一种抗露点腐蚀的烟气凝结水处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种凝结水处理装置，特别是一种抗露点腐蚀的烟气凝结水处理装置。


背景技术：

2.当燃料含硫化合物时，烟气中会产生二氧化硫、三氧化硫等酸性气体。特别是三氧化硫容易和烟气中水蒸气结合，生成硫酸雾滴，凝结在换热器表面，产生严重的腐蚀——称为硫酸露点腐蚀，或简称露点腐蚀。民用或工业用燃气的烟气中，三氧化硫的含量不同，发生硫酸凝露、并且产生露点腐蚀的温度始于102℃-150℃及以下的温度区域，并且腐蚀的温度区域一直延续到大量水蒸气凝结的温度（对天然气而言大约58℃），即：当烟气降温至凝结温度时，会产生大量的凝结水，若烟气中的酸性气体较多，也会导致形成的凝结水呈酸性，由于硫酸在一定浓度、温度下，可严重腐蚀不锈钢；在硫酸凝露最初出现的区域，因为硫酸浓度最高，温度高，腐蚀最严重，可导致换热设备穿孔、失效，使用寿命严重缩短。因此，就必须将酸稀释到不具腐蚀性的浓度（ph大于4）。
3.即使燃料完全脱硫，避免硫酸露点腐蚀。但在燃烧的高温下，氧气和氮气可产生氮氧化物，其中部分为二氧化氮。二氧化氮遇水可产生硝酸。因此，烟气中氮氧化物和水蒸气可以产生硝酸凝露。硝酸凝露产生的腐蚀称为硝酸露点腐蚀。民用或工业用燃气的烟气中，氮氧化物产生露点腐蚀的温度一般在70℃左右，并且腐蚀区域一直延续到大量水蒸气凝结的温度（对天然气而言大约58℃），此后大量水蒸气凝结产生的凝结水也容易具备腐蚀性浓度。由于硝酸可严重腐蚀铜等金属材料，而铜离子可促进不锈钢腐蚀，硝酸凝露对铜钎焊的不锈钢板式热交换器损害严重。
4.虽然可以采用用水喷淋烟气的直接接触式方式，回收烟气中低温余热，并且一般不至于腐蚀采用不锈钢等耐蚀材料制造的换热器。但由于水吸收了烟气中烟尘、硫氧化物、氮氧化物，导致水质改变，不能直接作为生活用热水。并且水中含有微量的酸性物质，会缓慢的腐蚀利用这些热水的设备，如：采暖的管路和散热片，热泵的蒸发器换热管等。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种设备使用寿命长，能源利用率高的抗露点腐蚀的烟气凝结水处理装置。
6.本实用新型的技术方案是：一种抗露点腐蚀的烟气凝结水处理装置，包括依次连接的烟气喷淋单元、烟气换热单元、凝结水收集池、加药单元和控制单元，所述凝结水收集池还与烟气喷淋单元连接；所述凝结水收集池内设有用于检测凝结水ph值的ph检测传感器；所述ph检测传感器连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接加药单元。
7.进一步，所述加药单元包括加药泵和碱性药液存储容器，所述碱性药液存储容器经加药泵与凝结水收集池管道连接；所述控制单元的输出端连接加药泵。
8.进一步，所述烟气换热单元包括换热器本体，换热器本体上设有冷水入口、热水出
口、烟气出口和凝结水出口，所述凝结水出口与凝结水收集池连通。
9.进一步，所述烟气喷淋单元包括烟气入口通道，烟气入口通道上设有烟气进口，烟气入口通道内设有喷淋管。
10.进一步，所述喷淋管的下方设有集水盘。
11.进一步，所述集水盘的出口经回水管连接凝结水收集池。
12.进一步，所述凝结水收集池的预定高度设有凝结水溢流口，底部设有排污口，一侧端设有加药口。
13.进一步，所述凝结水收集池的出水口连接凝结水循环管，凝结水循环管经循环泵连接喷淋管。
14.进一步，所述凝结水收集池单独设置；或者烟气换热单元的后侧设有烟气输出通道，所述凝结水收集池设于烟气输出通道内。
15.本实用新型的有益效果：一方面，能够实时检测凝结水的ph值，一旦呈酸性，则会通过加药单元加入碱性药剂，以提高凝结水的碱性，从而防止设备发生腐蚀，提高设备的使用寿命；另一方面，能够使较高温度的烟气在换热之前，先通过喷淋产生部分汽化，快速降低烟气温度，并且余下水雾会吸收其中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀，然后再充分利用烟气的热量，提高烟气的能源利用率。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
17.附图标识说明：
18.1.凝结水收集池；2.加药泵；3.碱性药液储罐；4.烟气进口；5.喷淋管；6.换热器本体；7.烟气出口；8.集水盘；9.回水管；10.凝结水循环管；11.循环泵。
具体实施方式
19.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
20.如图1所示：一种抗露点腐蚀的烟气凝结水处理装置，包括依次连接的烟气喷淋单元、烟气换热单元、凝结水收集池1、加药单元和控制单元，凝结水收集池1还与烟气喷淋单元连接；所述凝结水收集池1内设有用于检测凝结水ph值的ph检测传感器；所述ph检测传感器连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接加药单元。
