省煤器2、除尘器13、气体换热器B8、烟气冷却器3、湿法脱硫塔4及烟气脱湿降温器9连接，烟气脱湿降温器9一侧与气体换热器B8下端连接并经过掺混器11及引风机6连接至烟囱5，送风机12通过管道与气体换热器B8及气体换热器A7依次连接并连接至烟囱5，所述SCR脱硝装置1至省煤器 2的烟道上设置闸板阀K1，所述除尘器13至烟气冷却器3烟道上设置闸板阀K2，所述湿法脱硫塔4至引风机6的烟道上加入闸板阀K3，所述气体换热器A7至烟囱5的管道与掺混器5之间设置调节阀F。

所述气体换热器A7及气体换热器B8采用金属平板式换热，由单个或多个金属盒组合，板间焊接一定数量的定距棒，气体换热器烟气通道由上向下流向，空气通道由左至右或由右至左流向，烟气下行至换热器出口转向处设有集灰排灰装置。

所述烟气脱湿降温器9由直接冷却段和间接冷却段组成，直接冷却段与间接冷却段之间设有分隔板24，直接冷却段由同心圆的内筒体20和下段筒体19 组合而成，内筒体20和下段筒体19之间的形成的环形空间为烟气洗涤区，环形空间上方设有环形隔板32，下段筒体19的侧面分别设有下段烟气入口接管 21、下段循环洗涤冷却水进水管22及下段循环洗涤冷却水出口接管33，底部设有污泥出口接管18，顶部设有下段烟气出口接管23，间接冷却段包括上段筒体 34，上段筒体34内设有多组横排管排组成冷却水管管箱28，冷却水管管箱28 的上下端分别连接上段循环冷却水出口接管27及上段循环冷却水进水口接管 29，上段筒体34的顶端设有上段烟气进口接管26，上段烟气进口接管26与下段烟气出口接管23通过上下段烟气连接管25连通，上段筒体34侧面设有上段烟气出口接管30，底部设有上段冷凝液出口接管31，上段烟气出口接管30位于冷却水管管箱28的下方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型烟气脱白工艺装置能有效调节烟气湿含量及其相对湿度，同时能够通过对热风和热烟气的风量和风温的调节改变烟囱的升力和排烟能力；利用锅炉余热加热空气和净烟气，采用高温空气调节烟囱的温度，保持烟囱根部温度，空气使用量少；利用热空气调节烟气的相对密度和相对湿度，能够适应气象条件的变化；采用平板组合式气体换热器实施烟气与空气换热和冷热烟气换热，结构简单，加工安装维护方便，传热效率高；采用直立式间直冷烟气冷凝冷却器，过程中烟气流向与冷凝液流向相同，冷却后烟气无雾沬夹带和微粒夹带；烟气脱湿降温装置对烟气同时进行洗涤和冷却，气流主向与液流方向相同使得烟气与凝结液和洗涤水分离效果好，可脱除部分硫酸盐和固体微粒保证排烟脱白效果。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是本实用新型中气体换热器的结构示意图；

图3是本实用新型中烟气脱湿降温装置。

图中：1、SCR脱硝；2、省煤器；3、烟气冷却器；4、湿法脱硫塔；5、烟囱；6、引风机；7、气体换热器A；8、气体换热器B；9、烟气脱湿降温器；10、集液罐；11、掺混器；12、送风机；13、除尘器；K1、闸板阀；K2、闸板阀； K3、闸板阀；F、调节阀；14、烟气通道；15、空气通道，16、合间空间；17、平板盒；18、污泥水出口接管；19、下段筒体；20、内筒体；21、下段烟气入口接管；22、下段循环洗涤冷却水进水管；23、下段烟气出口接管；24、分隔板；25、上下段烟气连接管；26、上段烟气进口接管；27、上段循环冷却水出口接管；28、冷却水管管箱；29、上段循环冷却水进水口接管；30、上段烟气出口接管；31、上段冷凝液出口接管；32、环形隔板；33、下段循环洗涤冷却水出口接管；34、上段筒体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

