CN209576258U - 一种多段式高湿烟气深度净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新新涉及一种多段式高湿烟气深度净化装置,包括脱硫塔,脱硫塔内从下至上依次设置有若干层脱硫喷淋装置、一段降温积液层、一段降温喷淋装置、除雾脱浆器、二段降温积液层、二段降温喷淋装置、脱水干燥器、换热器,脱硫塔内底部作为浆液池,脱硫喷淋装置与浆液池之间的脱硫塔塔壁上设置有入烟通道,脱硫塔顶部或顶部一侧设有排烟口;本申请实现多污染物深度净化,并达到近零排放,大幅提高了高湿烟气多污染物协同治理水平;在一段冷凝中通过较小的冷凝量实现烟气中多污染物的去除,在二段冷凝中通过大幅降温,回收烟气中的清洁水资源,降低冷凝水处理及企业用水成本;实现在较低温度消除高湿烟气白色尾烟,还大幅降低换热成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工和环保技术领域,特别是一种多段式高湿烟气深度净化装置。
背景技术
我国是一个煤炭资源丰富的国家,全球煤炭产量近半来自中国。2016年全国煤炭产量34.11亿吨原煤,居于全球第一位,占比高达45.7%。煤炭作为我国重要的能源基础和化工原料,为国民经济发展和社会稳定提供了重要支撑。受资源禀赋、技术经济发展水平等因素制约,未来相当长的一段时期内,煤炭仍将是我国重要的基础能源。我国煤炭资源主要集中在新疆、内蒙、陕西少数几个水资源匮乏省份,受限于煤炭资源分布的不均匀,我国煤电产能过剩严重的地区与高水资源压力地区高度契合。
绝大多数燃煤电厂采用湿法脱硫工艺,脱硫过程中大量水分蒸发,烟气中水蒸气体积分数由6%升至约11%,出口烟气中每千克干烟气含湿量80~100g。锅炉系统尾部排放的水蒸汽及低温余热是燃煤电厂水资源和能量消耗的重要组成部分。以300MW机组为例,脱硫后烟气携带水分超过100t/h。锅炉系统的各项热损失中,排烟损失占总损失的50%以上,约占燃煤低位发热量的6%。脱硫后烟气显热的比例由63%降至25%,而水蒸气潜热由37%升高至75%。大部分烟气显热转换为水蒸气潜热,即脱硫后烟气热量主要以水蒸气潜热的形式存在。同时,湿法脱硫后的高湿烟气扩散交困难,容易在附近区域富集,对脱硫装置附近区域危害性较大。
目前针对湿法脱硫尾气多污染物深度净化,回收尾气中水资源并实现脱硫尾气污染物近零排放的技术及装备还是空白。
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,提供一种多段式高湿烟气深度净化装置及其净化工艺。
为达到上述目的,本实用新型采用如下技术方案:一种多段式高湿烟气深度净化装置,包括脱硫塔,脱硫塔内从下至上依次设置有若干层脱硫喷淋装置、一段降温积液层、一段降温喷淋装置、除雾脱浆器、二段降温积液层、二段降温喷淋装置、脱水干燥器、换热器,脱硫塔内底部作为浆液池,脱硫喷淋装置与浆液池之间的脱硫塔塔壁上设置有入烟通道,脱硫塔顶部或顶部一侧设有排烟口,一段降温积液层的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔外的一段循环液冷却塔的入液口连通连接,一段循环液冷却塔的出液口通过串接有一段冷凝降温泵的循环管路与一段降温喷淋装置的供水管连通连接,二段降温积液层的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔外的二段循环液冷却塔的入液口连通连接,二段降温积液层的出液口通过串接有二段冷凝降温泵的循环管路与二段降温喷淋装置的供水管连通连接,浆液池通过串接有脱硫循环泵的管路与各脱硫喷淋装置的供液管连通连接。
对于本实用新型的一种优化,一段降温积液层距顶层脱硫喷淋装置的间距为0.5m-2m;一段降温积液层距一段降温喷淋装置的间距为1m-3m
