一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统及方法，针对单塔单循环、单塔双循环与双塔双循环等不同的脱硫系统形式，实现的方式也不相同，但均包括完整的脱硫塔与配套系统、浆液换热系统、余热多级利用系统等。本发明通过换热降低脱硫浆液的温度，从而有效提高SO2与吸收剂CaCO3在液相中的溶解度，提高传质速率，进而有效提高脱硫效率，脱硫效率99%以上，实现烟气SO2超净排放，同时通过余热回收后进行多级利用，有效提高整个热力系统的热利用率，从总体上降低运行费用，实现热力系统的高效节能减排。
【专利说明】一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业废气净化环保及能源领域，具体涉及燃煤电厂烟气脱硫装置，特别涉及一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统及方法。
【背景技术】
[0002]燃煤电厂以煤炭作为能源，在生产过程中煤燃烧产生大量SO2,为控制SO2实现SO2的达标排放，燃煤电厂普遍采用石灰石-石膏湿法技术进行烟气脱硫。
[0003]石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术采用廉价的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎研磨成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液；然后在脱硫塔内，吸收浆液与烟气逆流接触，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3反应脱除SO2，脱硫产物在脱硫塔底部与通入的氧化空气发生反应，最终生成石膏副产品；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，烟气换热器加热升温后经烟?排放。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有反应速度快、脱硫效率高、运行稳定可靠、副产品便于回收利用等优点，因此在国内燃煤电厂得到广泛应用。
[0004]石灰石-石膏湿法烟气脱硫整个过程是一个烟气焓值基本保持不变、烟气中含湿量不断增加直至湿烟气为饱和状态的过程，最终脱硫塔出口烟气温度降至绝热饱和温度，浆液温度也相应降至同样温度范围。在脱硫过程中，浆液温度对脱硫效率有较大影响。浆液温度越低，SO2与CaCO3在浆液中的溶解度越大，总传质系数也越大，能够有效提高脱硫效率。但当前石灰石-石膏湿法烟气脱硫不论采用单循环还是双循环形式，其脱硫塔出口烟气温度均在45°C?55°C之间，相应的浆液温度也在45°C?55°C之间，现有的石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置均未采取相应的措施降低浆液温度以进一步提高脱硫效率。
[0005]随着国家执行“节能、环保”国策的力度越来越大，对火电厂SO2等污染物的排放提出了更高的要求，相应要求SO2吸收技术应该具有更高的效率。通过降低浆液温度提高脱硫效率同时对余热回收利用，符合国家日趋严格的节能减排要求，具有重要的推广应用价值。
[0006]中国专利CN1727296A公开了一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置，属于电站锅炉、工业锅炉或窑炉的烟气脱硫装置，解决现有烟气脱硫装置中存在的石灰石溶解度小的问题。本发明包括引风机、烟气换热器、吸收塔、浆液循环泵、氧化池、氧化风机、石灰石浆液罐、石灰石浆液泵、石灰石粉仓、石膏排出泵、石膏旋流器、皮带脱水机、滤液水箱和滤液水泵。本发明借助富氧燃烧所产生的高浓度CO2烟气对石灰石浆液进行活化，石灰石浆液溶解速率加快，溶解度增加，脱硫效率提高。但本发明由于需要借助高浓度CO2提高石灰石溶解度，只适用于富氧燃烧系统，在常规燃煤电厂烟气气氛下无法应用，而且只靠提高石灰石溶解度提高脱硫效率，作用有限。另外，本发明也不涉及余热的回收利用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统及方法，通过换热降低脱硫浆液温度，从而有效提高SO2与吸收剂CaCO3在液相中的溶解度，提高传质速率，进而有效提高脱硫效率(脱硫效率99%以上)，实现烟气SO2的超净排放，同时通过对余热回收后进行多级利用，有效提高整个热力系统的热利用率，从总体上降低运行费用，实现热力系统的高效节能减排。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述系统为单塔单循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟囱、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔的循环浆液泵)、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统，所述脱硫塔设置循环浆液泵，所述脱硫塔的出口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器与烟?连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器通过换热器与脱硫塔连接。
[0009]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在脱硫塔内通过循环浆液泵的作用进行SO2的净化处理，从脱硫塔排出的净化后的烟气依次经过湿式静电除雾器的除雾，和烟气再热器的加热作用后，通过烟囱排放。脱硫塔内温度较高的浆液首先在冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔的循环浆液泵)的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器组成的热泵系统将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。
