一种湿烟气自回温型一体化烟气净化装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护领域的大气污染控制设备及技术，尤其是涉及一种湿烟气自回温型一体化烟气净化装置及其应用。
【背景技术】
[0002]当前我国灰霾污染问题严峻，使得普通居民对工业企业烟囱排放的烟气情况更加关注。烟囱“白烟”及烟囱雨等问题已成为许多工矿厂区周边居民投诉的最主要对象之一。事实上，这类烟气大多是经过环保措施处理的，其中的主要污染物已经达到排放标准，但是由于除尘、降温、脱硫及其他净化过程采用了湿法处理技术，导致排烟温度过低(通常在45?55°C )，而且水蒸汽处于饱和或过饱和状态，导致烟气中的水份在烟囱出口附近快速凝结为小液滴，使烟气呈白色状，甚至形成大液滴，在烟囱附近落下，形成“烟囱雨”现象。
[0003]烟囱的“冒白烟”或“烟囱雨”问题可能带来四个环境问题:(1)湿烟气的温度比较低，抬升高度较小，会造成地面污染浓度相对较高；(2)会因水蒸汽的凝结而使烟羽呈白色，影响人们的视觉；(3)凝结水可能造成烟囱下风向的降水，影响局部地区的气候；(4)烟气经过湿法脱硫后虽然302的含量大大减少，但是对烟气中SO3的总含量只能去除40?50%,由于烟气酸露点温度范围由脱硫前的105?111.6°C降至脱硫后70.5?90°C，而经过FGD系统的净烟气温度为50°C左右，烟囱内壁温度远远低于酸露点温度，这样净烟气中残余的SO3极易结露溶解在附着在烟囱内筒壁上的凝结液中，使凝结液具有很强的腐蚀性。
[0004]为了消除烟囱的“冒白烟”或“烟囱雨”问题，国外普遍采用对烟气进行再升温的方法。然而，由于采用电加热或额外补充燃料的再加热方式成本过高，因此利用烟气在洗涤前的热量对处理后的湿烟气进行二次加热升温是一种经济的方法(即、冷热烟气热量交换法)。一般的冷热烟气间的热量交换需要回转式气-气换热器(GGH)或间接式换热器(以水为媒介)，这两类换热器一般单独安装在与洗涤塔进出口相连的烟道之间，占地面积大，阻力也较大，往往还会引发堵塞等问题。另外，中国专利2008100284686、专利021598673以及专利201310146315.2等多个专利公开了几种消除白烟的装置及方法，其主要思路是利用冷却装置及干燥等手段先将湿度大的烟气进行降温除湿。此类方法也仅限于高温高湿烟气，而不是适用于大多数经过湿法脱硫后的烟气。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可集除尘、脱硫、除雾及烟气热量交换等多重功能为一体，设备结构较紧凑的湿烟气自回温型一体化烟气净化装置及其应用。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]一种湿烟气自回温型一体化烟气净化装置，包括洗涤塔外筒，设置在洗涤塔外筒顶部的烟气出口，设置在洗涤塔外筒下方的吸收液储液腔，连接在洗涤塔外筒侧部并延伸到洗涤塔外筒内的进气烟道延伸筒，该进气烟道延伸筒的前端设有烟气进口，烟气进口、进气烟道延伸筒和洗涤塔外筒可利用原有的烟道和洗涤塔装置进行改造而成。
[0008]所述的进气烟道延伸筒内设有同向顺流喷头与逆向喷头，所述的同向顺流喷头喷射的液滴与烟气流动同向，与逆向喷头形成上下对冲，同向顺流喷头喷射的液体量为逆向喷头的50-100v/v%，同向顺流喷头与逆向喷头距离在0.8-2.5米，在同向顺流喷头与逆向喷头之间设有泡沫诱导环。
[0009]所述的泡沫诱导环距离逆向喷头0.5-1.5米；为上下两端宽中间窄的渐缩及渐扩孔口的喉管结构，竖向长度为0.3-0.5米，喉管竖向长度为0.1-0.3米，泡沫诱导环的渐缩倾斜面与进气烟道延伸筒的内壁之间形成的夹角不大于20°，中间喉管的截面积占泡沫诱导环截面积的70-95%。
[0010]所述的泡沫诱导环由耐磨材料制成，包括但不限于陶瓷或不锈钢。
[0011]进气烟道延伸筒外侧与洗涤塔外筒外壳组成的环隙中部内设有1-2层上行烟气二次净化塔板，该上行烟气二次净化塔板可以是旋流吸收板或筛孔板。
