用于湿法脱硫工艺的OGGH烟气再热处理系统的制作方法

用于湿法脱硫工艺的oggh烟气再热处理系统
技术领域
1.本实用新型属于燃煤火力发电领域，还包括石油化工以及其他使用湿法脱硫工艺处理废烟气的领域。


背景技术：

2.湿法脱硫工艺是燃煤电厂烟气净化治理的必要环节，烟气在脱硫塔内与浆液进行热质交换后，其硫氧化物含量降低，温度降低，含湿量增加。虽然在脱硫塔顶部设有除雾器，但仍有一定量的浆液液滴和固体细微颗粒物被烟气裹挟，最终排放到大气当中，是pm 2.5的组成部分之一。
3.为解决上述问题，多数燃煤电厂开始采取烟气深冷措施，进一步降低脱硫塔出口湿烟气温度，使烟气中的水蒸气发生凝结，促使浆液液滴和固体细微颗粒物凝聚沉降，提高排烟纯净度。
4.烟气深冷工艺需要引入大量冷却水，需要发电企业采取相应的资金和资源投入。有些电厂可就近使用海水作为天然冷源，而内陆尤其是一些干旱缺水地区则受制于资源条件的限制，只能借助于空冷措施。
5.目前的烟气深冷工艺主要分为两种，一种是浆液冷却，另一种是塔外冷却。浆液冷却：首先进行冷却水与脱硫浆液的间接换热，被冷却后的低温浆液在脱硫塔内与烟气进行热质交换，从而达到降低烟气温度、湿度的目的。这种方法提高了脱硫浆液与烟气的热质交换深度，但并不能有效降低排烟中的pm 2.5含量。塔外冷却：在脱硫塔出口的烟道中设置烟气冷凝器，使用冷却水与烟气进行间接换热，该方法可有效降低排烟含湿量及pm 2.5含量。但是该工艺存在两项缺陷：第一，烟气凝水中含有大量可溶性盐和固体颗粒物，需要采取额外的转移处理措施；第二，烟气冷凝过程中释放的大量潜热没有得到有效利用。
6.另一方面，脱硫塔出口烟气含湿量大、温度低，排放后的污染物扩散能力差，会引起大气环境中的pm 2.5局部积聚。尤其在非供暖季，烟气与大气环境的温差小，其自拔能力弱，因此必须经过再热工艺加以改善。目前，大多数电厂采取的再热工艺，都是建立在上一代ggh基础上形成的mggh，该工艺在脱硫塔上、下游烟道中分别设置烟气换热器，使用水作为换热工质，采取塔前取热、塔后放热的方式实现烟气热量调配。
7.塔前取热：塔前烟气尚未完成脱硫工艺，因此在取热过程中，换热壁面会不可避免的产生低温腐蚀（酸露点腐蚀），长期运行导致传热恶化，降低传热效率，并且会减短换热设备的使用寿命。
8.塔后取热：脱硫塔下游烟气的温度通常在50
‑
60℃区间，品位相对较低，无法满足再热工艺所需。