[0010]所述脱硫塔内浆液的pH值为4-5.5，换热后浆液温度为25°C -35°C。
[0011]一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述系统为单塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟囱、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔自身的循环浆液泵)、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统、上喷淋层、接液器、下喷淋层、浆液罐，所述脱硫塔设置循环浆液泵，所述脱硫塔内自下而上依次布置下喷淋层、接液器、上喷淋层，所述接液器与浆液罐连接，所述脱硫塔的出口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器与烟囱连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器通过换热器与脱硫塔连接。
[0012]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在脱硫塔内通过循环浆液泵和下喷淋层的作用进行SO2的初步净化处理，初步净化后的烟气经过上喷淋层进行深度净化处理，上喷淋层喷出的浆液通过接液器收集进入浆液罐，从脱硫塔排出的气体依次经过湿式静电除雾器的除雾，烟气再热器的加热作用后，通过烟囱排放。高PH值浆液罐内温度较高的浆液在冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔自身的循环浆液泵)的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器组成的热泵系统将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。随着热量的平衡，最终脱硫塔底部低PH值浆液温度也逐渐下降。
[0013]所述脱硫塔内底部浆液的pH值为4-5.5，运行稳定后浆液温度为35°C _45°C ;所述浆液罐内的浆液PH值为5.8-6.5，换热后浆液温度为25°C -35°C。
[0014]一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述装置为双塔双循环湿法烟气脱硫脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括前脱硫塔、后脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟?、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔循环浆液泵)、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统，所述前脱硫塔通过出烟口与后脱硫塔连接，所述前脱硫塔、后脱硫塔设置循环浆液泵，所述后脱硫塔的出口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器后与烟?连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器经过换热器与后脱硫塔连接。
[0015]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在前脱硫塔内进行SO2的初步净化处理，之后进入后脱硫塔进行烟气的深度净化，从后脱硫塔排出的气体依次经过湿式静电除雾器除雾，和烟气再热器加热后，通过烟?排放，后脱硫塔内温度较高的浆液在冷却浆液循环泵(或直接利用脱硫塔循环浆液泵)的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器组成的热泵系统将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。
[0016]所述前脱硫塔内浆液的pH值为4-5.5，浆液温度为45°C -55°C ;所述后脱硫塔内的浆液PH值为5.8-6.5，换热后浆液温度在25 °C -35 °C。
[0017]上述脱硫降温增效与余热回收利用的系统，脱硫浆液温度的降低，是通过由蒸发器、压缩机、冷凝器等组成的热泵换热实现的，采用压缩式热泵或吸收式热泵进行换热。
[0018]本发明的有益效果:
1、本发明利用从浆液中获取的热量对净化后的烟气进行再热，有效解决烟气带水造成的烟?腐蚀问题，其余热量用于供热、锅炉进风加热和炉前燃料干燥等，通过热量的多级利用，实现系统节能的最大化。
[0019]2、本发明通过换热降低脱硫浆液的温度，使浆液的温度从45°C _55°C降低至25°C _35°C，从而有效提高SO2与吸收剂CaCO3在液相中的溶解度，提高传质速率，进而有效提高脱硫效率(脱硫效率99%以上)，实现烟气SO2超净排放，同时通过余热回收后进行多级利用，有效提高整个热力系统的热利用率，从总体上有效降低运行费用，实现热力系统的高效节能减排。
[0020]3、本发明基于常规湿法烟气脱硫技术，通过降低浆液温度进一步提高脱硫效率，并通过对余热的多级利用实现高效节能，在实现燃煤烟气SO2超净排放的同时有效降低整个系统的运行成本，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为单塔单循环湿法烟气脱硫降温增效与余热利用系统示意图；
图2为单塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热利用系统示意图；