本实用新型中气体换热器运行的介质是空气与热烟气及湿热烟气与冷净烟气。气体换热器构造是平板组合式，用平行金属隔板将两种不同温位的气体分隔，两种气体在各自通道内流动并进行传热，隔板做成单块金属板或做成金属盒，由两个或多个金属盒组成一个金属盒组，每组都有两种气体通道，最后再由多个金属盒组组成传热面积附合要求的气体换热器。

本实用新型所述的气体换热器有气体换热器A和气体换热器B，气体换热器 A用于空气与高温烟气换热，气体换热器B的前一段用于空气与热烟气换热，后一段用于冷净烟气与热烟气换热。

用送风机抽送空气先进入气体换热器B的前一段与热烟气换热，然后再进入气体换热器A与高温烟气换热，换热后的高温空气分成两部分，一部分通过掺混器与气体换热器B后一段换热后的净热烟气掺混，调节烟气的相对湿度并补热；其余部分输入烟囱保持烟囱操作温度和烟气提升能力，最终两路气体汇合经烟囱排入环境。以上所述的热烟气是指湿法脱硫塔前，除尘器后的烟气，所述的高温烟气是指SCR脱硝装置后的烟气。

所述的烟气脱湿降温器是一直立式间接冷却与直接冷却相结合而成一体的换热设备，其中运行的介质是烟气和循环冷却水。烟气脱湿降温器由上下两段组成，上段为间接冷却段，下段为直接冷却段，上下两段用分隔板分隔。

上段冷却段设有6至8组冷却管，每组冷却管设有6至8排水平设置的管排，每组管等分成上下两小组，每小组管构成一个通道，相邻的上下两小组管两端分别用联接箱联通，使所有管组串接起来形成冷却水通道。上段间接冷却段的顶部设有烟气进口接管，上段间接冷却段的下部设有烟气出口接管，底部设有冷凝液排出口接管，在最上管排的联接箱设有冷却水出口接管，在最下管排的联接箱设有冷却水进水口接管。

下段直接冷却段是一筒形结构，中间设有一同心圆筒，内筒与外筒上端之间的环形面设有环形隔板，环形隔板上侧设有烟气出口接管，该接管与上段间接冷却段的烟气进口用上下段烟气连接管连接，环形隔板下侧设有烟气进口接管，该进气管与湿法脱硫塔后的烟气连接。在环形隔板下方环圆周设有多个循环水喷头，在下段直接冷却段的底部设有污泥排出口接管，在内筒体的下方设有循环洗涤冷却水出口接管。

烟气脱湿降温器运行时，烟气先从下段直接冷却段的烟气入口接管切入，从内外筒间的环形空间旋转下降，此间用循环水喷淋洗涤冷却烟气，烟气中夹带的固体杂质和硫酸盐被洗涤下来和循环水一起流到冷却段底部，烟气旋转至内筒体下沿以后从内筒体空间上升，升至内筒体上沿进入环形隔板上方的空间，从下段烟气出口接管导出进入上下段连接管进入上段间接冷却段冷却，下段循环水洗涤冷却烟气后落入筒底部，再经下段循环洗涤冷却水出口接管流入循环水系统，沉淀在筒底的污泥水定期外排。

烟气进入上段间接冷却段后从上而下穿过管排流动，循环冷却水从最下的管排联接箱的接管进入，沿着通道由下而上流出最上排管排联接箱的接管，然后进入上段循环冷却水系统。烟气在上段间接冷却段通过管排时被冷却水冷却并析出冷凝水，冷凝液和烟气流向相同，冷却后烟气不夹带冷凝液雾沬。与冷凝液分离后从上段烟气出口接管导出，出冷却器烟气温度接近循环冷却水出水温度，冷凝液从冷却段的底部冷却液出口接管导出自流进入集液罐贮存。

脱湿降温器处理后烟气温度可以通过调节循环冷却水温和水量达到要求，降到环境温度以下，相当于烟气的露点温度。

脱湿降温后烟气送入气体换热器与热烟气换热升温使其接近烟囱的排烟温度要求，为了满足烟囱的操作条件稳定，烟气在进入引风机前补入部分高温空气调整烟气温度和相对湿度，调节高温空气的流量和温度的目的是保证烟气排出烟囱时不产生白烟，烟气在烟囱内不发生滴液，还可以调节烟囱排烟的气体相对密度。

