一种烟气处理系统及方法与流程

文档序号:16253381发布日期:2018-12-12 00:14阅读:368来源:国知局
一种烟气处理系统及方法与流程

本发明涉及锅炉烟气处理技术领域,具体涉及一种烟气处理系统。本发明还涉及一种基于该烟气处理系统的处理方法。

背景技术

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。

目前,我国燃煤发电机组脱硫系统通常采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,在湿法脱硫的烟气处理系统中,较高温度的烟气与脱硫水溶液充分接触,达到饱和湿气状态,可使烟气温度降低至45-55℃,这些低温饱和湿烟气直接经烟囱进入大气环境,遇冷凝结成微小液滴,从而产生“白色烟羽”,即白烟。

工艺中产生的白烟不利于烟气扩散,也容易形成二次污染,并对周围居民生活造成困扰;同时,60℃的饱和湿烟气含有水蒸汽量为0.1302kg/m3(烟气),90℃的饱和湿烟气含有水蒸汽量为0.4235kg/m3(烟气),水蒸汽的平均蒸发潜热焓约为2500kj/kg,因此饱和湿烟气含有大量的潜热,直接排放在大气中会造成潜热的浪费,不利于节能减排。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题,该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供一种烟气处理系统,包括:用于待处理烟气流通的烟囱(100)、用于待处理烟气流通的烟囱(100)、减湿塔、冷却换热器(500)和溶液再生单元;

所述减湿塔包括塔体、喷淋组件(102)、盛放有反应溶液的贮液池(101)、烟气均流和除雾器;

所述冷却换热器(500)的溶液入口与所述贮液池(101)的溶液出口相连通,其溶液出口与所述烟囱(100)内的喷淋组件(102)相连通;

所述溶液再生单元包括回热换热器(200)、溶液处理器(300)和余热回收器(400);所述回热换热器(200)的稀溶液入口与所述贮液池(101)的溶液出口相连通,其稀溶液出口与所述溶液处理器(300)的溶液入口相连通;所述回热换热器(200)的浓溶液入口与所述溶液处理器(300)的溶液出口相连通,其浓溶液出口与所述贮液池(101)的溶液回液口相连通;所述溶液处理器(300)内设置有换热管道,所述换热管道的管道入口与热蒸汽源相连通,其管道出口与凝结水箱相连通;所述余热回收器(400)的蒸汽入口与所述溶液处理器(300)的蒸汽出口相连通,其出液口与冷却塔补水口相连通。

进一步,所述冷却换热器(500)与所述贮液池(101)之间的连通管路上设置有喷淋泵(600),所述喷淋泵(600)的泵送方向为自所述贮液池(101)向所述冷却换热器(500)的方向。

进一步,所述余热回收器(400)与所述溶液处理器(300)之间的连通管路上设置有溶液泵(700),所述溶液泵(700)的泵送方向为自所述余热回收器(400)向所述冷却换热器(500)的方向。

进一步,所述冷却换热器(500)为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器;且/或,所述回热换热器(200)为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器。

进一步,所述减湿塔入口的烟气均流为气流导流装置。

进一步,所述溶液包括氯化锂溶液、溴化锂溶液或氯化钙溶液。

一种烟气处理方法,包括以下步骤:

s1:将反应溶液输送至冷却换热器(500),溶液在冷却换热器(500)中被降温至除湿温度后输送至烟囱(100)上部的喷淋组件(102);

s2:溶液经喷淋组件(102)雾化至预设粒度范围的液滴,液滴向下降落并与上升的烟气进行热质交换,溶液的浓度被由烟气中吸收的水分稀释,溶液的温度因吸收的水分而升高,溶液重新回流至贮液池(101),形成溶液喷淋吸湿循环回路;

s3:将反应溶液输送至回热换热器(200),在回热换热器(200)中被加热,温度提升后被输送至余热回收器(400),经过加热蒸汽进一步加热后,溶液蒸发出一部分水蒸汽而产生浓缩的高温溶液;

s4:将高温的浓溶液输送至回热换热器(200),在回热换热器(200)中被降温后输送至烟囱(100)的贮液池(101),形成溶液再生循环。

进一步,步骤s1中所喷淋的反应溶液的浓度为0%~40%,温度为0~50℃,液滴粒度为0.2mm~5mm,烟气在减湿区域的流速为0.5~15m/s。

进一步,在步骤s3中,反应溶液在余热回收器(400)所蒸发的水蒸汽进入回热换热器(200),在回热换热器(200)中凝结为水并输送至冷却塔。

进一步,在步骤s3中,余热回收器(400)所产生的水蒸汽温度为50~200℃,冷却换热器(500)的冷却介质的进口温度为0~50℃,回热换热器(200)高温端与低温端的温度为0~200℃。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,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他的附图。