图3为双塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热利用系统示意图；
其中，1、脱硫塔，1-1、前脱硫塔、1-2、后脱硫塔，2、湿式静电除雾器，3、烟气再热器，4、烟囱，5、循环浆液泵，6、换热器，7、冷却浆液循环泵(可选)，8、蒸发器，9、压缩机，10、冷凝器，11、供热系统，12、燃料干燥系统，13、锅炉进风加热系统，14、上喷淋层，15、接液器，16、下喷淋层，17、浆液罐。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0023]实施例1
如图1所示，一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述系统为单塔单循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔1、湿式静电除雾器2、烟气再热器3、烟囱4、循环浆液泵5、换热器6、冷却浆液循环泵7、蒸发器8、压缩机9、冷凝器10、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13，所述脱硫塔I设置循环浆液泵5，所述脱硫塔I内浆液的PH值为5-5.5，所述脱硫塔I的出口依次通过湿式静电除雾器2、烟气再热器3与烟囱4连接，所述烟气再热器3与冷凝器10连接，所述冷凝器10还分别与所述供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13连接，所述冷凝器10通过压缩机9与蒸发器8连接，所述蒸发器8依次经过换热器6、冷却浆液循环泵7或直接通过脱硫塔循环浆液泵5与脱硫塔I连接。
[0024]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在脱硫塔I内通过循环液泵5的作用进行SO2的净化处理，从脱硫塔I排出的烟气依次经过湿式静电除雾器2的除雾，和烟气再热器3的加热作用，通过烟囱4排放，脱硫塔I内温度较高的浆液通过冷却浆液循环泵7或直接利用脱硫塔循环浆液泵的作用在换热器6换热，换热后的热量依次经过蒸发器8、压缩机9、冷凝器10将热量传给烟气再热器3、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13，换热后浆液温度为25°C -35°C。
[0025]实施例2
如图2所示，一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述系统为单塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔1、湿式静电除雾器2、烟气再热器3、烟囱4、循环浆液泵5、换热器6、冷却浆液循环泵7、蒸发器8、压缩机9、冷凝器10、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13、上喷淋层14、接液器15、下喷淋层16、浆液罐17，所述脱硫塔I内浆液的pH值为4-5.5，运行稳定后浆液温度为35°C _45°C，所述脱硫塔I设置循环浆液泵5，所述脱硫塔I内自下而上依次布置下喷淋层16、接液器15、上喷淋层14，所述接液器15与浆液罐17连接，所述脱硫塔I的出口依次通过湿式静电除雾器2、烟气再热器3与烟? 4连接，所述烟气再热器3与冷凝器10连接，所述冷凝器10还分别与所述供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统连接13，所述冷凝器10通过压缩机9与蒸发器8连接，所述蒸发器8依次经过换热器6、冷却浆液循环泵7或直接通过脱硫塔循环浆液泵与浆液罐17连接。
[0026]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在脱硫塔内通过循环浆液泵5和下喷淋层16的作用进行SO2的初步净化处理，初步净化后的烟气经过上喷淋层13进行深度净化处理，上喷淋层13喷出的浆液通过接液器15收集进入浆液罐17，从脱硫塔排出的烟气依次经过湿式静电除雾器2的除雾，烟气再热器3的加热作用，通过烟? 4排放，浆液罐17内温度较高的浆液通过冷却浆液循环泵7或直接利用脱硫塔循环浆液泵5的作用在换热器6换热，换热后的热量依次经过蒸发器8、压缩机9、冷凝器10将热量传给烟气再热器3、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13，所述浆液罐内的浆液PH值为5.8-6.5，换热后浆液温度在25°C _35°C之间。所述脱硫塔底部浆池中的浆液PH值在4-5.5之间，随着热量的平衡，底部浆池中的浆液温度逐渐下降至35°C -45°C之间。
[0027]实施例3 如图3所示，一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，所述装置为双塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括前脱硫塔1-1、后脱硫塔1-2、湿式静电除雾器2、烟气再热器3、烟? 4、循环浆液泵5、换热器6、冷却浆液循环泵7、蒸发器8、压缩机9、冷凝器10、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13，所述前脱硫塔1-1通过出烟口与后脱硫塔1-2连接，所述前脱硫塔1-1、后脱硫塔1-2均设置循环浆液泵5，所述后脱硫塔1-2的出气口依次通过湿式静电除雾器2、烟气再热器3与烟囱4连接，所述烟气再热器3与冷凝器10连接，所述冷凝器10还分别与所述供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13连接，所述冷凝器10通过压缩机9与蒸发器8连接，所述蒸发器8依次经过换热器6、冷却浆液循环泵7或直接通过脱硫塔循环浆液泵5与后脱硫塔1-2连接。
