CN212198574U - 一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业节能环保技术领域，涉及一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统。该系统烟气冷却器、蒸发结晶器、烟气冷凝器、冷凝水箱、烟气加热器和疏水膨胀箱。烟气冷凝器使脱硫塔出口的饱和湿烟气发生降温冷凝，从而脱除烟气中的水分；冷凝水箱用于收集来自烟气冷凝器的液态水；烟气冷却器利用脱硫塔进口的高温烟气的热量加热来自冷凝水箱的低温冷凝水；蒸发结晶器使来自烟气冷却器的高温冷凝水发生低温蒸发；烟气加热器利用蒸发结晶器产生的水蒸汽去加热烟气冷凝器出口的低温烟气；疏水膨胀箱用于储存水蒸汽冷凝后的液态水，以备厂区其他工艺回用。本实用新型实现了烟气冷凝水的洁净处理和回用，消除了烟囱出口的石膏雨和烟羽现象。

Description

一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统

技术领域

本实用新型属于工业节能环保技术领域，具体涉及一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，可用于湿法脱硫装置出口烟气冷凝水的洁净回收和利用，有效解决原系统运行中普遍存在的水平衡问题，同时可显著降低系统的运行水耗。

背景技术

中国的能源结构特点是富煤、贫油、少气，这就决定了国内工业生产所需的能量来源以煤炭为主，在总能源消费中占比约70％左右。燃煤排烟是大气环境中二氧化硫、氮氧化物和烟尘的主要来源，燃煤型污染在未来一段时间内仍是我国大气污染的重要特征。

为了改善国民的生活环境，经过近些年的努力，国内大部分燃煤生产工艺已陆续完成了脱硫、脱硝和除尘工程改造，这对提升大气质量起到了重要作用。为了进一步改善大气质量，从2017年至今，针对湿法脱硫生产工艺，全国多地先后颁布了治理石膏雨和有色烟羽的环保政策要求，期间行业内建设了大量的烟气再热和烟气冷凝项目。随着此类项目运行时间的推移，一些普遍性的问题日渐显现，其中最为突出的问题就是烟气冷凝水量、换热器冲洗水量与脱硫塔补水量之间差异带来的系统水平衡问题，即烟气冷凝水和换热器冲洗水作为脱硫塔的补水工艺设计，实际运行中前两项的水量远大于脱硫塔所需的补水量，导致脱硫塔运行中经常超液位，由此增大了系统调节难度和运行可靠性。

为了解决水平衡的问题，大量项目实际运行中或是被迫降低烟气冷凝器的运行指标，使得系统运行效果变差；或是被迫减少换热装置的冲洗水量及冲洗时间，导致大量换热装置的结垢堵塞乃至报废；或是选择长期停运烟气脱白系统，造成大量投资资源的浪费。与此同时，这些问题的存在也大大增加了实地运行人员的运维工作量和工作难度，给企业的运营管理成本造成极大的压力。

鉴于当前行业现状，为了从根本上解决水量平衡问题，同时对常规烟气冷凝+烟气再热系统进行改良和升级，开发一种新型的更节能、更环保、更可靠的工艺系统尤为必要。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，将烟气冷凝器产生的冷凝水通入烟气冷却器吸收脱硫塔入口高温烟气的热量，吸热升温后的冷凝水进入蒸发结晶器完成汽化蒸发过程，汽化的蒸汽作为烟气加热器的热源去加热降温冷凝后的烟气，而蒸汽降温冷凝后变为纯净的液态水，可作为厂区多个工艺的补水进行回用。由此实现烟气冷凝水的洁净处理回用及烟气的再热升温目标。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，包括烟气冷却器1、蒸发结晶器6、烟气加热器15和疏水膨胀箱18。

所述烟气冷却器1为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷却器1的壳体具有原烟气入口23和原烟气出口 24；所述烟气冷却器1设置在脱硫塔25与原烟气烟道之间，原烟气入口23与原烟气烟道连通，原烟气出口24与脱硫塔25的烟气进口连通。

