TWM558661U - 濕法脫硫的煙氣消白系統 - Google Patents

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Abstract

一種濕法脫硫的煙氣消白系統，係涉及煙氣脫硫以及煙氣消白煙製程 系統及方法，包括煙氣降溫換熱器、配備漿液冷卻器的脫硫塔、煙氣升溫換熱器及熱媒水循環系統；在煙氣降溫換熱器中，熱媒水回收煙氣的餘熱並降低煙氣溫度，煙氣降溫後可提高除塵與脫硫效率；在漿液冷卻器中，脫硫漿液被冷卻降溫，降溫後的漿液用於煙氣的濕除、脫硫；在煙氣升溫換熱器中，回收了煙氣餘熱的熱媒水對脫硫後煙氣進行升溫加熱，增加過熱度；本新型提高脫硫效率的同時消除了煙氣白煙，並降低了整個脫硫製程系統的投資。

Description

濕法脫硫的煙氣消白系統
本新型涉及煙氣脫硫應用領域，尤其涉及一種濕法脫硫的煙氣消白系統。
隨著中國國家環境保護部頒佈的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13226-2011)的實施，要求燃煤鍋爐煙塵排放標準達到30mg/Nm3，SO2含量按新建與現有電廠區分控制在100mg/m3、200mg/m3，今後重點地區煙塵與SO2排放量控制在20mg/m3、50mg/m3。越來越嚴格的大氣污染物排放標準，迫使燃煤電廠及其他燃煤鍋爐企業需要對煙氣排放系統進行改造，以滿足超淨排放要求。
燃煤鍋爐以煤炭作為能源，在生產過程中產生大量粉塵、二氧化硫、三氧化硫及氮氧化物，目前，燃煤鍋爐普遍採用石灰石-石膏濕法技術進行煙氣脫硫處理。
然而，採用石灰石-石膏濕法技術脫硫後的煙氣仍存在以下問題：
(1)脫硫後，煙氣中仍含有一定量的二氧化硫、三氧化硫，與析出的冷凝水形成硫酸和亞硫酸，對煙道與煙囪產生腐蝕。
(2)脫硫煙氣出口含濕量大，夾帶石膏顆粒，排放過程中，煙氣溫度降低，煙氣中的水析出，在煙囪周邊形成「石膏雨」、「白霧」等現象，造成不必要的經濟損失和環境問題。
近年來，為了解決上述問題，在脫硫塔與煙囪之間煙氣升溫換熱器，透過提升煙氣溫度來解決煙氣中水氣凝結產生的腐蝕與「石膏雨」問題，但效果都不太好，主要是因為：(1)實際含硫排放物總量沒有降低，對環境的污染沒有改觀；(2)煙氣攜帶的石膏固體顆粒，造成煙氣升溫換熱器堵塞；(3)為避免煙氣中水氣凝結，需要大幅提升煙氣溫度，造成煙氣升溫換熱器熱負荷巨大；(4)煙氣升溫換熱器體積龐大，而現有裝置空間有限，改造成本高。
在脫硫過程中，漿液溫度對脫硫效率有較大影響，漿液溫度越低，二氧化硫在漿液中的溶解度越大，總傳質係數也越大，即脫硫效率越高。降低脫硫漿液的溫度，可以有效降低脫硫出口煙氣溫度，減少脫硫漿液的噴淋量，進一步減少煙氣含濕量和夾帶的石膏固體顆粒。同時，由於煙氣含濕量降低，煙氣升溫換熱器的熱負荷大幅降低，可以大幅減小設備體積，控制改造成本。
與此同時，借助熱媒，在煙氣降溫換熱器中利用脫硫前的煙氣加熱熱媒，在煙氣升溫換熱器再中利用熱媒加熱脫硫後的煙氣，實現熱能迴圈利用。
基於上述原理，本新型採用降低脫硫漿液溫度聯合煙氣-熱媒迴圈換熱的方式，一方面透過脫硫效率提升來減少脫硫後煙氣中二氧化硫含量、透過降低脫硫漿液耗量減少煙氣中漿液夾帶量、透過降低煙氣溫度降低脫硫後煙氣的含濕量，利用脫硫前煙氣的熱能加熱脫硫後的煙氣，避免煙氣中水氣的析出，進而實現在超淨排放的基礎上消除「白霧」、「石膏雨」等問題，並減少煙氣升溫換熱器熱負荷，減小換熱器體積與改造成本。同時，本新型利用直通道煙氣換熱器與直通道脫硫漿液換熱器進一步降低換熱器體積，提升系統的整體可靠性與經濟性。