21.上述方案具有以下优点：（1）如果烟气中所含的酸性气体较多，导致凝结水酸性可能具有腐蚀性，如ph小于5等情况，通过设置ph检测传感器，能够将所检测到的凝结水的ph值发送给控制单元，再由控制单元判断是否加药，若加药，则控制加药单元向凝结水收集池中加入碱性药剂，以提高凝结水的碱性，从而防止设备发生腐蚀。（2）通过设置烟气喷淋单元和烟气换热单元，能够使较高温度的烟气在换热之前，先通过喷淋产生部分汽化，快速降低烟气温度，并且余下水雾会吸收其中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀；而未被汽化的烟气则进入烟气换热单元参与热交换，充分利用烟气的热量，提高烟气的能源利用率。
22.本实施例中，加药单元包括加药泵2和碱性药液储罐3，碱性药液储罐3经加药泵2与凝结水收集池1管道连接；控制单元的输出端连接加药泵2。其中，加药泵2为小型药泵，能够将碱性药液储罐3中的药剂泵送给凝结水收集池1，提高其碱性。通常控制在ph6~8.5，使凝结水保持在中性到弱碱性范围，既可以更好的中和酸性，避免腐蚀；也可以吸收硫氧化物和氮氧化物，有利于降低烟气中有害成分，并且符合排水标准允许的ph值。本实施例的碱性药液包括不限于氨水、碳酸铵、碳酸钠、氢氧化钠。
23.本实施例中，控制单元包括控制器，ph检测传感器连接控制单元的输入端，控制器的输出端连接加药泵2。
24.本实施例中，烟气喷淋单元包括烟气入口通道，烟气入口通道上设有烟气进口4，烟气入口通道内设有喷淋管5，喷淋管5上设有多个喷嘴。烟气换热单元包括换热器本体6，换热器本体上设有冷水入口、热水出口、烟气出口7和凝结水出口，所述凝结水出口与凝结水收集池1连通。当换热器本体6内通入冷水后，与高温烟气进行热交换，冷水升温后变成热水，从热水出口输出，高温烟气降温后，由于燃料燃烧时，其中的氢元素会产生大量的水蒸气，如16kg甲烷完全燃烧可产生36kg水，当烟气温度降低至58℃以下时，烟气会产生大量凝结水。因此，降温后的烟气会有一部分产生凝结水，进入凝结水收集池1，另一部分则形成低温烟气，从烟气出口7输出。
25.其中，烟气出口7和凝结水出口可共用一个出口，也可分别设置。烟气出口7可以是通道结构，也可以是一个单独的出口。本实施例优选为通道结构，还可将凝结水收集池置于该通道内。
26.虽然在热烟气中喷水雾会降低烟气温度，相当于降低烟气预热品位，也降低了换热器本体中水的温差，可能影响换热器本体出热水的温度。但实际上，富含饱和水蒸气的烟气，在换热器本体中，遇冷会迅速凝结，水蒸气凝结的换热系数远高于烟气强制对流换热。因此，总体的换热能力反而加强，不会导致热水温度降低。大量水汽凝结水相当于微酸性的软化水，可以连续冲洗换热器本体积灰，确保换热效率稳定。
27.本实施例中，喷淋管5的下方设有集水盘8，集水盘8的出口经回水管9连接凝结水收集池1。凝结水循环需要维持较大的流量，以确保水预热汽化后，有较多的水雾存在；通过设置集水盘8存水以及设置回水管9回水，能够使这些存水起到水封作用，避免烟气绕过换热器本体。
28.本实施例中，凝结水收集池1的预定高度设有凝结水溢流口，底部设有排污口，一侧设有加药口；凝结水收集池1的出水口连接凝结水循环管10，凝结水循环管10经循环泵11连接喷淋管5。在系统运行最初或者清洗排污后，凝结水收集池1可放入自来水便于循环，运行后，烟气产生足够的凝结水维持水位。由于烟气会不断地产生水，通过设置凝结水溢流口，当凝结水收集池内的凝结水高于凝结水溢流口时，多余的凝结水会从凝结水溢流口中排出，从而防止凝结水收集池内的凝结水积存过满。当凝结水收集池内的水量较少且不需要使用时，可通过排污口将剩余的凝结水排出。当水量少时可直接排放，也可收集利用（如冷却塔补水、厕所冲洗等），当水量大时，则通过加药单元进行加碱调节ph后排放。
29.本实施例的工作原理为：高温烟气经烟气进口4进入烟气入口通道，并在烟气入口通道内受到喷淋管5的喷淋，使得烟气经喷淋后产生部分汽化，从而降低烟气温度，并且余下水雾会吸收烟气中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况
下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀；汽化后的烟气变成凝结水，落至集水盘8中；未被汽化的烟气则进入换热器本体6中，与换热器本体6中的冷水进行热交换，冷水升温后变成热水，从热水出口输出，而烟气降温后，一部分形成凝结水，进入凝结水收集池1中，而另一部分则形成低温烟气，从烟气出口7输出；在工作过程中，凝结水收集池1中的ph检测传感器会实时检测凝结水的ph值，并发送指令给控制单元，当检测到ph值小于5时，则控制单元控制加药泵2动作，加药泵2会将碱性药液储罐3中的药剂泵送给凝结水收集池1，当ph检测传感器检测到ph大于5时，则控制加药泵2停止动作，从而防止凝结水收集池1内的凝结水腐蚀凝结水循环管、循环泵、喷淋管等设备。