所述蒸发结晶器6包括蒸发室3和结晶室7，所述蒸发室3上部设有汽液分离器4，顶部设有排汽管14，中部设有进水口；所述结晶室7 的底部设有结晶物排出口8，上部设有出水口；所述结晶物排出口8连通的管道上设有结晶物排出阀9；所述蒸发室3的进水口通过循环供水母管2与烟气冷却器1的换热管的出水口连通，所述结晶室7的出水口通过循环回水母管12与烟气冷却器1的换热管的回水口连通。

所述烟气加热器15为管壳式换热器，包括壳体和换热管，所述烟气加热器15的壳体具有烟气入口和高温净烟气出口27；高温净烟气出口27通过烟道与烟囱28连通；所述烟气加热器15的换热管的入口与蒸发结晶器6的蒸发室3的排汽管14连通。

所述疏水膨胀箱18的顶部设有蒸汽冷凝水入口和排气管22，底部设有排水口；所述蒸汽冷凝水入口通过疏水管16与烟气加热器15的换热管的出口连通，疏水膨胀箱18的排水口与供水管19连接。

所述烟气冷凝水处理系统进一步包括烟气冷凝器31和冷凝水箱33。

所述烟气冷凝器31为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷凝器31的壳体具有高温净烟气入口26、低温净烟气出口36和冷凝水排水斗37；烟气冷凝器31的换热管具有换热管冷却水入口29和换热管冷却水出水口30；所述烟气冷凝器31设置在脱硫塔25和烟气加热器15之间，高温净烟气入口26与脱硫塔25的烟气出口连通，低温净烟气出口36与烟气加热器15的烟气入口连通；冷凝水排水斗37通过冷凝水排水管32与冷凝水箱33的入水口连通；换热管冷却水入口29和换热管冷却水出水口30与厂区冷却水循环系统连通。

所述冷凝水箱33设有入水口、排水口和用于排出水箱中的不凝气体的冷凝水箱排气管34；所述冷凝水箱33的入水口通过烟气冷凝水排水管32与烟气冷凝器31的冷凝水排水斗37相通。

所述冷凝水箱33的排水口通过冷凝水输水管11与循环回水母管1 2连通。

冷凝水输水管11上设有冷凝水输水阀10和冷凝水输水泵35。

所述循环回水母管12上设有循环水泵13。

所述冷凝水箱33为内衬防腐层的钢制水箱。

所述烟气冷却器1中的烟气流向与水的流向垂直；所述烟气加热器15中的烟气流向与蒸汽流向垂直。

所述蒸发室3与结晶室7之间设有用于平衡压力的衡压管5。

供水管19与厂区工艺水箱和/或除盐水箱的接口连接。

所述排气管22上设有真空泵21；所述供水管19上设有疏水泵17 和供水阀20。

疏水膨胀箱18设有上下液位测量装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，一般应用于电力、建材、钢铁、化工等高耗能行业的节能环保领域，工作位置在烟气湿法脱硫工艺系统，以烟气冷凝水为基本载热介质，基于能量梯级利用原理，将未脱硫的高温烟气热量依次用于烟气冷凝水的蒸发结晶和脱硫后净烟气的再热升温过程，由此达到洁净处理回用烟气冷凝水，同时更彻底地消除烟囱石膏雨和白烟的目标。

2、本实用新型的一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，从根本上解决了烟气冷凝+烟气再热系统给湿法脱硫工艺带来的水平衡问题，降低了脱硫塔入口烟温，提高了脱硫塔的脱硫效率，节约了整个系统的运行耗水，保障了湿法脱硫系统的长期安全可靠运行。

3、本实用新型的一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，有效利用了未脱硫的高温烟气热量，提升了烟囱的排烟温度，显著改善了烟囱烟羽和石膏雨现象，同时达到了保护尾部烟道和烟囱的效果。

