CN213790644U - 一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组 - Google Patents

Abstract

一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，属于烟气治理和节能减排技术领域。针对现状锅炉及工业窑炉等烟气尾羽中携带较多颗粒污染物特别是难以被常规湿式除尘器等捕集的大量纳米级可穿透颗粒物（PM0.3及以下）及酸性气体，鉴于其可长期悬浮于大气中造成大气污染、且可能成为雾霾的重要成因，设计了烟气喷淋换热与前置污染物洗涤净化处置一体化机组，其中烟气先进入喷淋洗涤净化段，大量脱除各类污染物，其外排浓盐水可集中处置；再进入冷凝换热区实现余热回收，而洁净烟气高空扩散排放。上述功能集成在一个一体化机组内，显著节省占地空间、降低投资及运行费用、减少运维工作量。

Description

一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组

技术领域

本实用新型涉及一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，属于烟气治理和节能减排技术领域。

背景技术

热电厂、钢铁厂等的排烟对雾霾等大气污染控制影响显著，最近几年对燃煤电厂等污染企业实施了多轮普遍性的环保减排和提效，取得了极大成效，特别是火电厂已经普遍实现了超低排放指标，即烟尘不高于5mg/Nm³、二氧化硫不超过35mg/Nm³、氮氧化物不超过50mg/Nm³，但是空气污染并没有从根本上得到解决，重雾霾污染天气仍然时有发生。目前我国现有颗粒物测量的国家标准(GB16157-1996)，只测量到了大于0.45微米(PM0.45)的颗粒，现有检测手段无法补集纳米级颗粒物(粒径几纳米到几百纳米)。那么小于PM0.45的颗粒物可能会是雾霾的另一主要成因，经湿式脱硫装置产生的白色烟气中含有大量溶解颗粒(TDS—Total Dissolved Solids)，是指溶于液体的固体颗粒物总和，其粒径通常在零点几纳米到几百纳米之间(大多数小于目前监测尺度PM0.45)。湿式脱硫装置出口烟气含大量的过饱和水蒸气，致使烟囱出现“白色羽状雾汽拖尾”现象，实测证明其即含有大量水蒸气，也含大量的溶解颗粒和有害重金属，其从烟囱排出后，在空气中漂浮，随着气象条件和湿度条件适宜快速聚团，形成气溶胶(Aerosol)，造成雾霾污染。实测研究表明：燃煤锅炉排烟经湿法脱硫后的烟气中大量含有粒径较小的溶解颗粒，其在实现了“超低”排放的情况下的实际含量达到70～ 100mg/Nm³级。因此目前所谓超低排放并非完全意义上的超低排放，而是因其目前未纳入监测范围而未引起人们的足够重视，但其与逃逸的酸性气体均难以被脱硫塔后的湿电除尘器捕捉，从而被大量排放到大气中，成为目前排烟中影响大气环境及雾霾形成的主要因素之一。

先导性专利技术发展情况如下。清华大学等科研院所与企业相结合开发和推广了多种烟气余热回收专利技术，其中“基于水蒸气载热循环式烟气余热回收供热技术”的系列化专利技术成果，包括“基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法及装置”(2017104371042)、“一种烟塔合一的锅炉排烟全热回收与烟气消白装置”(2017206805342)等，已经通过示范工程进行了成功验证，并被列入山东省2018年度第8批节能技术推广目录，其采用直接换热方式而非借助热泵即可实现将排烟温度降低到约30℃，在回收大量水蒸气潜热及其水资源的同时，降低了烟气中的水蒸气含量70％～80％以上，从而实现显著消白；同时可降低可过滤颗粒物(烟气在线监测参数)30％～50％，更为重要的是可将二氧化硫及氯化氢等可溶性酸性气体基本削减到0，可将石膏、可溶盐、重金属等降低60％～80％以上，也即显著消除了雾霾成因中的诸多关键性因素。

该系统存在的问题是：大量污染物被拦截并进入凝结水后，导致凝结水水质下降，成为高含盐废水，特别是垃圾电厂、生物质电厂等烟气余热回收项目，其凝结水难以回用或直接排放，需另行配置一套凝结水处理装置才可达标排放或回用，其设备占用空间较大、系统较为复杂、且增加了节能系统的初投资及运维成本。

