一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的装置的制作方法

本发明涉及节能环保技术领域，特别是涉及一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的装置。

背景技术：

近年来，我国大气治理已提升到国家战略水平，国内多个城市环境污染最大的问题是pm2.5及pm10的平均浓度及尖峰浓度超标。重点治理集中在工业领域，特别是治理各个工业领域内的白色或有色烟羽的排放，而且烟气中含有大量的有害颗粒物。

为了治理空气污染，近年来工业领域投入大批脱硫脱硝项目，特别是湿法脱硫，湿法脱硫后的烟气含湿量较高13%~15%，烟温较低50℃~55℃，脱硫后的烟气进入环境空气中，烟温下降，烟气中的水蒸汽处于过饱和状态，部分水蒸汽冷凝结雾，从而出现烟囱“滚滚白烟”现象。“白烟”治理存在必要性，一是，尽管进行脱硫脱硝处理，但烟气中仍含有少量的so2会对环境及生产设备造成危害；二是，工厂上空形成的云雾缭绕，影响企业形象。目前，已经有不少科研人员提出一些防治措施，包括加热法或者冷凝法等等，但都或多或少存在一些不足，包括设备材质腐蚀问题，消除技术或处理成本过高等问题。

基于以上原因，设计出一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的装置。

根据两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的方法，进而设计与之配套的实现装置。利用烟气自身热量在烟气进行第一步冷却和经过外部水冷或风冷装置第二步冷却后，对冷却后的烟气进行再加热达到消白脱湿的目的，同时在两步冷却过程中，消除大部分有害颗粒物。本装置具有良好的可实施性和经济性，并且已成功应用于生产实践。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有设备装置和技术的不足，发明了一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

（1）根据两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的方法，计算出相关设备的烟气输入输出参数，包括烟气的流量和烟气的温度；

（2）设计第一步冷却设备：气-气换热器的技术数据，包括换热器类型确定和外形尺寸，烟气入口和出口的管径尺寸，换热器材质设计；

（3）设计第二步冷却设备：水冷设备或者空冷设备。如果设计选型水冷方式，则根据第一步冷却设备的输出参数，设计水冷设备的喷淋方式，喷嘴选型和水冷设备的外形尺寸，烟道输入输出管径尺寸和水冷设备的材质选择。如果设计选型为空冷方式，则根据第一步冷却设备的输出参数，设计空冷设备中掺入冷风侧的输入流量和热风侧的输出流量，进而确定掺冷风侧的管径的输入和输出尺寸；

（4）所设计的第一步和第二步冷却设备能够根据外界环境温度和湿度变化，通过离线模型计算，设计安装流量控制阀门等相关设备，对烟道、气道和冷却水进行流量控制，以达到消白脱湿及去除有害颗粒物的效果；

（5）和设计第一步冷却设备配套的回收冷却水池，包括尺寸和材质选择；

（6）设计第二步冷却设备配套的回收冷却水池、过滤装置、冷却塔和水泵等。

本发明的有益效果

本发明设计了一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的装置；

本发明是基于一种两步冷却自加热消白脱湿及去除有害颗粒物的方法基础上进行的；

本发明能够实现在外界环境温度湿度季节变化范围内实现去除白色烟羽及烟气中的有害颗粒物；

本发明利用自身烟气热能对二步冷却后的烟气进行加热，避开形成烟雾的曲线区域，有效去除白色烟羽和有害颗粒物；

本发明采用自身烟气热能节约了设备能耗，对外界环境不产生二次污染和能源浪费。

附图说明

图1两步冷却自加热消白除湿风冷工艺图；

①换热装置；②空冷装置；③颗粒物沉淀池

图2两步步冷却自加热消白除湿水冷工艺图；

①换热装置；②水冷喷淋装置；③冷却塔；④水泵；⑤颗粒物沉淀池

图3第二步为水冷方式的实施图；

①进气口②出气口③换热器④喷淋装置⑤设备水箱⑥水泵⑦冷却塔⑧水泵a-60b-55c-40d-50

图4湿羽烟消散技术示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的特征及功效，结合附图予以详细说明。