对于本实用新型的一种优化,二段降温积液层与二段降温喷淋装置的间距为1m-5m。
一种多段式高湿烟气深度净化装置的净化工艺,包括如下步骤:燃煤烟气经除尘器初步除尘后由入烟通道进入脱硫塔,浆液池内吸收浆液经脱硫循环泵输送至脱硫喷淋装置喷洒,从而原烟气中大部分SO2、HF、HCl等酸性气体及粉尘颗粒物被喷淋雾滴捕集,高温烟气与喷淋浆液进行换热,烟气降温至50℃-60℃并达到饱和形成高湿烟气;脱硫后的高湿烟气继续向上流动进入一段降温喷淋装置,与低温喷淋层浆液进行逆向接触换热,烟气温度下降至50℃-55℃,饱和蒸汽降温冷凝,部分水蒸气及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进行凝并长大,烟气中的多污染物实现由气态向液态迁移,雾滴体积由小向大长大,完成一段降温冷凝的烟气继续向上流动进入除雾脱浆器进行除雾干燥,完成冷凝凝并的液滴在除雾脱浆器表面富集成更大的液滴,在重力作用下落入一段降温积液层排出塔外,一部分进入一段循环液冷却塔换热降温后作为烟气冷凝液,另一部分送至化浆及除雾器冲洗系统,满足湿法脱硫系统常规用水;完成深度净化的高湿烟气进入二段降温喷淋装置,继续与二段降温喷淋装置的低温雾滴换热,烟气温度下降至35℃-45℃,高湿烟气中的水蒸气进一步冷凝,形成大量清洁凝结水滴,完成二段冷凝的高湿烟气在脱水干燥层进行脱水,大量冷凝液滴在脱水干燥层表面富集后在重力作用下落入二段降温积液层排出塔外,一部分进入二段循环液冷却塔换热降温后作为烟气冷凝液,另一部分作为企业新常规水源;完成两段冷凝及除雾干燥后的烟气进入换热器,经换热器换热升温至55℃-70℃,由排烟口排入大气,实现尾气消白烟。
对于本实用新型的一种优化,一段降温喷淋装置、二段降温喷淋装置均由雾化喷嘴、喷淋母管及连接管道组成,经一段循环液冷却塔或二段循环液冷却塔冷却降温的循环冷却液通过串接有一段冷凝降温泵或二段冷凝降温泵的连接管道送至喷淋母管,经喷淋母管分配输送至雾化喷嘴,循环冷却液经雾化喷嘴喷洒后与高湿烟气进行换热降温,并实现冷凝、凝并,雾化喷嘴的备压为0.08MPa-0.20MPa。
本实用新型与背景技术相比,具有:
一是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,通过合理控制气液接触时间及雾化效果,多污染物在冷凝过程凝并、增大,实现多污染物深深度净化,并达到近零排放,大幅提高了高湿烟气多污染物协同治理水平;
二是本实用新型采用两段冷凝的方式,在一段冷凝中通过较小的冷凝量实现烟气中多污染物的去除,保证二段冷凝水的洁净度;在二段冷凝中通过大幅降温,回收烟气中的清洁水资源,降低冷凝水处理及企业用水成本,缓解水资源危机;
三是本实用新型通过高湿烟气的两段深度冷凝及除雾干燥,烟气中的大部分水被回收利用,湿烟气比热大幅下降,在相同温升下,烟气换热量及换热器面积大幅下降,不仅实现在较低温度(零下15℃)消除高湿烟气白色尾烟,还能大幅降低换热成本。
附图说明
图1是多段式高湿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。一种多段式高湿烟气深度净化装置,包括脱硫塔1,其特征在于脱硫塔1内从下至上依次设置有若干层脱硫喷淋装置3、一段降温积液层4、一段降温喷淋装置5、除雾脱浆器6、二段降温积液层7、二段降温喷淋装置8、脱水干燥器9、换热器10,脱硫塔1内底部作为浆液池16,脱硫喷淋装置3与浆液池之间的脱硫塔1塔壁上设置有入烟通道15,脱硫塔1顶部或顶部一侧设有排烟口17,一段降温积液层4的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔1外的一段循环液冷却塔11的入液口连通连接,一段循环液冷却塔11的出液口通过串接有一段冷凝降温泵12的循环管路与一段降温喷淋装置5的供水管连通连接,二段降温积液层7的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔1外的二段循环液冷却塔13的入液口连通连接,二段降温积液层7的出液口通过串接有二段冷凝降温泵14的循环管路与二段降温喷淋装置8的供水管连通连接,浆液池通过串接有脱硫循环泵2的管路与各脱硫喷淋装置3的供液管连通连接。