综上所述，现状有关烟气余热回收的前置性技术、烟气成分深度分析及其对雾霾的影响、凝结水水质及其处置方法等技术研究和推广成果，为实现烟气防霾的全成分治理、凝结水处置等技术的发展提供了重要的技术条件及继续完善的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的和任务是，针对现状锅炉及工业窑炉等烟气尾羽中携带较多颗粒污染物特别是难以被常规湿式除尘器等捕集的大量纳米级可穿透颗粒物(PM0.3及以下)及酸性气体，属雾霾主要成因之列、且可长期悬浮于大气中并不断累积的问题，及凝结水含盐量较大、处理较繁琐的问题，设计了烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，通过前置的烟气净化洗涤过程，大幅降低烟气中的水蒸气、二氧化硫等酸性气体、可过滤颗粒物(FPM)、可凝聚颗粒物(CPM)和可溶解颗粒物(DPM)，进而将得到浓缩的少量冷凝水进行集中处置，并实现在喷淋换热中回收的大量凝结水回用于厂内工艺。

本实用新型的具体描述是：一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于：所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组1采用集烟气喷淋洗涤净化与换热的一体化结构，包括烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分，其中烟气污染物净化段 3的中下部侧向设置有烟气进口管5，进口烟气Y1经烟气进口管5进入烟气污染物净化段3 的内部空间后与第一喷淋装置6的喷淋水接触混合，混合后的净化烟气Y2，净化烟气Y2经烟气通道进入烟气余热回收段2的内部空间后与第二喷淋装置9的喷淋水接触混合，混合后的低温烟气Y3，低温烟气Y3经除雾器10、烟气出口管12，出口烟气Y4与大气相通，烟气污染物净化段3的塔底水池的补水B与烟气余热回收段2的塔底水池的排水口相连，第二喷淋装置9的换热循环进水D的进口与烟气余热回收段2的塔底水池的换热循环出水C的出口相通。

除雾器10与烟气出口管12之间还设置有烟气再热器11，烟气再热器11设置有再热进水F和再热出水E的连接口。

烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分为上下布置结构时，两者的连接烟气通道采用屋顶式气水分流器8的结构。屋顶式气水分流器8的底部设置在烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3交界隔板7上。

烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分为水平布置结构时，两者的连接烟气通道采用圆形或方形烟道结构。

烟气余热回收段2的内部采用填料换热结构，或者空塔换热结构，喷淋装置为一层或多层结构。烟气污染物净化段3的内部采用填料净化结构，或者空塔净化结构。

第一喷淋装置6的净化循环水进口经净化水循环泵4与烟气污染物净化段3的塔底水池的净化循环出水A的出口相连，烟气污染物净化段3的塔底水池设置有净化排水H的出口，烟气余热回收段2的下部设置有外接进水G的进口。

本实用新型针对现状锅炉烟气尾羽携带较多颗粒污染物特别是大量可穿透颗粒物 (PM0.3及以下)及酸性气体，属雾霾主要成因之一、且污染邻近地面环境的问题，采用在烟气喷淋换热段前置污染物净化处置装置，形成一体化机组，大幅降低水蒸气、二氧化硫、氯化氢等酸性气体、可过滤颗粒物(FPM)、可穿透颗粒物(EPM)中的可凝聚颗粒物(CPM) 和可溶解颗粒物(DPM)，洁净排烟高空扩散排放，从根本上大幅削减或基本消除了锅炉排烟对雾霾形成及周边空气环境的实质性不利影响，并将拦截在水中的污染物经浓缩进行深度处置。因此实现了余热回收和去除污染物的双重效果，而余热利用可产生节能效益，从而实现了具有经济效益的环保投资与运营，在锅炉排烟的深度节能回收和减排治理领域具有显著的技术经济优势。上述功能集成在一个一体化机组内，可显著节省占地空间、降低投资及运行费用、减少运维工作量。本专利适用于燃煤、生物质或垃圾电厂锅炉排烟综合治理，和新建或改扩建项目的钢铁厂、水泥厂、焦化厂等工业窑炉或工艺烟气的深度除霾治理等。

附图说明

图1、2是本实用新型的系统示意图。

图1、2中各部件编号与名称如下。

烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组1、烟气余热回收段2、烟气污染物净化段3、净化水循环泵4、烟气进口管5、第一喷淋装置6、第二喷淋装置9、除雾器10、烟气再热器 11、烟气出口管12、净化循环出水A、补水B、换热循环出水C、换热循环进水D、再热出水E、再热进水F、外接进水G、净化排水H、进口烟气Y1、净化烟气Y2、低温烟气Y3、出口烟气Y4。