4、本实用新型的一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，洁净处理并回用了从烟气中析出的冷凝水和换热装置的冲洗水，对企业的节能环保事业具有重要意义。

5、本实用新型的一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，将常规的相互独立的烟气冷凝系统和烟气再热系统有机结合为一体，使得整套系统对机组运行负荷及外界环境条件的变化具有更好的适应性，调控更为灵活、高效。

附图说明

图1为本实用新型的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统的结构示意图。

其中的附图标记为：

1烟气冷却器 2循环供水母管

3蒸发室 4汽液分离器

5衡压管 6蒸发结晶器

7结晶室 8结晶物排出口

9结晶物排出阀 10冷凝水输水阀

11冷凝水输水管 12循环回水母管

13循环水泵 14排汽管

15烟气加热器 16疏水管

17疏水泵 18疏水膨胀箱

19供水管 20供水阀

21真空泵 22排气管

23原烟气入口 24原烟气出口

25脱硫塔 26高温净烟气入口

27高温净烟气出口 28烟囱

29换热管冷却水入口 30换热管冷却水出口

31烟气冷凝器 32冷凝水排水管

33冷凝水箱 34冷凝水箱排气管

35冷凝水输水泵 36低温净烟气出口

37冷凝水排水斗

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

如图1所示，一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，该系统包括烟气冷却器1、烟气冷凝器31、冷凝水箱33、蒸发结晶器6、烟气加热器15和疏水膨胀箱18。

所述烟气冷却器1为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷却器1的壳体具有原烟气入口23和原烟气出口 24；所述烟气冷却器1设置在脱硫塔25与原烟气烟道之间，原烟气入口23与原烟气烟道连通，原烟气出口24与脱硫塔25的烟气进口连通。所述烟气冷却器1中的烟气流向与水的流向垂直。

所述蒸发结晶器6包括蒸发室3和结晶室7，所述蒸发室3上部设有汽液分离器4，顶部设有排汽管14，中部设有进水口；所述结晶室7 的底部设有结晶物排出口8，上部设有出水口。所述结晶物排出口8连通的管道上设有结晶物排出阀9。所述蒸发室3的进水口通过循环供水母管2与烟气冷却器1的换热管的出水口连通，所述结晶室7的出水口通过循环回水母管12与烟气冷却器1的换热管的回水口连通，所述循环回水母管12上设有循环水泵13。所述蒸发室3与结晶室7之间设有用于平衡压力的衡压管5。

所述烟气冷凝器31为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷凝器31的壳体具有高温净烟气入口26、低温净烟气出口36和冷凝水排水斗37；烟气冷凝器31的换热管具有换热管冷却水入口29和换热管冷却水出水口30。所述烟气冷凝器31设置在脱硫塔25和烟气加热器15之间，高温净烟气入口26与脱硫塔25的烟气出口连通，低温净烟气出口36与烟气加热器15的烟气入口连通；冷凝水排水斗37通过冷凝水排水管32与冷凝水箱33的入水口连通；换热管冷却水入口29和换热管冷却水出水口30与厂区冷却水循环系统连通。来自厂区的冷却水经烟气冷凝器31的换热管冷却水入口29 进入烟气冷凝器31，冷却水通过换热管与管外的高温净烟气完成热交换，高温净烟气降温冷凝析出冷凝水，烟气中析出的冷凝水由冷凝水排水斗37经冷凝水排水管32进入冷凝水箱33中。

所述冷凝水箱33为内衬防腐层的钢制水箱，设有入水口、排水口和用于排出水箱中的不凝气体的冷凝水箱排气管34；所述冷凝水箱33 的入水口通过烟气冷凝水排水管32与烟气冷凝器31的冷凝水排水斗 37相通；所述冷凝水箱33的排水口通过冷凝水输水管11与循环回水母管12连通；冷凝水输水管11上设有冷凝水输水阀10和冷凝水输水泵35；冷凝水在冷凝水输水泵35的驱动作用下进入循环回水母管12 中。