图1为本发明所提供的烟气处理系统一种具体实施方式的结构框图;

图2为本发明所提供的烟气处理方法一种具体实施方式的流程图。

附图标记说明:

100-烟囱101-贮液池102-喷淋组件

200-回热换热器

300-溶液处理器

400-余热回收器

500-冷却换热器

600-喷淋泵

700-溶液泵

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的一种烟气处理系统,用于待处理烟气流通的烟囱(100)、减湿塔、冷却换热器(500)和溶液再生单元;

所述减湿塔包括塔体、喷淋组件(102)、盛放有反应溶液的贮液池(101)、烟气均流和除雾器。减湿塔作用就是降低烟气的含湿量,即利用溶液包括氯化锂溶液、溴化锂溶液或氯化钙溶液,吸收烟气中的水分。减湿塔包括填料式结构、喷淋空塔结构。减湿塔入口的烟气均流为气流导流装置,使得烟气在减湿塔内呈均匀向上流动,提高烟气热质交换的整体效果。

在已建烟囱的改造、新建烟囱的整体设计中,减湿塔可以利用烟囱内衬筒体作为塔体,由烟囱内衬筒体、喷淋组件、贮液池、烟气均流和除雾器(图中未示出)构成减湿塔,烟气均流和除雾器均布置在烟囱内衬筒体底部空间;在这种减湿塔的结构中,所述贮液池(101)设置于所述烟囱(100)内衬筒体的底部,所述贮液池(101)上方内衬筒体的内部设置有喷淋组件(102)。

在新建项目中,所述减湿塔可以独立于烟囱外,是一个独立的减湿塔。

所述冷却换热器(500)的溶液入口与所述贮液池(101)的溶液出口相连通,其溶液出口与所述烟囱(100)内的喷淋组件(102)相连通;所述冷却换热器与所述贮液池之间的连通管路上设置有喷淋泵,所述喷淋泵的泵送方向为自所述贮液池向所述冷却换热器的方向。所述冷却换热器为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器。

所述溶液再生单元包括回热换热器、溶液处理器和余热回收器;再生单元的作用有三个:一是将稀溶液浓缩为浓溶液,恢复吸湿功能;二是所产生水蒸汽可以作为热源,用于余热利用;三是回收了凝结水。

所述回热换热器的稀溶液入口与所述贮液池的溶液出口相连通,其稀溶液出口与所述溶液处理器的溶液入口相连通;所述回热换热器的浓溶液入口与所述溶液处理器的溶液出口相连通,其浓溶液出口与所述贮液池的溶液回液口相连通;

所述溶液处理器内设置有换热管道,所述换热管道的管道入口与热蒸汽源相连通,其管道出口与凝结水箱相连通;溶液处理器的作用就是将稀溶液加热,蒸发出水分,其结构相当于蒸馏工艺的再沸器,或者相当于吸收式制冷机的发生器,属于换热器结构。

所述余热回收器的蒸汽入口与所述溶液处理器的蒸汽出口相连通,其出液口与冷却塔补水口相连通。所述余热回收器与所述溶液处理器之间的连通管路上设置有溶液泵,所述溶液泵的泵送方向为自所述余热回收器向所述冷却换热器的方向。所述回热换热器为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器。

在工作过程中,贮液池中的反应溶液分成并列的两个支路,其中一个支路中的反应溶液由喷淋泵输送至冷却换热器,反应溶液与冷却介质在冷却换热器内进行热交换,反应溶液的温度得以降低,从而降低了反应溶液的水蒸汽饱和分压力,反应溶液经降温后返回烟囱并输送至喷淋组件,在喷淋组件中被雾化为液滴,液滴由上至下流动的过程中与向上流动的烟气进行热质交换,以降低烟气的湿度和温度,完成吸湿溶液的循环过程,水蒸汽释放的潜热和烟气的显热由反应溶液吸收,反应溶液的浓度降低,温度升高,高温低浓度的溶液返回贮液池。