綜上，本新型具有如下創新性：(1)透過降低脫硫漿液溫度，提升脫硫效率；(2)透過降低脫硫後煙氣溫度，降低脫硫後煙氣含濕量；(3)脫硫效率提高，脫硫漿液的耗量下降；(4)降低脫硫後煙氣石膏顆粒夾帶量；(5)利用脫硫前煙氣熱量提升脫硫後煙氣溫度；(6)煙氣升溫換熱器熱負荷小，體積小，改造成本低。
本新型是透過以下技術方案予以實現：一種濕法脫硫的煙氣消白系統，其包括：煙氣依次通過的煙氣降溫換熱器、脫硫塔、煙氣升溫換熱器及煙囪，其中： 煙氣降溫換熱器與煙氣升溫換熱器之間設有熱媒水迴圈迴路，煙氣降溫換熱器的冷源媒介通道通過熱媒水，煙氣降溫換熱器的熱源媒介通道通過煙氣；煙氣升溫換熱器的熱源媒介通道通過熱媒水，煙氣升溫換熱器的冷源媒介通道通過脫硫塔排出的煙氣，煙氣升溫換熱器排出的煙氣通入煙囪並排出；脫硫塔包括：煙氣入口，煙氣出口，設於底部的漿液儲存池及設於上部的多層漿液噴淋裝置，煙氣入口設於漿液儲存池及多層漿液噴淋裝置之間，煙氣降溫換熱器的煙氣從煙氣入口進入脫硫塔，煙氣出口設於多層漿液噴淋裝置上方，漿液儲存池側壁與多層漿液噴淋裝置之間設有多條漿液噴淋管路，多條漿液噴淋管路的入口設置在漿液儲存池底部，多條漿液噴淋管路的出口沿脫硫塔依次向上排列，其中對應出口在最上端的漿液噴淋管路上設有漿液換熱器，漿液換熱器的冷源媒介通道通過冷媒介，對通入漿液換熱器的熱源媒介通的漿液噴淋管路中的漿液降溫。
熱媒水迴圈迴路在煙氣升溫換熱器前端設有為熱媒水補熱的加熱器。
熱媒水迴圈迴路在煙氣降溫換熱器後端設有為熱媒水降溫的取熱器。
熱媒水迴圈迴路中設有迴圈泵及定壓補水系統。
漿液換熱器、煙氣降溫換熱器、煙氣升溫換熱器均為直通道板式結構換熱器，直通道板式結構換熱器的傳熱元件為波紋板片，波紋板片的漿液側波紋深度小於漿液側板間流道。
一種濕法脫硫的煙氣消白方法，包括以下步驟： (1)將煙氣通入煙氣降溫換熱器，煙氣降溫換熱器為熱媒水加熱，同時為煙氣降溫；(2)將步驟(1)中降溫後的煙氣通入脫硫塔中，脫硫塔中的脫硫漿液換熱器將脫硫漿液冷卻，冷卻後的脫硫漿液與降溫後的煙氣進行接觸反應，實現煙氣的低溫脫硫與除濕過程；(3)將步驟(2)中脫硫與除濕後的煙氣通入煙氣升溫換熱器，煙氣升溫換熱器利用步驟(1)中的升溫後的熱媒水為煙氣升溫，實現煙氣消白，並將升溫後後煙氣通過煙囪排出，換熱後的熱媒水溫度降低，將其導入煙氣降溫換熱器中為煙氣降溫；本新型的有益效果是：本新型透過增設漿液換熱器，降低漿液溫度提高脫硫效率，增設低溫段煙氣換熱器、煙氣降溫換熱器，提高排煙溫度，實現如下有益效果：
(1)漿液溫度越低，煙氣脫硫效果越好，因此，降低脫硫漿液溫度可以大幅提升其脫硫效率；
(2)降低漿液溫度，可以減少煙氣攜帶的飽和蒸汽與液態水含量；
(3)減少煙氣中的石膏顆粒含量，降低煙氣換熱器堵塞的風險；
(4)煙氣中減少的水汽夾帶凝結後沉降至脫硫塔下部的漿液池，一方面減少了脫硫漿液的水消耗量，另一方面對煙氣中的粉塵起到洗滌淨化作用，有效降低了排煙中的粉塵含量。
(5)降低煙氣含濕量、石膏顆粒及粉塵，從根本上消除「石膏雨」；
(6)煙氣升溫換熱器提升較小的溫度就能滿足環保要求，相應煙氣降溫換熱器熱負荷也降低，減小占地面積，降低成本。
(7)脫硫前煙氣的熱量通過煙氣降溫換熱器進行了回收並通過煙氣升溫換熱器用於加熱脫硫後煙氣，實現煙氣餘熱的有效回收再利用，節能又環保。
(8)採用直通道板式結構漿液換熱器和煙氣換熱器，在保證傳熱的前提下能有效防止漿液與煙氣在換熱器內發生堵塞。
1‧‧‧脫硫塔
2‧‧‧漿液儲存池
3‧‧‧漿液噴淋裝置
4‧‧‧漿液換熱器
5‧‧‧漿液迴圈泵
6‧‧‧煙氣降溫換熱器
7‧‧‧迴圈泵
8‧‧‧定壓補水系統
9‧‧‧煙氣升溫換熱器