所述烟气加热器15为管壳式换热器，包括壳体和换热管，所述烟气加热器15的壳体具有烟气入口和高温净烟气出口27；高温净烟气出口27通过烟道与烟囱28连通。所述烟气加热器15的换热管的入口与蒸发结晶器6的蒸发室3的排汽管14连通。所述烟气加热器15中的烟气流向与蒸汽流向垂直。

所述疏水膨胀箱18的顶部设有蒸汽冷凝水入口和排气管22，底部设有排水口；所述蒸汽冷凝水入口通过疏水管16与烟气加热器15的换热管的出口连通，所述排气管22上设有真空泵21；疏水膨胀箱18 的排水口与供水管19连接，供水管19与厂区其他工艺系统(例如工艺水箱、除盐水箱等)的接口连接，所述供水管19上设有疏水泵17 和供水阀20。疏水膨胀箱18设有上下液位测量装置。

本实用新型的工作过程如下：

130℃左右的高温原烟气先通过原烟气入口23进入烟气冷却器1，高温原烟气横向冲刷换热管外壁，来自循环回水母管12的83℃左右的低温循环水进入烟气冷却器1的换热管内，循环水纵向冲刷换热管内壁，高温原烟气放热降温至110℃左右后经原烟气出口24进入脱硫塔25。

83℃左右的循环水吸热升温至100℃左右后经循环供水母管2进入蒸发结晶器6的蒸发室3，部分高温循环水汽化蒸发后产生85℃左右的饱和蒸汽，经汽液分离器4脱去夹带的雾滴，并由排汽管14排出进入烟气加热器15中，未蒸发的浓缩循环水放热降温为85℃左右的浓缩水后进入下部结晶室7中，高浓度的循环水聚积在结晶室7底部并在结晶室7底部完成结晶过程，结晶产物由结晶物排出管8排出，排出过程由结晶物排出阀9控制完成；浓度较低的循环水浮在结晶室7上部，在循环水泵13的驱动下经循环回水母管12进入烟气冷却器1，由此完成循环水的蒸发结晶过程。

脱硫塔出口49℃左右的饱和净烟气经高温净烟气入口26进入烟气冷凝器31，烟气冷凝器31将来自厂区的冷却水通过换热管冷却水入口 29引入烟气冷凝器31的换热管内，与换热管外来自脱硫塔25的出口的高温饱和净烟气进行热交换，冷却水吸热升温后由换热管冷却水出口30排出，高温净烟气放热降温使其中的水蒸汽相变冷凝析出液态水，液态水通过冷凝水排出管32进入冷凝水箱33中，冷凝水箱33设有排气管34用于排出水箱中的不凝气体，冷凝水箱33底部设有冷凝水排水口，烟气冷凝水在冷凝水输水泵35的驱动下经与冷凝水箱排水口相连的冷凝水输水管11送至循环回水母管12中，用作烟气冷却器1的循环补水。循环水的补水操作根据结晶室7的液位由冷凝水输水阀10 和冷凝水输水泵35进行控制。

饱和净烟气放热降温至46℃左右经低温净烟气出口36进入烟气加热器15与来自排汽管14的85℃左右的饱和蒸汽进行热交换，低温净烟气在烟气加热器15中吸热升温至65℃左右由高温净烟气出口27经烟囱28排空；蒸汽放热降温冷凝为85℃左右的液态水，经疏水管16 进入疏水膨胀箱18中。

通过真空泵21将疏水膨胀箱18内的不凝结气体由排气管22排出，疏水膨胀箱18设有上下液位测量装置，当液位高于设置上限时，开启疏水泵17和供水阀20，将蒸汽冷凝水由供水管19向厂区其他工艺系统进行供水操作，由此实现蒸汽冷凝水的储存和回用。

Claims (10)

