CN210410191U - 一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统 - Google Patents

一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统 Download PDF

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付志德
于球军
陈忠斌
柳龙
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Abstract

本实用新型提供了一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统。该系统包括引风机、烟气冷却器、脱硫塔、湿电除尘器、直喷冷却塔、烟气升温器、水‑空气换热器、循环冷却塔和烟囱。炭黑尾气锅炉排出的烟气在烟气冷却器中经热交换初步降温，在直喷冷却塔中再次换热降温而使水蒸气冷凝析出，达到烟气脱白的目的。本实用新型通过逐级降温的方式，使炭黑尾气锅炉烟气中的水蒸气冷凝析出，达到烟气脱白的目的；通过合理设置换热媒介，使热交换顺利进行，不需要消耗太多新增能量；在烟气脱白过程中，对烟气进行净化处理，有利于保护环境。

Description

一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统
技术领域
本实用新型涉及炭黑生产过程中锅炉烟气的处理技术，具体涉及炭黑尾气锅炉烟气脱白系统。
背景技术
炭黑生产过程中产生的尾气含有一定的可燃气体(比如CO、H2、CH4、CmHn)，热值偏低，约650Kcal/Nm3。炭黑尾气含水率较高，根据炭黑生产品种的不同而含水不同，约在30％～40％(体积比)左右。炭黑尾气可以用作锅炉燃料，炭黑尾气中的氢气燃烧后生成水，造成炭黑尾气锅炉烟气(简称烟气)的含水量较大，约35％左右(体积比)；此时的烟气通常是饱和湿烟气，烟气中含有大量水蒸气，水蒸气中含有较多的溶解性盐、SOX(SOx表示硫的氧化物，例如SO2、SO3)、凝胶粉尘、微尘等(都是雾霾的主要成分)。如果烟气由烟囱直接排出，进入温度较低的环境空气中，由于环境空气的饱和湿度比较低，在烟气温度降低过程中，烟气中的水蒸气会凝结形成湿烟羽。
随着国家环保治理力度的加大，对锅炉燃烧后的烟气不但需要进行脱硫、脱硝、粉尘处理，还需要进行烟羽治理，即烟气脱白或烟气消白。烟气消白不但能够消除烟气中的氮氧化物、硫化物、各种烟尘颗粒物、气溶胶、各种结晶盐颗粒物质，减少这些有害物质排放到大气中，污染环境；还会将烟气中的水蒸气收集，进行处理后重新使用；节约了水资源，减少了企业的运行成本。目前烟气消白工艺采用在脱硫塔后设计换热器冷凝烟气，使烟气中水蒸气冷凝，降低烟气的含水量。对烟气中含水量较少的排放烟气此工艺较合适，对于由炭黑尾气产生的含水量很高的烟气来说，采用换热器冷凝降低烟气含水达到消白目的，会加大运行成本和投资成本，而且建设场地的面积较大，对200000Nm3/小时的炭黑尾气锅炉烟气消白，采用换热器冷凝烟气工艺，经计算：换热器的冷却水量可达4000吨/小时，运行电耗可达 800Kw·h/h，换热器的面积约12000m2，冷却塔的建设面积也有1200m2，同时烟气冷凝的热能也白白排放，造成巨大的浪费。
发明内容
针对背景技术中提到的技术问题，本实用新型提供一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统。
本实用新型提供的一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统，包括引风机、烟气冷却器、脱硫塔、湿电除尘器、直喷冷却塔、烟气升温器、水-空气换热器、循环冷却塔和烟囱，炭黑尾气锅炉的烟气出口连接引风机的进口，引风机的出口连接烟气冷却器的烟气进口，烟气冷却器的烟气出口连接脱硫塔的烟气进口，脱硫塔的烟气出口连接湿电除尘器的烟气进口，湿电除尘器的烟气出口连接直喷冷却塔的烟气进口，直喷冷却塔的烟气出口连接烟气升温器的烟气进口，烟气升温器的烟气出口连接烟囱的进口；烟气冷却器的换热介质出口连接烟气升温器的换热介质进口，烟气升温器的换热介质出口连接烟气冷却器的换热介质进口；直喷冷却塔的出水口连接水-空气换热器的进水口，水-空气换热器的出水口连接循环冷却塔的进水口，循环冷却塔的出水口连接直喷冷却塔的进水口。
其中，引风机用于将烟气引入烟气冷却器，在烟气冷却器中，烟气与温度较低的换热介质进行热交换，使得烟气的温度下降。降温的烟气随后进入脱硫塔，在脱硫塔中脱去烟气中的SOX。烟气随后进入湿电除尘器，在湿电除尘器中除去烟气中的颗粒物。之后，烟气进入直喷冷却塔，与直喷冷却塔喷出的低温雾化喷淋水接触，烟气温度继续下降使得烟气中的水蒸气冷凝析出。烟气随后进入烟气升温器，烟气升温器用于提升烟气的温度，并且降低换热介质的温度。最后，烟气进入烟囱，从烟囱排出，此时烟气中的水蒸气含量和颗粒物含量都极少，不会形成湿烟羽，即达到了烟气脱白的目的。在烟气冷却器中，温度较低的换热介质吸收了烟气的热量而升温；在烟气升温器中，温度较高的换热介质放出热量而降温，并使得烟气升温。在直喷冷却塔中，烟气降温并析出水；析出的水和雾化喷淋水一起进入水-空气换热器，水降温而空气升温；随后水进入循环冷却塔进一步降温，烟气中冷凝而析出的水可以从循环冷却塔排出或作为生产用水。