[0028]基于上述系统的脱硫降温增效与余热回收利用的方法，锅炉排出的烟气在前脱硫塔1-1内进行SO2的初步净化处理，之后进入后脱硫塔1-2进行烟气的深度净化，从后脱硫塔1-2排出的气体依次经过湿式静电除雾器2除雾，和烟气再热器3加热后，通过烟囱4排放，后脱硫塔1-2内温度较高的浆液通过冷却浆液循环泵7或直接利用脱硫塔循环浆液泵5的作用在换热器6换热，换热后的热量依次经过蒸发器8、压缩机9、冷凝器10将热量传给烟气再热器3、供热系统11、燃料干燥系统12、锅炉进风加热系统13，换热后后脱硫塔中浆液温度在25°C?35 °C，pH值为5.8-6.5。
[0029]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，其特征在于，所述系统为单塔单循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟囱、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵或直接利用脱硫塔循环浆液泵、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统，所述脱硫塔设置循环浆液泵，所述脱硫塔的出口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器与烟囱连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器依次经过换热器、冷却浆液循环泵或直接利用脱硫塔循环浆液泵与脱硫塔连接。
2.基于权利要求1所述的系统脱硫降温增效与余热回收利用的方法，其特征在于，所述锅炉排出的烟气在脱硫塔内通过循环浆液泵的作用进行SO2的净化处理，从脱硫塔排出的烟气依次经过湿式静电除雾器的除雾，和烟气再热器的加热作用后，通过烟囱排放，脱硫塔内温度较高的浆液首先在冷却浆液循环泵或直接利用脱硫塔的循环浆液泵的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱硫塔内浆液pH值为4-5.5，换热后的浆液温度在25°C -35°C之间。
4.一种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，其特征在于，所述系统为单塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟囱、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统、上喷淋层、接液器、下喷淋层、浆液罐，所述脱硫塔设置循环浆液泵，所述脱硫塔内自下而上依次布置下喷淋层、接液器、上喷淋层，所述接液器与浆液罐连接，所述脱硫塔的出口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器与烟囱连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器依次经过换热器、冷却浆液循环泵或通过脱硫塔循环浆液泵与浆液罐连接。
5.基于权利要求4所述的系统脱硫降温增效与余热回收利用的方法，其特征在于，所述锅炉排出的烟气在脱硫塔内通过循环浆液泵和下喷淋层的作用进行SO2的初步净化处理，初步净化后的烟气经过上喷淋层进行深度净化处理，上喷淋层喷出的浆液通过接液器收集进入浆液罐，从脱硫塔排出的气体依次经过湿式静电除雾器的除雾，烟气再热器的加热作用后，通过烟?排放，浆液罐内温度较高的浆液在冷却浆液循环泵或直接利用脱硫塔自身的循环浆液泵的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述浆液罐内浆液pH值为5.8-6.5，浆液换热后的温度在25V -35°C之间；所述脱硫塔内浆液的pH值为4-5.5，运行稳定后浆液温度为 35°C -45°C。
7.—种脱硫降温增效与余热回收利用的系统，其特征在于，所述装置为双塔双循环湿法烟气脱硫降温增效与余热回收利用系统，包括前脱硫塔、后脱硫塔、湿式静电除雾器、烟气再热器、烟?、循环浆液泵、换热器、冷却浆液循环泵、蒸发器、压缩机、冷凝器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统，所述前脱硫塔出口与后脱硫塔连接，所述脱硫塔设置循环浆液泵，所述后脱硫塔的出气口依次通过湿式静电除雾器、烟气再热器与烟?连接，所述烟气再热器与冷凝器连接，所述冷凝器还分别与所述供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统连接，所述冷凝器通过压缩机与蒸发器连接，所述蒸发器依次经过换热器、冷却浆液循环泵或通过脱硫塔循环浆液泵与后脱硫塔连接。
8.基于权利要求7所述的系统脱硫降温增效与余热回收利用的方法，其特征在于，所述锅炉排出的烟气在前脱硫塔内进行SO2的初步净化处理，之后进入后脱硫塔进行烟气的深度净化，从后脱硫塔排出的气体依次经过湿式静电除雾器除雾，和烟气再热器加热后，通过烟?排放，后脱硫塔内温度较高的浆液在冷却浆液循环泵或直接利用脱硫塔循环浆液泵的作用下通过换热器换热，换热后的热量依次经过由蒸发器、压缩机、冷凝器组成的热泵系统将热量传给烟气再热器、供热系统、燃料干燥系统、锅炉进风加热系统。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述前脱硫塔内浆液的pH值为4-5.5，浆液温度为45°C -55°C ;所述后脱硫塔内的浆液pH值为5.8-6.5，浆液温度在25°C _35°C之间。
【文档编号】F23J15/08GK104180381SQ201410405985
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】马春元, 杜谦, 崔琳, 张立强, 高建民, 董勇, 吴光华, 王志强, 孙邵增, 高继慧, 王鹏, 孙锐 申请人:山东大学, 哈尔滨工业大学