贮液池中的反应溶液分成的另一个支路由喷淋泵输送至回热换热器,此时,一部分稀溶液留在回热换热器内,另一部分稀溶液进入溶液处理器中,在溶液处理器中,稀溶液经高温蒸汽加热,溶液中的部分水蒸汽蒸发并经蒸汽出口进入余热回收器,剩下的反应溶液浓度增大,温度提高,由此产生的高浓度高温溶液由溶液泵输送至回热换热器,在回热换热器该高浓度高温溶液与剩余的稀溶液交换热量,使得稀溶液温度得到提升,浓溶液温度被降低,混合后的反应溶液最终输送至贮液池,完成反应溶液的再生循环。

经蒸汽出口进入余热回收器内的蒸汽经冷却介质降温凝结为水,释放其潜热,以实现烟气余热的提取了利用。

这样,该烟气处理系统实现了烟气除湿,避免了排烟产生的白烟现象,同时,实现了烟气余热的提取,避免了烟气热量的浪费;并且,该烟气处理系统可对反应溶液的浓度进行循环调节,以保证反应溶液始终处于较为合适的浓度范围内,保证了烟气处理效率和效果。

请参考图1,图1为本发明所提供的烟气处理系统一种具体实施方式的结构框图。

在一种具体实施方式中,本发明提供的烟气处理系统包括用于待处理烟气流通的烟囱100、盛放有反应溶液的贮液池101,和溶液再生单元,所述贮液池101设置于所述烟囱100的底部,所述贮液池101上方设置有喷淋组件102;其中,所述溶液再生单元包括回热换热器200、溶液处理器300和余热回收器400;所述回热换热器200的稀溶液入口与所述贮液池101的溶液出口相连通,其稀溶液出口与所述溶液处理器300的溶液入口相连通;所述回热换热器200的浓溶液入口与所述溶液处理器300的溶液出口相连通,其浓溶液出口与所述贮液池101的溶液回液口相连通;所述溶液处理器300内设置有换热管道,所述换热管道的管道入口与热蒸汽源相连通,其管道出口与凝结水箱相连通;所述余热回收器400的蒸汽入口与所述溶液处理器300的蒸汽出口相连通,其出液口与冷却塔补水口相连通,以便在提取到烟气的热量后用于向热力发电厂系统边界外或者热力发电厂系统边界内提供热量需求。

该反应系统还包括冷却换热器500,所述冷却换热器500的溶液入口与所述贮液池101的溶液出口相连通,其溶液出口与所述烟囱100内的喷淋组件102相连通。这样,经过该冷却换热器500可将贮液池101内的高温反应溶液的温度降低,以保证喷淋组件102喷出的反应溶液与烟气的热交换过程得以顺利进行。

为了提高溶液的流通动力,所述冷却换热器500与所述贮液池101之间的连通管路上设置有喷淋泵600,所述喷淋泵600的泵送方向为自所述贮液池101向所述冷却换热器500的方向。同样的,所述余热回收器400与所述溶液处理器300之间的连通管路上设置有溶液泵700,所述溶液泵700的泵送方向为自所述余热回收器400向所述冷却换热器500的方向。

具体地,所述冷却换热器500为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器;且/或,所述回热换热器200为套管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器或热管式换热器。

在工作过程中,贮液池101中的反应溶液分成并列的两个支路,其中一个支路中的反应溶液由喷淋泵600输送至冷却换热器500,反应溶液与冷却介质在冷却换热器500内进行热交换,反应溶液的温度得以降低,从而降低了反应溶液的水蒸汽饱和分压力,反应溶液经降温后返回烟囱100并输送至喷淋组件102,在喷淋组件102中被雾化为液滴,液滴由上至下流动的过程中与向上流动的烟气进行热质交换,以降低烟气的湿度和温度,完成吸湿溶液的循环过程,水蒸汽释放的潜热和烟气的显热由反应溶液吸收,反应溶液的浓度降低,温度升高,高温低浓度的溶液返回贮液池101。

贮液池101中的反应溶液分成的另一个支路由喷淋泵600输送至回热换热器200,此时,一部分稀溶液留在回热换热器200内,另一部分稀溶液进入溶液处理器300中,在溶液处理器300中,稀溶液经高温蒸汽加热,溶液中的部分水蒸汽蒸发并经蒸汽出口进入余热回收器400,剩下的反应溶液浓度增大,温度提高,由此产生的高浓度高温溶液由溶液泵700输送至回热换热器200,在回热换热器200该高浓度高温溶液与剩余的稀溶液交换热量,使得稀溶液温度得到提升,浓溶液温度被降低,混合后的反应溶液最终输送至贮液池101,完成反应溶液的再生循环。