进一步地，还包括除铁过滤器，循环冷却塔出水口与除铁过滤器的进水口连接，由循环冷却塔出水口排出的水经过除铁过滤器去除水中的含铁杂质，使水更加洁净。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过逐级降温的方式，使炭黑尾气锅炉烟气既满足脱硫工艺的要求，又使得烟气中的水蒸气大部分冷凝析出，达到烟气脱白的目的；通过合理设置换热介质，使热交换顺利进行，不需要消耗太多新增能量；在烟气脱白过程中，对烟气进行净化处理，有利于保护环境。
附图说明
图1为本实用新型的一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统的示意图。
图2为直喷冷却塔的结构示意图。
附图标记解释：1.引风机，2.烟气冷却器，3.脱硫塔，4.湿电除尘器，5.直喷冷却塔， 6.烟气升温器，7.水-空气换热器，8.循环冷却塔，9.烟囱，10.除铁过滤器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1和2所示，本实用新型的一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统，用于对炭黑尾气锅炉产生的烟气进行脱白，它包括引风机1、烟气冷却器2、脱硫塔3、湿电除尘器4、直喷冷却塔5、烟气升温器6、水-空气换热器7、循环冷却塔8、烟囱9和除铁过滤器10。
引风机1的进口与炭黑尾气锅炉的烟气出口通过管道连接，引风机1的出口与烟气冷却器2的烟气进口通过管道连接。引风机1用于抽吸烟气，加压并输送烟气至烟气冷却器2中。
烟气冷却器2和烟气升温器6均为热交换器，均包含烟气通道和换热介质通道。烟气冷却器2的烟气进口与引风机1的出口通过管道连接，烟气冷却器2的烟气出口与脱硫塔3的烟气进口通过管道连接。烟气冷却器2的换热介质出口与烟气升温器6的换热介质进口通过管道连接，烟气冷却器2的换热介质进口与烟气升温器6的换热介质出口通过管道连接。烟气冷却器2用于冷却烟气，烟气与温度较低的换热介质进行热交换，使烟气降温而换热介质升温。
脱硫塔3的烟气进口与烟气冷却器2的烟气出口通过管道连接，脱硫塔3的烟气出口与湿电除尘器4的烟气进口连接。脱硫塔3为湿法脱硫塔，用于脱去烟气中的SOx，使烟气中的SOx含量达到排放标准。
湿电除尘器4安装在脱硫塔3顶部，其烟气进口与脱硫塔3的烟气出口连接，其烟气出口与直喷冷却塔5的烟气进口通过管道连接。湿电除尘器4用于除去烟气中的颗粒物，使烟气中颗粒物含量达到5mg/Nm3以下的排放标准。
直喷冷却塔5又称为喷淋冷却塔，内部包含设于顶部的收水器和与直喷冷却塔5的进水口连接的喷嘴。直喷冷却塔5的烟气进口与湿电除尘器4的烟气出口通过管道连接，直喷冷却塔5的烟气出口与烟气升温器6的烟气进口通过管道连接。直喷冷却塔5的雾化喷淋水进口与循环冷却塔8的出水口通过管道连接，直喷冷却塔5的出水口(包括雾化喷淋水和冷凝水)与水-空气换热器7的进水口通过管道连接。在直喷冷却塔5中，水从喷嘴喷出，与从烟气进口进入的烟气进行热交换，使得烟气温度下降至露点以下，从而使得烟气中较大量水蒸气凝结析出。析出水分的烟气经过收水器后，烟气中的水蒸气含量大大降低，排放时不会形成湿烟羽。
烟气升温器6的烟气进口与直喷冷却塔5的烟气出口通过管道连接，烟气升温器6的烟气出口与烟囱9通过管道连接。在烟气升温器6中，烟气与温度较高的换热介质进行热交换，使烟气升温而换热介质降温。烟气冷却器2和烟气升温器6所使用的换热介质进行循环，不断地与烟气进行热交换，以便节约能量。升温后的烟气进入烟囱9，从烟囱9顶部排出。
水-空气换热器7的进水口与直喷冷却塔5的出水口通过管道连接，水-空气换热器7的出水口与循环冷却塔8的进水口通过管道连接。在直喷冷却塔5中与烟气热交换的水以及从烟气中析出的水进入水-空气换热器7，与空气进行热交换，使水的温度降低而空气温度升高。水放热，温度降5-10℃；空气吸热，升温5-10℃左右，升温的空气可以用于其他设备的预热。例如，可以将升温的空气用作为炭黑尾气锅炉的预热空气，回收利用该部分热能，提高锅炉的效率(经计算，可提高锅炉效率约在0.5％-1％左右)。
循环冷却塔8的进水口与水-空气换热器7的出水口通过管道连接，循环冷却塔8的出水口分别与直喷冷却塔5的进水口、除铁过滤器10的进水口通过管道连接。在循环冷却塔8 中，水被进一步冷却，冷却后的水一部分作为直喷冷却塔5的水源，另一部分流入除铁过滤器10。在除铁过滤器10中，水中的含铁杂质被过滤掉，保证水质达到使用水的要求，以便送至各用水点再次使用。
根据上述的炭黑尾气锅炉烟气脱白系统，提出一种炭黑尾气锅炉烟气脱白方法，该方法包括以下步骤：
(1)炭黑尾气锅炉产生的烟气温度在180℃左右，将烟气通过引风机1引入烟气冷却器 2中，使烟气与80℃左右的换热介质进行热交换，烟气温度下降至120℃左右，换热介质温度上升至120℃左右；
(2)将烟气引入脱硫塔3中，脱除烟气中的SOx，使烟气中的SOx含量达到排放标准；
(3)将烟气引入湿电除尘器4中，除去烟气中颗粒物，使烟气中颗粒物含量达到5mg/Nm3以下的排放标准；
(4)将烟气引入直喷冷却塔5中，使烟气与30℃左右的喷雾水进行热交换，烟气温度下降至50℃左右，烟气中的大部分水蒸气冷凝析出，水的温度上升至50℃左右；
(5)将烟气引入烟气升温器6中，使烟气与120℃左右的换热媒介进行热交换，烟气温度上升至80℃左右，换热介质温度下降至80℃左右；(6)将烟气引入烟囱9，烟气从烟囱9排出。