本实用新型适用于锅炉烟气脱白，对于锅炉烟气系统已经设有SCR脱硝装置1，在SCR脱硝装置1后设有省煤器2，省煤器2之后相继设有干法除尘器13，烟气冷却器3，湿法脱硫塔4，引风机6，最后将烟气送入烟囱5。

本实用新型装置图如说明书附图1所示，在SCR脱硝装置1和省煤器2之间加入气体换热器A7，在省煤器2与烟气冷却器3之间加入气体换热器B8，在烟气脱硫塔4后和引风机6前加入烟气脱湿降温器9。在SCR装置1至省煤器2 烟道上设置闸板阀K1，在除尘器13至烟气冷却器3烟道上设置闸板阀K2，在湿法脱硫塔4至引风机6的烟道上加入闸板阀K3，调节各闸板阀断开原有烟气通道，使烟气流程改为SCR脱硝装置后依次经过气体换热器A7，省煤器2，除尘器13，气体换热器B8，烟气冷却器3，湿法脱硫塔4，烟气脱湿降温器9，离开脱湿降温器后的冷净烟气再进入气体换热器B8的烟气通道，最后通过掺混器 11与部分高温空气混和，混和气被引风机6抽送进入烟囱5排入大气。

新增加的空气热风路线，利用送风机12抽吸空气先后通过气体换热器B8 的热端及气体换热器A7，冷空气被加热升温成高温空气，最后高温空气一部分通过调节阀F进入掺混器11与净烟气混和最终被引风机送入烟囱5排和环境。其余的大部分高温空气直接送入烟囱底部加热烟道。

高温空气向烟气的掺入量与排烟温度关联调节，维持排烟温度稳定。

加热后空气温度控制与烟道闸板阀K1开度关联，调节闸板阀K1开度调度烟气流量与空气量比例。

本实用新型利用回收锅炉余热加热空气，利用热空气调整控制烟囱根部温度和排烟的相对密度，同时利用部分高温空气向烟气掺加调整烟气的相对湿度，经过调整后的烟气送烟囱排放。

本实用新型所述的烟气脱湿降温器9是一直立式间接冷却和直接冷却结合一体的洗涤冷却设备，见说明书附图3。该装置分成上段冷却段和下段冷却段，下段采用直接冷却方式，上段采用间接冷却方式，下段采用循环冷却水对烟气循环喷洒冲洗，除去部分硫酸盐和细微固体颗粒并预冷烟气，烟气温度被冷却降低至接近环境温度。上段间接冷却段采用低温循环水冷却烟气，将烟气冷却至环境温以下。

装置对烟气的冷却降湿过程如下：从湿法脱硫塔来的热烟气首先进入所述装置的下段的下段烟气入口接管21，烟气以切入方式进入下段筒体19与内筒体 20之间的环形空间旋转下降，下段循环洗涤冷却水进水管22向环形空间向烟气喷洒洗涤冷却水，烟气中的细微颗粒和硫酸盐被洗涤下来，烟气被初步冷却；洗涤水落入下段筒体底部，经过满流从下段循环洗涤冷却水出口接管33流出进入下段循环水系统。烟气下旋到内筒体20的下沿后转向内筒体20空间上升至环形隔板32和分隔板24之间的空间，进入下段烟气出口接管23，经上下段烟气连接管25进入上段筒体34，进入上段冷却了操作。

烟气从上段烟气进口接管26进入，从上而下流动穿越低温循环冷却水管管箱28，低温循环冷却水从上段循环冷却水进口接管29进入，从下而上逐个流过全管排，最后从最上排的循环冷却出口接管27流出返回循环冷却水系统。随着烟气冷却降温烟气中的水气凝结析出，烟气的饱和水气含量逐渐降低，控制冷却水量调整烟气冷却终了温度，控制烟气冷却终了温度是为了满足烟气脱白技术要求和生产操作的经济效益，根据环境气象条件确定冷却的终了温度。冷却后烟气温度与低温循环水流量关联调节。冷却后的烟气从冷却水管管排下方的上段烟气出口接管30离开所述装置。