（1）空气冷却方式的装置结构

如图1为选择空气冷却方式下的两步冷却自加热消白除湿工艺图，其中1为第一步冷却装置同时为自加热装置，称之为换热装置。装置前可根据情况按照流量控制设备，如阀门仪表等，2为空冷装置，3为颗粒物沉淀池，用以回收1和2冷却后的冷凝水和有害颗粒物。

换热装置1和空冷装置2的选择主要涉及：管道的流量计算、管道的尺寸、装置材质选择。由于工厂中的高温烟气都混合有多种腐蚀性物质，根据在线采用烟道烟气和冷凝水样本进行化学分析，考虑其中含有硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子偏多的原因，装置1和2选择耐腐蚀的不锈钢或钛合金或者内涂防腐蚀层的金属材料，亦或采强度较高抗腐蚀的高分子材料。换热装置1采用换热器结构，如板式换热器或管壳式换热器，但并不仅限于此。空冷装置采用管式，但并不限于此。

（2）水冷方式的装置结构

如图2为选择水冷方式下的两步冷却自加热消白除湿工艺图，其中1为第一步冷却装置同时为自加热装置，称之为换热装置。装置前可根据情况按照流量控制设备，如阀门仪表等；2为水冷装置；3为冷却塔；4为循环水泵；5为颗粒物沉淀池，用以回收1和2冷却后的冷凝水和有害颗粒物。

换热装置1和空冷装置2的选择主要涉及：管道的流量计算、管道的尺寸、装置材质选择。由于工厂中的高温烟气都混合有多种腐蚀性物质，根据在线采用烟道烟气和冷凝水样本进行化学分析，考虑其中含有硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子偏多的原因，装置1和2选择耐腐蚀的不锈钢或钛合金或者内涂防腐蚀层的金属材料，亦或采强度较高抗腐蚀的高分子材料。换热装置1采用换热器结构，如板式换热器或管壳式换热器，但并不仅限于此。水冷装置2设计为喷淋装置，但并不仅限于此。

仅以一种实施方案进行说明。图3为以水冷方式为例的实施图。其中：①为高温烟气进气口；②为消白脱湿后烟气出气口；③为换热器，兼具一次冷却和自加热功能；④为喷淋装置；⑤为换热水箱，用于采集过程中的冷凝水和有害颗粒物；⑥和⑧为水泵；⑦为冷却塔。a℃为进口高温烟气温度，本案例设计为60℃左右，经过③后温度降低为b℃，约为55℃左右，再经过④温度降低为c℃，约为40℃左右，最后再经过③进行加热后温度为50℃左右，通过②排出到环境空气中。整个实施过程中的温度变化目的是确保高温湿烟气的温度按照模型计算进行控制，以达到消白脱湿的目的。

（3）涉及设备材质选取

为确保本发明设备稳定运行，关键之一是设备材质的选取，考虑所设计装置应用的环境涉及高温并混合多种腐蚀性物质等情况，特别是湿烟气中的硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子偏多，同时考虑材质的稳定性、耐腐蚀性和工作温度等因素，本项目选择选择耐腐蚀的不锈钢或钛合金或者内涂防腐蚀层的金属材料，亦或采强度较高抗腐蚀的高分子材料。

（4）消白脱湿基本原理

根据“白烟”形成和消散机理，从图4可看出目前有3种理论方法实现“白烟”的消散：1）烟气直接加热。“白烟”从a点加热到b点，再到环境空气状态点c，使得“白烟”相对含湿量降低，无法进入饱和状态；2）烟气降温再加热。“白烟”从a点降温到d点再加热到e点，再变为环境空气状态点c；3）烟气直接降温。“白烟”从a降温到d再降温到f点，再变为环境空气状态点c。

本发明专利所述设备参数设计均基于消白脱湿基本原理。

最后所应说明的是，以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并非用于限制本发明，凡在本发明技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。