10‧‧‧煙囪
11‧‧‧加熱器
12‧‧‧取熱器
A‧‧‧原煙氣
B‧‧‧淨煙氣
C‧‧‧冷卻水
D‧‧‧加熱媒介
E‧‧‧取熱媒介
第1圖是本新型的連接結構示意圖。
第2圖、第3圖、第4圖分別是本新型的三種較佳實施例的連接結構示意圖。
為了使本技術領域的技術人員更好地理解本新型的技術方案，下面結合附圖和最佳實施例對本新型作進一步的詳細說明。
如第1圖所示，本新型包括煙氣依次通過的煙氣降溫換熱器6、脫硫塔1、煙氣升溫換熱器9及煙囪10，其中：煙氣降溫換熱器6與煙氣升溫換熱器9之間設有熱媒水迴圈迴路，煙氣降溫換熱器6的冷源媒介通道通過熱媒水，煙氣降溫換熱器6的熱源媒介通道通過煙氣；煙氣升溫換熱器9的熱源媒介通道通過熱媒水，煙氣升溫換熱 器9的冷源媒介通道通過脫硫塔1排出的煙氣，煙氣升溫換熱器9排出的煙氣通入煙囪10並排出；脫硫塔1包括：煙氣入口，煙氣出口，設於底部的漿液儲存池2及設於上部的多層漿液噴淋裝置3，煙氣入口設於漿液儲存池2及多層漿液噴淋裝置3之間，通過煙氣降溫換熱器6的煙氣從煙氣入口進入脫硫塔1，煙氣出口設於多層漿液噴淋裝置3上方；漿液儲存池2側壁與多層漿液噴淋裝置3之間設有多條漿液噴淋管路，多條漿液噴淋管路的入口設置在漿液儲存池2底部，多條漿液噴淋管路的出口沿脫硫塔1依次向上排列，其中對應出口在最上端的漿液噴淋管路上設有漿液換熱器4，漿液換熱器4的冷源媒介通道通過冷媒介，對通入漿液換熱器4的熱源媒介通的漿液噴淋管路中的漿液降溫。
脫硫塔1中的漿液流向為：漿液儲存池2中的漿液通過多條漿液噴淋管路輸送到脫硫塔1上部的多層漿液噴淋裝置3，噴淋出的漿液對煙氣脫硫，同時漿液流回到漿液儲存池2。
漿液換熱器4設於出口在最上端的漿液噴淋管路內，並對其中流過的漿液換熱降溫，將餘熱匯出並加以回收利用；冷卻的漿液直接與最頂層的煙氣接觸，由於其溫度較低，傳熱傳質效果增強，脫硫效果大幅提高，減小排放煙氣中的水汽夾帶及含硫量。
較佳的，漿液換熱器4、煙氣降溫換熱器6、煙氣升溫換熱器9均選用直通道板式結構換熱器。直通道板式結構換熱器的傳熱元件為波紋板片，板片組疊後在漿液側或煙氣側形成無觸點板式直通流道。可以徹底地解決顆粒物堵塞和積垢問題。
實際運行過程中煙氣降溫換熱器6將煙氣溫度降低至90℃左右，由漿液迴圈泵5驅動的迴圈漿液通過漿液換熱器4與迴圈冷媒介換熱，漿液換熱器4將漿液回收的餘熱加以回收利用；冷卻的漿液直接與最頂層降溫後的煙氣接觸，由於兩者溫度都較低，傳熱傳質效果增強，脫硫效果大幅提高，減小排放煙氣中的水汽夾帶及含硫量。由熱媒水迴圈泵7驅動的熱媒水迴圈管路將煙氣降溫換熱器6回收的熱源傳遞到煙氣升溫換熱器9，提升煙囪10入口的煙氣溫度，降低其相對濕度，從根本上消除「石膏雨」等環境問題。
本新型的其中一種實施例如第2圖所示，將加熱器11設置於煙氣降溫換熱器6出口與煙氣升溫換熱器9入口之間的熱媒水迴圈管路上。
設置蒸汽加熱器11的主要目的是補充系統煙囪10入口煙氣溫度提升不夠造成的熱負荷缺失，系統開車及低負荷運行時可以使用低壓蒸汽補充熱負荷。
本新型的其中一種實施例如第3圖所示，將取熱器12設置於煙氣降溫換熱器6出口與煙氣升溫換熱器9入口之間的熱媒水迴圈管路上。
設置取熱器12的目的是鍋爐高負荷運行時，利用取熱器12將煙氣降溫換熱器6富於的熱負荷用於預熱鍋爐凝水或加熱暖風器上。
另外，實際生產中，煙氣降溫換熱器6出口與煙氣升溫換熱器9入口之間的熱媒水迴圈管路上可以同時設置蒸汽加熱器11與取熱器12。根據實際情況決定兩者的相對位置，依據控制系統自動開啟或關閉蒸汽加熱器11與取熱器12，達到系統熱平衡。本新型的另一種實施例如第4圖所示，即為在熱媒水迴圈管路上同時設置兩者的情況。