上段底部的冷凝液从上段冷凝液出口接管31导出，自流进入集液罐。

下段沉积的污泥水定期从污水出口接管1导出送污泥处出。

本实用新型所述的烟气脱湿降温装置下段冷却段采用30℃的循环水，将湿法脱硫塔后烟气从50至60℃降低至33至35℃，接近环境温度。上段冷却段采用18℃低温水，将烟气进一步冷却至20℃至22℃。烟气的含水量降低到标准状况下每1m³干气含水分量小于25g以下，为烟气除白提供了可靠的保证。

本实用新型所述的烟气脱湿降温器的优点：分两段处理，低温水消耗量低，可根据季节和气象条件调整上段操作强度；采用直接冷却和间接冷却相结合，先直冷后间冷操作，能够将烟气中的杂质首先被洗涤下来，防止后续设备结垢；冷却流程采用烟气从上向下流动方式，能使冷凝液顺利落下避免产生反混和雾沬夹带，提高烟气降湿净化质量；先洗涤烟气除去杂质，然后进行间冷，冷凝液可以回收利用。

本实用新型的气体换热器是一种组合平板式气气换热设备，冷、热气体各自分别在相邻的通道上流动，流动方式可以是逆流，错流或并流。本实用新型的特殊高效气体换热器的特点，是气体流动阻力降小，冷热两种流体在平板两侧进行热传导，冷态气体受热面均匀不存在迎热面和背热面，传热效率高。气体换器采用组合式结构，安装拆卸检修方便，材料省造价低。

综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种锅炉烟气脱白装置，其特征在于：包括SCR脱硝装置(1)、省煤器(2)、烟气冷却器(3)、湿法脱硫塔(4)、烟囱(5)、引风机(6)、气体换热器A(7)、气体换热器B(8)、烟气脱湿降温器(9)、集液罐(10)、掺混器(11)、送风机(12)及除尘器(13)，SCR脱硝装置(1)依次与气体换热器A(7)、省煤器(2)、除尘器(13)、气体换热器B(8)、烟气冷却器(3)、湿法脱硫塔(4)及烟气脱湿降温器(9)连接，烟气脱湿降温器(9)一侧与气体换热器B(8)下端连接并经过掺混器(11)及引风机(6)连接至烟囱(5)，送风机(12)通过管道与气体换热器B(8)及气体换热器A(7)依次连接并连接至烟囱(5)，所述SCR脱硝装置(1)至省煤器(2)的烟道上设置闸板阀K1，所述除尘器(13)至烟气冷却器(3)烟道上设置闸板阀K2，所述湿法脱硫塔(4)至引风机(6)的烟道上加入闸板阀K3，所述气体换热器A(7)至烟囱(5)的管道与掺混器(11)之间设置调节阀F。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱白装置，其特征在于：所述气体换热器A(7)及气体换热器B(8)采用金属平板式换热，由单个或多个金属盒组合，板间焊接一定数量的定距棒，气体换热器烟气通道由上向下流向，空气通道由左至右或由右至左流向，烟气下行至换热器出口转向处设有集灰排灰装置。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱白装置，其特征在于：所述烟气脱湿降温器(9)由直接冷却段和间接冷却段组成，直接冷却段与间接冷却段之间设有分隔板(24)，直接冷却段由同心圆的内筒体(20)和下段筒体(19)组合而成，内筒体(20)和下段筒体(19)之间的形成的环形空间为烟气洗涤区，环形空间上方设有环形隔板(32)，下段筒体(19)的侧面分别设有下段烟气入口接管(21)、下段循环洗涤冷却水进水管(22)及下段循环洗涤冷却水出口接管(33)，底部设有污泥出口接管(18)，顶部设有下段烟气出口接管(23)，间接冷却段包括上段筒体(34)，上段筒体(34)内设有多组横排管排组成冷却水管管箱(28)，冷却水管管箱(28)的上下端分别连接上段循环冷却水出口接管(27)及上段循环冷却水进水口接管(29)，上段筒体(34)的顶端设有上段烟气进口接管(26)，上段烟气进口接管(26)与下段烟气出口接管(23)通过上下段烟气连接管(25)连通，上段筒体(34)侧面设有上段烟气出口接管(30)，底部设有上段冷凝液出口接管(31)，上段烟气出口接管(30)位于冷却水管管箱(28)的下方。