CN216367378U - 一种消除有色烟羽的脱硫系统 - Google Patents

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景建平
李力
张辉
武丹玲
何军
夏云飞
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Abstract

本实用新型涉及烟气处理技术领域,具体涉及一种消除有色烟羽的脱硫系统,包括脱硫塔,具有相对下部的脱硫烟气进口及相对上部的脱硫烟气出口;换热单元,包含连通至所述脱硫烟气进口的烟气冷却器及连通至所述脱硫烟气出口的烟气再热器,所述烟气冷却器与所述烟气再热器通过管路连通形成供换热媒介流通的第一循环回路;除湿再生单元,包含串接至所述烟气冷却器进口的管路上的再生装置,以及串接至所述脱硫烟气出口与所述烟气再热器进口的管路上的除湿装置,所述再生装置与所述除湿装置通过管路连通形成供再生水流通的第二循环回路。该脱硫系统综合利用烟气余热,提高除尘效率,抬升脱硫出口烟气温度同时降低烟气湿度,从而有效消除有色烟羽。

Description

一种消除有色烟羽的脱硫系统
技术领域
本实用新型涉及烟气处理技术领域,具体涉及一种消除有色烟羽的脱硫系统。
背景技术
目前国内绝大多数钢铁、焦化、化工行业的烟气在排放前大都进行了喷淋或湿法脱硫,温度降至45℃-55℃,此时的烟气通常是饱和湿烟气,烟气中含有大量水蒸汽,水蒸汽中含有较多的溶解性盐、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,烟气中的水蒸汽会凝结形成湿烟羽。烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低,烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结,在烟囱口形成雾状水汽,雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化,形成“有色烟羽”,通常为白色、灰白色或蓝色等颜色。
常见的有色烟羽消除方法有烟气加热、烟气冷凝、烟气冷凝再热等方式。直接加热法虽然能够消除“白色烟羽”,但会增加机组的运营能耗。采用“先冷凝再加热的工艺”,是治理白色烟羽常用的有效节能措施。
传统的换热MGGH装置由于烟气冷却侧的降温幅度较大,且烟气再热侧的升温幅度同样较大,导致换热效率降低,能耗增加,降低了换热设备使用寿命;同时,经脱硫塔排出的由换热MGGH装置再热的烟气,其湿度较高,从而影响“白色烟羽”的消除效果。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种综合利用烟气余热,提高除尘效率,抬升脱硫出口烟气温度同时降低烟气湿度,从而有效消除有色烟羽的脱硫系统。
本申请所采用的技术方案如下:
一种消除有色烟羽的脱硫系统,包括:脱硫塔,具有相对下部的脱硫烟气进口及相对上部的脱硫烟气出口;换热单元,包含连通至所述脱硫烟气进口的烟气冷却器及连通至所述脱硫烟气出口的烟气再热器,所述烟气冷却器与所述烟气再热器通过管路连通形成供换热媒介流通的第一循环回路;除湿再生单元,包含串接至所述烟气冷却器进口的管路上的再生装置,以及串接至所述脱硫烟气出口与所述烟气再热器进口的管路上的除湿装置,所述再生装置与所述除湿装置通过管路连通形成供再生水流通的第二循环回路。
进一步地,所述除湿再生单元还包括超声波雾化装置,所述超声波雾化装置与所述除湿装置连通,用于雾化除湿装置内装设的除湿溶液。
进一步地,经所述超声波雾化装置作用后的除湿溶液产生小于10um的雾滴。
进一步地,所述除湿溶液为溴化锂、氯化锂及氯化钙溶液中的一种或者多种。
进一步地,所述烟气冷却器与所述烟气再热器采用氟塑料换热器,所述氟塑料换热器采用换热光管。
进一步地,所述脱硫系统还包括顺次连通至再生装置烟气进口的除尘器与锅炉;以及连通至烟气再热器的烟气出口的烟囱。
进一步地,还包括串接至锅炉烟气出口的空预器,所述锅炉的输入空气与排出烟气在所述空预器内进行换热。
进一步地,还包括布设于所述除尘器与所述再生装置之间管路上的送风机。
进一步地,所述第一循环回路包括烟气冷却器旁通至烟气再热器的热媒管路以及烟气再热器旁通至烟气冷却器的冷媒管路,且所述冷媒管路上布设有循环水泵。
本实用新型采用上述技术方案至少具有如下的有益效果:
1)利用MGGH技术结合除湿再生单元,综合应用烟气余热,进而大幅提高除尘效率,并有效脱除烟气中绝大部分的SO3,满足低排放要求,将脱硫出口烟气温度由约50℃升高到80℃左右,从而避免烟囱降落液滴,减轻烟囱腐蚀提高烟气排放抬升高度,有效消除有色烟羽视觉污染;