脱硫喷淋装置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。
一段降温积液层4、二段降温积液层7均由若干层间距相同的U形或V形槽组成,用于回收完成冷凝、凝并的冷凝液,实现冷凝液与脱硫浆液的分层处理。
一段降温喷淋装置5、二段降温喷淋装置8:均由降温喷淋液母管与若干雾化喷嘴组成,雾化喷嘴均匀布置与塔截面上,冷凝液由冷凝液循环泵送至降温喷淋层,经雾化后对高湿烟气进行降温冷凝。
除雾脱浆器6:由除雾器冲洗水母管与若干雾化喷嘴组成,雾化喷嘴可以为螺旋喷嘴或实心喷嘴,喷嘴均匀布置与塔截面上。
实施例2:参照图1。一种多段式高湿烟气深度净化装置的净化工艺,包括如下步骤:燃煤烟气经除尘器初步除尘后由入烟通道15进入脱硫塔1,浆液池16内吸收浆液经脱硫循环泵2输送至脱硫喷淋装置3喷洒,从而原烟气中大部分SO2、HF、HCl等酸性气体及粉尘颗粒物被喷淋雾滴捕集,高温烟气与喷淋浆液进行换热,烟气降温至50℃-60℃并达到饱和形成高湿烟气;脱硫后的高湿烟气继续向上流动进入一段降温喷淋装置5,与低温喷淋层浆液进行逆向接触换热,烟气温度下降至45℃-50℃,饱和蒸汽降温冷凝,部分水蒸气及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进行凝并长大,烟气中的多污染物实现由气态向液态迁移,雾滴体积由小向大长大,完成一段降温冷凝的烟气继续向上流动进入除雾脱浆器6进行除雾干燥,完成冷凝凝并的液滴在除雾脱浆器6表面富集成更大的液滴,在重力作用下落入一段降温积液层4排出塔外,一部分进入一段循环液冷却塔11换热降温后作为烟气冷凝液,另一部分送至化浆及除雾器冲洗系统,满足湿法脱硫系统常规用水;完成深度净化的高湿烟气进入二段降温喷淋装置8,继续与二段降温喷淋装置8的低温雾滴换热,高湿烟气中的水蒸气进一步冷凝,形成大量清洁凝结水滴,完成二段冷凝的高湿烟气在脱水干燥层9进行脱水,大量冷凝液滴在脱水干燥层9表面富集后在重力作用下落入二段降温积液层7排出塔外,一部分进入二段循环液冷却塔13换热降温后作为烟气冷凝液,另一部分作为企业新常规水源;完成两段冷凝及除雾干燥后的烟气进入换热器10,经换热器10换热升温至55℃-70℃,由排烟口排入大气,实现尾气消白烟。
一段降温喷淋装置5、二段降温喷淋装置8均由雾化喷嘴、喷淋母管及连接管道组成,经一段循环液冷却塔11或二段循环液冷却塔13冷却降温的循环冷却液通过串接有一段冷凝降温泵12或二段冷凝降温泵14的连接管道送至喷淋母管,经喷淋母管分配输送至雾化喷嘴,循环冷却液经雾化喷嘴喷洒后与高湿烟气进行换热降温,并实现冷凝、凝并,雾化喷嘴的备压为0.08MPa-0.20MPa。
所述一段冷凝主要用于烟气中多污染物的深度净化;作为优选,一段降温喷淋装置5循环液的液气比为0.5-3L/Nm3,喷淋覆盖率为200%-400%,气液接触时间0.1-2s,烟气降温幅度为1-8℃,一段降温积液层4距顶层脱硫喷淋装置3的间距为0.5m-2m;一段降温积液层4距一段降温喷淋装置5的间距为1m-3m。
所述的二段冷凝主要用于回收烟气中的清洁水分,降低冷凝水处理成本,提高冷凝水利用范围;二段降温喷淋装置循8循环液的液气比为1-5L/Nm3,喷淋层覆盖率为200%-400%,气液接触时间1-3s,烟气降温幅度为5-20℃,二段降温积液层7与二段降温喷淋装置8的间距为1m-5m。