具体实施方式

图1、2是本实用新型的系统示意图和实施例。

本实用新型的具体实施例1如下。

一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于：所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组1采用集烟气喷淋洗涤净化与换热的一体化结构，包括烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分，其中烟气污染物净化段3的中下部侧向设置有烟气进口管5，进口烟气Y1经烟气进口管5进入烟气污染物净化段3的内部空间后与第一喷淋装置6的喷淋水接触混合，混合后的净化烟气Y2，净化烟气Y2经烟气通道进入烟气余热回收段2的内部空间后与第二喷淋装置9的喷淋水接触混合，混合后的低温烟气Y3，低温烟气 Y3经除雾器10、烟气出口管12，出口烟气Y4与大气相通，烟气污染物净化段3的塔底水池的补水B与烟气余热回收段2的塔底水池的排水口相连，第二喷淋装置9的换热循环进水D的进口与烟气余热回收段2的塔底水池的换热循环出水C的出口相通。

除雾器10与烟气出口管12之间还设置有烟气再热器11，烟气再热器11设置有再热进水F和再热出水E的连接口。

烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分为上下布置结构，两者的连接烟气通道采用屋顶式气水分流器8的结构。屋顶式气水分流器8的底部设置在烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3交界隔板7上。

烟气余热回收段2的内部采用填料换热结构，或者空塔换热结构，喷淋装置为一层或多层结构。烟气污染物净化段3的内部采用填料净化结构，或者空塔净化结构。

第一喷淋装置6的净化循环水进口经净化水循环泵4与烟气污染物净化段3的塔底水池的净化循环出水A的出口相连，烟气污染物净化段3的塔底水池设置有净化排水H的出口，烟气余热回收段2的下部设置有外接进水G的进口。

本实用新型的具体实施例2如下。

本具体实施例的烟气余热回收段2和烟气污染物净化段3两部分为水平布置结构，两者的连接烟气通道采用圆形或方形烟道结构。其余部分与上述具体实施例1一致。

需要说明的是，本实用新型提出了对锅炉排烟及工业窑炉等排烟进行全成分深度治理以消除对雾霾和周边环境污染的影响因素，并给出了如何采用前置净化洗涤段进行除霾及进一步处置凝结水的方式，实现上述目的的具体实施方法、流程和实施装置，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和不同结构的具体实施装置，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如采用不同的换热结构；或者简单的调整水系统管路连接方法、进出水来源及分级数量；或进行普通专业人士均可想到的变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于不同动力设备排烟或排风种类、等及其它类似应用场合，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于：所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组(1)采用集烟气喷淋洗涤净化与换热的一体化结构，包括烟气余热回收段(2)和烟气污染物净化段(3)两部分，其中烟气污染物净化段(3)的中下部侧向设置有烟气进口管(5)，进口烟气(Y1)经烟气进口管(5)进入烟气污染物净化段(3)的内部空间后与第一喷淋装置(6)的喷淋水接触混合，混合后的净化烟气(Y2)，净化烟气(Y2)经烟气通道进入烟气余热回收段(2)的内部空间后与第二喷淋装置(9)的喷淋水接触混合，混合后的低温烟气(Y3)，低温烟气(Y3)经除雾器(10)、烟气出口管(12)，出口烟气(Y4)与大气相通，烟气污染物净化段(3)的塔底水池的补水(B)与烟气余热回收段(2)的塔底水池的排水口相连，第二喷淋装置(9)的换热循环进水(D)的进口与烟气余热回收段(2)的塔底水池的换热循环出水(C)的出口相通。

2.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的除雾器(10)与烟气出口管(12)之间还设置有烟气再热器(11)，烟气再热器(11)设置有再热进水(F)和再热出水(E)的连接口。

3.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的烟气余热回收段(2)和烟气污染物净化段(3)两部分为上下布置结构时，两者的连接烟气通道采用屋顶式气水分流器(8)的结构。

4.如权利要求3所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的屋顶式气水分流器(8)的底部设置在烟气余热回收段(2)和烟气污染物净化段(3)交界隔板(7)上。

5.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的烟气余热回收段(2)和烟气污染物净化段(3)两部分为水平布置结构时，两者的连接烟气通道采用圆形或方形烟道结构。

6.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的烟气余热回收段(2)的内部采用填料换热结构，或者空塔换热结构，喷淋装置为一层或多层结构。

7.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的烟气污染物净化段(3)的内部采用填料净化结构，或者空塔净化结构。

8.如权利要求1所述的烟气喷淋换热与污染物净化处置一体化机组，其特征在于所述的第一喷淋装置(6)的净化循环水进口经净化水循环泵(4)与烟气污染物净化段(3)的塔底水池的净化循环出水(A)的出口相连，烟气污染物净化段(3)的塔底水池设置有净化排水(H)的出口，烟气余热回收段(2)的下部设置有外接进水(G)的进口。

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