2)换热单元采用冷源将脱硫塔出口的湿饱和烟气降温至水露点以下使烟气中的水分大量析出,液滴裹挟烟尘、石膏颗粒凝结聚集,并沿垂直布置的换热管外表面向下流动,起到液膜除尘作用,能够有效去除液滴/烟尘/PM2.5颗粒;
3)利用换热单元和除湿再生单元进行烟气余热回收及脱硫塔后凝结除尘的同时,可以有效减少脱硫入口减温喷水,并回收出口烟气中的部分水分,据测试,其节水程度可达80%以上;
4)通过溶液除湿的使用和再生,能够降低换热单元的能耗。除湿装置能够降低从塔内排出烟气的湿度,可使后续烟气再热器升温温度相对降低;同时在烟气进入烟气冷却器前,通过再生装置,使烟气温度降低,可使后续烟气冷却器冷却温度相对降低,最终达到降低MGGH换热器能耗的目的。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍,显而易见地,下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统的结构示意图。
图中标注符号的含义如下:
1-锅炉,2-空预器,3-除尘器,4-再生装置,5-烟气冷却器,6-脱硫塔,7-除湿装置,8-超声波雾化装置,9-烟气再热器,10-烟囱,11-送风机,12-循环水泵。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
需要说明的是,本文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多级、多层”的含义是至少两级/层,例如两级/层、三级/层等;以及术语“及/或”为包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。
请参阅图1,示出了一种消除有色烟羽的脱硫系统,包括依次连通的锅炉1、空预器2、除尘器3、脱硫塔6以及烟囱10,其中,该锅炉1的输入空气与排出烟气在所述空预器2内进行换热;脱硫塔6设有相对下部的脱硫烟气进口及相对上部的脱硫烟气出口。
脱硫系统还包括换热单元,换热单元包含连通至脱硫烟气进口的烟气冷却器5及连通至脱硫烟气出口的烟气再热器9,烟气冷却器5具有旁通至烟气再热器9的热媒管路,烟气再热器9具有旁通至烟气冷却器5的冷媒管路,烟气冷却器5、热媒管路、烟气再热器9及冷媒管路依次连通形成供换热媒介流通的第一循环回路。在一较佳的实施方式中,烟气冷却器5及烟气再热器9采用氟塑料换热器,氟塑料换热器采用换热光管。该实施方式中,利用水为换热媒介,吸收脱硫塔6前的烟气热量,加热烟囱10入口的烟气,可有效提高烟温,提升烟气的扩散能力,从而消除液滴,改善有色烟羽污染;此外,通过采用氟塑料换热器,可避免脱硫后的烟气再热器9由于长期处于低温湿饱和烟气中而导致的H2SO3、H2SO4、HCl、HNO3腐蚀,延长换热器使用寿命;进一步采用换热光管,其表面光滑,有适度挠性,避免结构堵塞风险。
需要说明的是,烟气再热器9中利用冷源循环水可将脱硫塔6出口的湿饱和烟气降温至水露点以下使烟气中的水分大量析出,液滴裹挟烟尘、石膏颗粒凝结聚集,并沿垂直布置的氟塑料换热管外表面向下流动,起到液膜除尘作用,能够有效去除液滴/烟尘/PM2.5颗粒,析出的冷水通过循环水泵12回流至烟气冷却器5进行换热。另一方面,在利用氟塑料换热器进行烟气余热回收及脱硫塔6后凝结除尘的同时,可以有效减少脱硫入口用于将锅炉1排烟温度降低至脱硫工艺反应所需的50~60℃范围内所需消耗的工艺用水,并回收出口烟气中的部分水分,通过统计,其节水程度可达80%以上。
脱硫系统还包括除湿再生单元,具体包含串接至所述烟气冷却器进口的管路上的再生装置4,以及串接至所述脱硫烟气出口与所述烟气再热器进口的管路上的除湿装置7,所述再生装置4与所述除湿装置7通过管路连通形成供再生水流通的第二循环回路。在一较佳实施方式中,该除湿溶液可以是溴化锂、氯化锂及氯化钙溶液中的一种或者多种,具有更佳的吸湿性能。
该实施方式中,通过除湿装置7脱除脱硫塔6内排出烟气的水分,降低其湿度,使后续换热器升温温度相对降低;同时在烟气进入烟气冷却器5前,
通过再生装置4,使烟气温度降低,使后续烟气冷却器5冷却温度相对降低,最终达到降低换热器能耗的目的。此外,经脱硫塔6排出的湿烟气由除湿装置7脱去水分后可降低有色烟羽产生的可能,起到消除烟羽视觉污染的目的。
在另一较佳实施方式中,所述除湿装置7连接有超声波雾化装置8,超声波技术在多个领域都已有成功的应用,超声雾化技术运用电子高频振荡原理,在超声波发生器上通上高频率的振荡电流,产生高频电能信号,通过换能器将其转换为超声机械振动(即超声波),超声波通过雾化介质传播,在气液界面处形成表面张力波,由于超声空化作用而使液体分子作用力破坏,从液体表面脱出形成雾滴,从而实现液体的雾化,通过超声波雾化装置8实现除湿溶液的雾化,以便充分发挥吸湿性能。