1.一种基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，包括烟气冷却器(1)、蒸发结晶器(6)、烟气加热器(15)和疏水膨胀箱(18)；

所述烟气冷却器(1)为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷却器(1)的壳体具有原烟气入口(23)和原烟气出口(24)；所述烟气冷却器(1)设置在脱硫塔(25)与原烟气烟道之间，原烟气入口(23)与原烟气烟道连通，原烟气出口(24)与脱硫塔(25)的烟气进口连通；

所述蒸发结晶器(6)包括蒸发室(3)和结晶室(7)，所述蒸发室(3)上部设有汽液分离器(4)，顶部设有排汽管(14)，中部设有进水口；所述结晶室(7)的底部设有结晶物排出口(8)，上部设有出水口；所述结晶物排出口(8)连通的管道上设有结晶物排出阀(9)；所述蒸发室(3)的进水口通过循环供水母管(2)与烟气冷却器(1)的换热管的出水口连通，所述结晶室(7)的出水口通过循环回水母管(12)与烟气冷却器(1)的换热管的回水口连通；

所述烟气加热器(15)为管壳式换热器，包括壳体和换热管，所述烟气加热器(15)的壳体具有烟气入口和高温净烟气出口(27)；高温净烟气出口(27)通过烟道与烟囱(28)连通；所述烟气加热器(15)的换热管的入口与蒸发结晶器(6)的蒸发室(3)的排汽管(14)连通；

所述疏水膨胀箱(18)的顶部设有蒸汽冷凝水入口和排气管(22)，底部设有排水口；所述蒸汽冷凝水入口通过疏水管(16)与烟气加热器(15)的换热管的出口连通，疏水膨胀箱(18)的排水口与供水管(19)连接，

其特征在于：所述烟气冷凝水处理系统进一步包括烟气冷凝器(31)和冷凝水箱(33)；

所述烟气冷凝器(31)为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述烟气冷凝器(31)的壳体具有高温净烟气入口(26)、低温净烟气出口(36)和冷凝水排水斗(37)；烟气冷凝器(31)的换热管具有换热管冷却水入口(29)和换热管冷却水出水口(30)；所述烟气冷凝器(31)设置在脱硫塔(25)和烟气加热器(15)之间，高温净烟气入口(26)与脱硫塔(25)的烟气出口连通，低温净烟气出口(36)与烟气加热器(15)的烟气入口连通；冷凝水排水斗(37)通过冷凝水排水管(32)与冷凝水箱(33)的入水口连通；换热管冷却水入口(29)和换热管冷却水出水口(30)与厂区冷却水循环系统连通；

所述冷凝水箱(33)设有入水口、排水口和用于排出水箱中的不凝气体的冷凝水箱排气管(34)；所述冷凝水箱(33)的入水口通过烟气冷凝水排水管(32)与烟气冷凝器(31)的冷凝水排水斗(37)相通；

所述冷凝水箱(33)的排水口通过冷凝水输水管(11)与循环回水母管(12)连通。

2.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：冷凝水输水管(11)上设有冷凝水输水阀(10)和冷凝水输水泵(35)。

3.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述循环回水母管(12)上设有循环水泵(13)。

4.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述冷凝水箱(33)为内衬防腐层的钢制水箱。

5.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述烟气冷却器(1)中的烟气流向与水的流向垂直；所述烟气加热器(15)中的烟气流向与蒸汽流向垂直。

6.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述蒸发室(3)与结晶室(7)之间设有用于平衡压力的衡压管(5)。

7.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：供水管(19)与厂区工艺水箱和/或除盐水箱的接口连接。

8.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述排气管(22)上设有真空泵(21)。

9.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：所述供水管(19)上设有疏水泵(17)和供水阀(20)。

10.根据权利要求1所述的基于湿法脱硫工艺的烟气冷凝水处理系统，其特征在于：疏水膨胀箱(18)设有上下液位测量装置。

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