Claims (2)

1.一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统，其特征在于：包括引风机、烟气冷却器、脱硫塔、湿电除尘器、直喷冷却塔、烟气升温器、水-空气换热器、循环冷却塔和烟囱，炭黑尾气锅炉的烟气出口连接引风机的进口，引风机的出口连接烟气冷却器的烟气进口，烟气冷却器的烟气出口连接脱硫塔的烟气进口，脱硫塔的烟气出口连接湿电除尘器的烟气进口，湿电除尘器的烟气出口连接直喷冷却塔的烟气进口，直喷冷却塔的烟气出口连接烟气升温器的烟气进口，烟气升温器的烟气出口连接烟囱的进口；烟气冷却器的换热介质出口连接烟气升温器的换热介质进口，烟气升温器的换热介质出口连接烟气冷却器的换热介质进口；直喷冷却塔的出水口连接水-空气换热器的进水口，水-空气换热器的出水口连接循环冷却塔的进水口，循环冷却塔的出水口连接直喷冷却塔的进水口。
2.根据权利要求1所述的炭黑尾气锅炉烟气脱白系统，其特征在于：还包括除铁过滤器，除铁过滤器的进水口连接循环冷却塔的出水口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110354670A (zh) * 2019-08-15 2019-10-22 太原黑猫炭黑有限责任公司 一种炭黑尾气锅炉烟气脱白系统和方法
CN117123018A (zh) * 2023-08-25 2023-11-28 昆明理工大学 一种利用环境冷能的烟气深度脱白、净化及水资源回收系统

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