目前常见的除湿设备有填料塔式除湿器,可以增加装置内气液接触面积,传质性能优良、除湿效果较好,但也存在着一些不足,对于填料式溶液除湿器来说:过度提高填料比表面积会给系统带来流动阻力较大的问题,增加系统能耗;其次反应时间很短,这进一步导致了溶液不能够被有效地利用。除此之外,目前常用的将除湿溶液引进除湿器的方式为高压喷嘴喷淋式,这种方式同样存在着一些不可忽视的问题:虽然能够减少空气阻力,降低耗液量,但传统高压喷嘴能耗过高,且所产生的雾滴直径较大(约1000μm),因此采用这种溶液引进方式的系统性能效果实际上也不理想。
本申请采用超声波雾化装置8,能够使除湿溶液产生<10μm的优良雾滴,雾化后的比表面积增加约5倍,大大提升了溶液除湿的效率,且超声波雾化除湿装置7无需安装风阻较大的填料且系统内溶液循环量显著减少,由此带来的系统风机与溶液泵所减少的运行能耗与超声波雾化系统增加的运行能耗相当,系统整体电能消耗没有增加,但除湿效率提高。
本申请脱硫系统消除有色烟羽的原理具体表述为:
从锅炉1出来燃烧后的原烟气,经过空预器2和除尘器3,初步去除了烟气中的粉尘等物质,此时烟气温度为120~150℃。通过送风机11,烟气进入再生单元。再生单元中的溶液为除湿单元吸收过净烟气中水分后的稀释溶液。高温烟气可带走其中部分水分,使其浓度升高,达到溶液再生的目的。而后烟气通过烟气冷却器5后进入脱硫塔6。烟气在脱硫塔6中与石膏石/石灰溶液进行反应,脱除烟气中的SO2和少量SO3,SO2脱除效率达到95%以上。净化后的烟气含湿量较高,温度较低,出口温度在50℃左右。通过除湿装置7,吸收烟气中的水分,降低烟气的含湿量,再通过烟气加热器,使其温度升高到80℃左右后,通过烟囱10排入大气中。从而达到消除有色烟羽产生的目的。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,包括:
脱硫塔,具有相对下部的脱硫烟气进口及相对上部的脱硫烟气出口;
换热单元,包含连通至所述脱硫烟气进口的烟气冷却器及连通至所述脱硫烟气出口的烟气再热器,所述烟气冷却器与所述烟气再热器通过管路连通形成供换热媒介流通的第一循环回路;
除湿再生单元,包含串接至所述烟气冷却器进口的管路上的再生装置,以及串接至所述脱硫烟气出口与所述烟气再热器进口的管路上的除湿装置,所述再生装置与所述除湿装置通过管路连通形成供再生水流通的第二循环回路。
2.根据权利要求1所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,所述除湿再生单元还包括超声波雾化装置,所述超声波雾化装置与所述除湿装置连通,用于雾化除湿装置内装设的除湿溶液。
3.根据权利要求2所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,经所述超声波雾化装置作用后的除湿溶液产生小于10um的雾滴。
4.根据权利要求2所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,所述除湿溶液为溴化锂、氯化锂及氯化钙溶液中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,所述烟气冷却器与所述烟气再热器采用氟塑料换热器,所述氟塑料换热器采用换热光管。
6.根据权利要求1所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,所述脱硫系统还包括顺次连通至再生装置烟气进口的除尘器与锅炉;以及连通至烟气再热器的烟气出口的烟囱。
7.根据权利要求6所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,还包括串接至锅炉烟气出口的空预器,所述锅炉的输入空气与排出烟气在所述空预器内进行换热。
8.根据权利要求6所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,还包括布设于所述除尘器与所述再生装置之间管路上的送风机。
9.根据权利要求1所述的一种消除有色烟羽的脱硫系统,其特征在于,所述第一循环回路包括烟气冷却器旁通至烟气再热器的热媒管路以及烟气再热器旁通至烟气冷却器的冷媒管路,且所述冷媒管路上布设有循环水泵。
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