本例中的取熱器12及加熱器11仍可以採用換熱器，加熱器11中透過補熱媒介E作為熱源為熱媒水升溫；取熱器12中透過取熱媒介E作為冷源為熱媒水降溫；在煙氣降溫換熱器6中，熱媒水回收煙氣的餘熱並降低煙氣溫度，煙氣降溫後可提高除塵與脫硫效率；在漿液冷卻器中，脫硫漿液被冷卻降溫，降溫後的漿液用於煙氣的濕除、脫硫；在煙氣升溫換熱器9中，回收了煙氣餘熱的熱媒水對脫硫後煙氣進行升溫加熱，增加過熱度；本新型首先利用熱媒水，通過降低煙氣溫度，提高了煙氣除塵和濕法脫硫效率，其次，利用漿液冷卻器冷卻漿液溫度，減少了煙氣脫硫過程中水耗量與脫硫漿液耗量，在提高煙氣脫硫效率的同時降低了煙氣含濕量，進而減少了煙氣升溫換熱器9的熱負荷，再次，利用熱媒水，通過煙氣升溫換熱器9對脫硫後煙氣進行升溫加熱，進而實現煙氣脫硫消白的目的，與傳統的煙氣濕法脫硫製程系統相比，本新型提高脫硫效率的同時消除了煙氣白煙，並降低了整個脫硫製程系統的投資。
以上所述僅是本新型的較佳實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本新型的申請專利範圍。

Claims (5)

  1. 一種濕法脫硫的煙氣消白系統，其包括：一煙氣降溫換熱器；一脫硫塔，係配備一漿液換熱器；一煙氣升溫換熱器；及一煙囪，係使煙氣依次通過該煙氣降溫換熱器、該脫硫塔、該煙氣升溫換熱器及該煙囪，其中，該煙氣降溫換熱器與該煙氣升溫換熱器之間設有一熱媒水迴圈迴路，該煙氣降溫換熱器的一冷源媒介通道係通過一熱媒水，該煙氣降溫換熱器的一熱源媒介通道係通過該煙氣；該煙氣升溫換熱器的該熱源媒介通道係通過該熱媒水，該煙氣升溫換熱器的該冷源媒介通道係通過脫硫塔排出的該煙氣，該煙氣升溫換熱器排出的該煙氣通入該煙囪並排出；該脫硫塔包括一煙氣入口、一煙氣出口，設於底部的一漿液儲存池及設於上部的一多層漿液噴淋裝置，該煙氣入口設於該漿液儲存池及該多層漿液噴淋裝置之間，通過該煙氣降溫換熱器的煙氣從該煙氣入口進入該脫硫塔，該煙氣出口設於該多層漿液噴淋裝置上方，該漿液儲存池側壁與該多層漿液噴淋裝置之間設有複數條漿液噴淋管路，該複數條漿液噴淋管路的入口設置在該漿液儲存池底部，該複數條漿液噴淋管路的出口沿該脫硫塔依次向上排列，其中對應該煙氣出口在最上端的該漿液噴淋管路上設有該漿液換熱器，該漿液換熱器的一冷源媒介通道係透過冷媒介，對通入該漿液換熱器的一熱源媒介中的該漿液噴淋管路中的漿液降溫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之濕法脫硫的煙氣消白系統，其中，該熱媒水迴圈迴路在該煙氣升溫換熱器前端設有為該熱媒水補熱的一加熱器。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之濕法脫硫的煙氣消白系統，其中，該熱媒水迴圈迴路在該煙氣降溫換熱器後端設有為該熱媒水降溫的一取熱器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之濕法脫硫的煙氣消白系統，其中，該熱媒水迴圈迴路中設有一迴圈泵及一定壓補水系統。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之濕法脫硫的煙氣消白系統，其中，該漿液換熱器、該煙氣降溫換熱器、該煙氣升溫換熱器均為一直通道板式結構換熱器，該直通道板式結構換熱器的傳熱元件為一波紋板片，該波紋板片的該漿液側之波紋深度小於該漿液側板間流道。
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