经蒸汽出口进入余热回收器400内的蒸汽经冷却介质降温凝结为水,释放其潜热,以实现烟气余热的提取了利用。

这样,该烟气处理系统实现了烟气除湿,避免了排烟产生的白烟现象,同时,实现了烟气余热的提取,避免了烟气热量的浪费;并且,该烟气处理系统可对反应溶液的浓度进行循环调节,以保证反应溶液始终处于较为合适的浓度范围内,保证了烟气处理效率和效果。

除了上述烟气处理系统,本发明还提供一种基于该烟气处理系统的烟气处理方法,如图2所示,该方法包括以下步骤:

s1:将反应溶液输送至冷却换热器500,溶液在冷却换热器500中被降温至除湿温度后输送至烟囱100上部的喷淋组件102;

s2:溶液经喷淋组件102雾化至预设粒度范围的液滴,液滴向下降落并与上升的烟气进行热质交换,溶液的浓度被由烟气中吸收的水分稀释,溶液的温度因吸收的水分而升高,溶液重新回流至贮液池101,形成溶液喷淋吸湿循环回路;

s3:将反应溶液输送至回热换热器200,在回热换热器200中被加热,温度提升后被输送至余热回收器400,经过加热蒸汽进一步加热后,溶液蒸发出一部分水蒸汽而产生浓缩的高温溶液;

s4:将高温的浓溶液输送至回热换热器200,在回热换热器200中被降温后输送至烟囱100的贮液池101,形成溶液再生循环。

进一步地,在步骤s3中,反应溶液在余热回收器400所蒸发的水蒸汽进入回热换热器200,在回热换热器200中凝结为水并输送至冷却塔。

具体地,上述反应溶液可以为氯化锂溶液、溴化锂溶液或氯化钙溶液中的一种或至少两种的混合溶液;步骤s1中所喷淋的反应溶液的浓度为0%~40%,温度为0~50℃,液滴粒度为0.2mm~5.0mm,烟气在减湿区域的流速为0.5~15m/s。

进一步地,在步骤s3中,余热回收器400所产生的水蒸汽温度为50~200℃,冷却换热器500的冷却介质的进口温度为0~50℃,回热换热器200的作为高温溶液与低温溶液之间热量交换,降低溶液处理器的热量需求,提高溶液处理器的效率。传热是由高温流体介质向低温流体介质传递,回热换热器200的高温溶液的一个进口和一个出口都被称为高温端,同样,其低温溶液的一个进口和一个出口被称为低温端。将高温端或低温端的流体温差范围设为0~200℃,也可以将高温端和低温端的流体温差范围都设为0~200℃。

在该烟气处理方法中,减湿塔被安装在烟囱100的底部,反应溶液在烟囱100底部的贮液池101内存储,由喷淋泵600输送至两个管路,其中一个管路将反应溶液输送至冷却换热器500,反应溶液在冷却换热器500中被降温至除湿温度后输送至烟囱100上部的喷淋组件102,反应溶液经喷淋组件102雾化为合适的粒度范围的液滴,液滴向下降落并与上升的烟气进行热质交换,反应溶液的浓度被由烟气中吸收的水分稀释,溶液的温度因吸收的水分而升高,溶液重新回流至贮液池101,形成溶液喷淋吸湿循环回路。

贮液池101的溶液由喷淋泵600输送沿另一个管路至回热换热器200,在回热换热器200中被加热,温度提升后被输送至溶液处理器300,经过加热蒸汽进一步加热,溶液蒸发出一部分水蒸汽而产生浓缩的高温的溶液,高温的浓溶液由溶液泵700输送至回热换热器200,在回热换热器200中被降温后输送至烟囱100的贮液池101,形成溶液再生循环。

反应溶液在溶液处理器300中所蒸发的水蒸汽进入余热回收器400,在余热回收器400中凝结为水,被输送至冷却水的补水,给予水回收,同时水蒸汽凝结放热用于加热供热回水,从而形成了烟气的潜热回收,其与冷却换热器500的吸收的显热构成了烟气的全热回收系统。

这样,该烟气处理方法实现了烟气除湿,避免了排烟产生的白烟现象,同时,实现了烟气余热的提取,避免了烟气热量的浪费;并且,该烟气处理系统可对反应溶液的浓度进行循环调节,以保证反应溶液始终处于较为合适的浓度范围内,保证了烟气处理效率和效果。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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