[0012]所述的进气烟道延伸筒外侧与洗涤塔外筒外壳组成的环隙中部内设有1-2层除雾板，位于上行烟气二次净化塔板的上部。
[0013]所述的洗涤塔外筒内设有烟气换热单元，由若干组热管按一定倾斜角布置在进气烟道延伸筒的上部筒壁，热管下部安装在进气烟道延伸筒的内侧，热管上部安装在进气烟道延伸筒外侧与洗涤塔外筒外壳组成的环隙中。
[0014]优选地，热管与洗涤塔外筒内壁呈15?60°夹角设置，采用耐腐蚀材料制作得到。
[0015]湿烟气自回温型一体化烟气净化装置在应用时采用以下步骤:
[0016]第一步，烟气首先通过烟气进口，进入与洗涤塔外筒同心的进气烟道延伸筒，烟气由上向下流入；
[0017]第二步，进气烟道延伸筒的中部先与同向顺流喷头喷射的高速液滴接触，对烟气进行初步吸收和微增压减少阻力损失；
[0018]第三步，与逆向喷头喷射的液滴在泡沫诱导环处相遇，产生明显的对冲效应，且在泡沫诱导环的作用下进行导流和强化气液接触，从而有利于烟气除尘、降温以及气态污染物的吸收；吸收液回落至吸收液储液腔；
[0019]第四步，烟气从进气烟道延伸筒的下部流出，转向上行，进入进气烟道延伸筒外侧与洗涤塔外筒外壳组成的环隙，再经过布置在环隙中的上行烟气二次净化塔板对烟气作进一步净化处理，使各种污染物达到排放指标要求；
[0020]第五步，烟气再经过上方的除雾板除雾后，上升至烟气换热单元，热管内的热载体通过安装在热烟气侧的热管下部吸热汽化后，上升至安装在湿烟气区的热管上部，对湿烟气进行加热，被冷凝后的载热体重新以液体的形式回流到热管下部，如此反复，逐渐将热烟气中的热量输送给湿烟气，使烟气在吸收设备中实现自回温功能；
[0021 ] 第六步，被重新升温后的烟气最终从烟气出口流出，通过烟囱进行排放，可实现装置的一体化烟气净化功能和消除湿式净化烟气的“冒白烟”或烟囱雨问题。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0023]1、该系统集除尘、脱硫、除雾及烟气热量交换等多重功能为一体，利用湿法洗涤工艺可以有效去除烟气中的粉尘和二氧化硫，实现除尘和脱硫的目的，设备结构较紧凑，占地面积小，大大节省建造空间以及钢材消耗；
[0024]2、该系统的自回温型热管换热技术，可以利用入口烟气与出口烟气的热量交换，解决了处理后烟气的升温问题，同时烟气通过多级除雾板和换热管后，可有效达到除雾目的，可明显消除湿式净化烟气的“冒白烟”或烟囱雨问题，减去排烟对周边的环境或视觉方面的影响；
[0025]3、采用高效的热管换热技术，合理地使用处理前热烟气的热量对湿烟气进行加热，装置具有较好的设计理念及推广前景，可在我国控制大气灰霾污染工程中发挥作用。
[0026]4、装置将诱导增强的动力波洗涤与旋流喷射等高效气液接触洗涤方法相结合，并辅以热管进行高效换热，具有高效脱硫、除尘、除雾及烟气再热作用，可有效降低污染物的排放，并达到消除“白烟”的效果。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构示意图。
[0028]图中，1-烟气进口、2-进气烟道延伸筒、3-洗涤塔外筒、4-同向顺流喷头、5-逆向喷头、6-泡沫诱导环、7-上行烟气二次净化塔板、8-除雾板、9-吸收液储液腔、10-换热单元、11-热管下部、12-热管上部、13-烟气出口。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，本实施方式在以本发明技术方案前提下进行实施，对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如尺寸的改变，材质的转化等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
[0030]实施例1
[0031]一种湿烟气自回温型一体化烟气净化装置，其结构如图1所示，包括洗涤塔外筒3，设置在洗涤塔外筒3顶部的烟气出口 13，设置在洗涤塔外筒下方的吸收液储液腔9，连接在洗涤塔外筒3侧部并延伸到洗涤塔外筒3内的进气烟道延伸筒2，该进气烟道延