所述的除雾器层包括除雾器冲洗层、除雾脱浆层和脱水干燥层,除雾脱浆层位于一段冷凝上方,用于去除以多污染物为凝结核的冷凝液滴,脱水干燥层位于二段冷凝段上方,用于去除烟气中的洁净凝结水滴,干燥完成冷凝的烟气。所述的换热器层可以为金属或氟塑料,换热介质可以为蒸汽或热水,用于对烟气进行换热升温,消除白烟,作为优选,换热器对烟气的升温幅度为5-30℃,实现零下15℃消除白烟。
实施例3:某热电机组,1台300WM机组烟气脱硫改造工程采用本工艺,入口烟气中SO2浓度为3416mg/m3,入口烟气中粉尘浓度为53mg/m3,一段降温喷淋层循环液的液气比为1.5L/Nm3,一段喷淋层覆盖率为200%,气液接触时间1.2s,一段烟气降温幅度为3.7℃;二段降温喷淋层循环液的液气比为4.0L/Nm3,二段喷淋层覆盖率为300%,气液接触时间1.8s,一段烟气降温幅度为16℃,换热器层烟气温升18℃。出口烟气中SO2浓度为5.7mg/m3,出口烟气中粉尘浓度为0.1mg/m3,回收水量27.6m3/h,零下15℃时无白烟。
实施例4:某热电厂,1台135WM机组烟气脱硫改造工程采用本工艺,入口烟气中SO2浓度为1839mg/m3,入口烟气中粉尘浓度为30mg/m3,一段降温喷淋层循环液的液气比为1.2L/Nm3,一段喷淋层覆盖率为250%,气液接触时间1.1s,一段烟气降温幅度为3.5℃;二段降温喷淋层循环液的液气比为4.0L/Nm3,二段喷淋层覆盖率为300%,气液接触时间1.7s,一段烟气降温幅度为13℃,换热器层烟气温升16℃。出口烟气中SO2浓度为3.1mg/m3,出口烟气中粉尘浓度为0.5mg/m3,回收水量5.6m3/h,零下15℃时无白烟。
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发明创造,均落入本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种多段式高湿烟气深度净化装置,包括脱硫塔(1),其特征在于脱硫塔(1)内从下至上依次设置有若干层脱硫喷淋装置(3)、一段降温积液层(4)、一段降温喷淋装置(5)、除雾脱浆器(6)、二段降温积液层(7)、二段降温喷淋装置(8)、脱水干燥器(9)、换热器(10),脱硫塔(1)内底部作为浆液池(16),脱硫喷淋装置(3)与浆液池之间的脱硫塔(1)塔壁上设置有入烟通道(15),脱硫塔(1)顶部或顶部一侧设有排烟口(17),一段降温积液层(4)的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔(1)外的一段循环液冷却塔(11)的入液口连通连接,一段循环液冷却塔(11)的出液口通过串接有一段冷凝降温泵(12)的循环管路与一段降温喷淋装置(5)的供水管连通连接,二段降温积液层(7)的出水口一端通过管路与设置于脱硫塔(1)外的二段循环液冷却塔(13)的入液口连通连接,二段降温积液层(7)的出液口通过串接有二段冷凝降温泵(14)的循环管路与二段降温喷淋装置(8)的供水管连通连接,浆液池通过串接有脱硫循环泵(2)的管路与各脱硫喷淋装置(3)的供液管连通连接。
2.根据权利要求1所述的多段式高湿烟气深度净化装置,其特征是:一段降温积液层(4)距顶层脱硫喷淋装置(3)的间距为0.5m-2m;一段降温积液层(4)距一段降温喷淋装置(5)的间距为1m-3m。
3.根据权利要求1所述的多段式高湿烟气深度净化装置,其特征是:二段降温积液层(7)距二段降温喷淋装置(8)的间距为1m-5m。
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