技术实现要素：

9.本实用新型所解决的技术问题即在提出一种用于湿法脱硫工艺的oggh烟气再热处理系统。
10.本实用新型所采用的技术手段如下。
11.1. 一种用于湿法脱硫工艺的oggh烟气再热处理系统，其特征在于，脱硫塔1出口的烟道12分为并联的第一烟道121和第二烟道122，第一烟道121经过再热器5的壳程后与第二烟道122汇合；在脱硫塔1内的顶部、烟气出口之前设置有换热层2，换热层2的管程出口分为两路，一路经过再热器5管程后返回至换热层2管程入口，另一路经过板式换热器6后返回换热层2；再热器5管程入口前通过一路支路与板式换热器6入口前连通，板式换热器6出口通过另一路支路与再热器5管程出口连通，上述换热层2管程入口及出口连通的管路中的流体为有机工质。
12.优选的，通过第一三通调节阀fv
‑
1将烟道12分为第一烟道121和第二烟道122，该第一三通调节阀fv
‑
1在第二烟道122上的闭合点为a位、在第一烟道121上的闭合点为b位；
13.通过第二三通调节阀fv
‑
2将第一烟道121和第二烟道122汇合，该第二三通调节阀fv
‑
2在第二烟道122上的闭合点为c位、在第一烟道121上的闭合点为d位。
14.优选的，所述换热层2的管程出口分为第一管路21和第五管路25；所述第一管路21出口连接气液分离器4入口，气液分离器4出口通过第二管路22进入再热器5管程入口，再热器5管程出口通过第三管路23连接有储液罐7，该储液罐7出口与换热层2管程入口通过第四管路24连通；所述第五管路25的出口连接于板式换热器6热侧流体入口h1，板式换热器6热侧流体出口h2分为第六管路26和第七管路27，该第六管路26出口连接于所述第三管路23，该第七管路27连接于所述第四管路24；再热器5管程入口前与板式换热器6热侧流体入口h1前连通的支路为第八管路28；冷却水回水管路30与供热管网回水管路40汇合后管路与板式换热器6的冷侧流体入口l1连接，板式换热器6的冷侧流体出口l2分为两路，一路为冷却水供水管路50，另一路为供热管网供水管路60。
15.优选的，所述第一管路21上设有压缩机3，第七管路27上设有工质泵9。
16.优选的，第一管路21上设有第一切换阀v
‑
1，第二管路22上设有第二关断阀v
‑
2，第四管路24上、储液罐7的出口处设置有节流阀8，第五管路25设有第五关断阀v
‑
5，第六管路26上设有第六切换阀v
‑
6，第七管路27的工质泵9之前设有第三关断阀v
‑
3、工质泵9之后设有第七关断阀v
‑
7，第八管路28上设有第八切换阀v
‑
8，所述冷却水回水管路30上设有第九切换阀v
‑
9，在供热管网回水管路40上设有第十切换阀v
‑
10，在冷却水供水管路50上设有第十一切换阀v
‑
11，在供热管网供水管路60上设有第十二切换阀v
‑
12。
17.优选的，有机工质的流动方向与烟气流动方向相同。
18.优选的，所述通过第二三通调节阀fv
‑
2汇合后的烟道经过引风机13与烟囱14相连。
19.一种用于湿法脱硫工艺的oggh烟气再热控制方法，应用如前述的系统，方法如下：
20.（1）当非供暖季，烟气需经深冷、再热工艺后排放：第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位，同时有机工质管路上的第一切换阀v
‑
1、第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、节流阀8、第九切换阀v
‑
9，第十一切换阀v
‑
11开启，同时第八切换阀v
‑
8、第六切换阀v
‑
6、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12关闭；
21.（2）当平峰供暖，烟气需经深冷工艺后直接排放：第一三通调节阀fv
‑
1调整至b位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至d位，同时有机工质管路上的第五切换阀v
‑
5、第三关断阀v
‑
3、
第七关断阀v
‑
7、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第二关断阀v
‑
2、第六切换阀v
‑
6、节流阀8、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭；
22.（3）当平峰供暖，烟气需经深冷、再热工艺后排放：第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位，同时有机工质管路上的阀门第一切换阀v
‑
1、第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第八切换阀v
‑ꢀ
8、第六切换阀v
‑
6、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭；
23.（4）当高峰供暖，烟气需经深冷工艺后直接排放：第一三通调节阀fv
‑
1调整至b位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至d位，同时有机工质管路的第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第六切换阀v
‑
6、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭；
24.（5）当高峰供暖，烟气经深冷、再热工艺后排放：第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位，同时有机工质管路的第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第二关断阀v
‑
2、第六关断阀v
‑
6、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第五切换阀v
‑ꢀ
5、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
25.本实用新型通过“有机工质
‑
烟气深冷再热工艺
”ꢀ
oggh(organic gas gas heater)系统，实现如下有益效果。
26.1. 本实用新型采取脱硫塔后取热的方式提取烟气潜热，避免脱硫塔前取热存在的换热壁面低温腐蚀，提升传热效率，延长设备运行寿命。
27.2. 本实用新型通过改造脱硫塔内部空间结构，实现塔内烟气深冷，即脱硫和深冷工艺的集成，有效降低排烟pm 2.5含量，同时使气溶胶随凝水沉降于塔底的浆液池中，以便集中处理。
28.3. 借助oggh系统，根据不同工况启闭所需阀门、采用不同循环方式，实现电厂烟气工艺的个性化热量调配方案。非供热季，该系统可减少电厂烟气深冷工艺的外部冷源消耗量；供热季，可在满足烟气深冷再热工艺需求的基础上，实现清洁供暖和调峰功能。
附图说明
29.图1为本实用新型的结构示意图。
30.图号说明：
31.脱硫塔1，烟气入口11，烟道12，第一烟道121，第二烟道122，第一三通调节阀fv
‑
1，第二三通调节阀fv
‑
2，引风机13，烟囱14；
32.换热层2，有机工质管道20，第一管路21，第一切换阀v
‑
1，第二管路22，第二关断阀v
‑
2，第三管路23，第四管路24，节流阀8，第五管路25，第五切换阀v
‑
5，第六管路26，第六切换阀v
‑
6，第七管路27，工质泵9，第三关断阀v
‑
3，第七关断阀v
‑
7，第八管路28，第八切换阀v
‑
8；
33.压缩机3；气液分离器4；再热器5；
34.板式换热器6，热侧流体入口h1，热侧流体出口h2，冷侧流体入口l1，冷侧流体出口l2；储液罐7；
35.冷却水回水管路30，第九切换阀v
‑
9，供热管网回水管路40，第十切换阀v
‑
10，第十
一切换阀v
‑
11，冷却水供水管路50，供热管网供水管路60，第十二切换阀v
‑
12。
具体实施方式
36.本实用新型保护用于湿法脱硫工艺的oggh烟气再热处理系统及其控制方法。如图1所示，脱硫塔1的底部为烟气入口11，脱硫塔1的顶部烟气出口连通有烟道12，该烟道12上设有第一三通调节阀fv
‑
1，其将烟道12分为2个并联的烟道分支，即第一烟道121和第二烟道122，当第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，则第一烟道121形成通路，当第一三通调节阀fv
‑
1调整至b位，则第二烟道122形成通路。该2个烟道分支的出口通过第二三通调节阀fv
‑
2合流后连接后续烟道，当第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位，则第一烟道121与后续烟道连通，当第二三通调节阀fv
‑
2调整至d位，则第二烟道122与后续烟道连通，通过不同的导通方式适应不同工况需求。
37.还包含再热器5，其中第一烟道121经过该再热器5的壳程，烟气再热器5壳程流体为烟气，管程为有机工质。
38.在脱硫塔1内的既有结构顶部、烟气出口之前设置有换热层2，最佳的方式是换热层2设置在脱硫塔1的喷淋层上方、除雾层下方，其采用管壳式换热结构，塔内烟气流动区域即为壳程，该换热层2中设置有机工质管道20，即为换热层2的管程，管程流体为有机工质，与脱硫后烟气进行换热，有机工质的流动方向与烟气流动方向相同。
39.本系统还包含气液分离器4、板式换热器6和储液罐7。换热层2中有机工质管道20的出口分为第一管路21和第五管路25。第一管路21上设有压缩机3，第一管路21出口连接气液分离器4入口，气液分离器4出口通过第二管路22进入再热器5的管程入口。再热器5的管程出口通过第三管路23与储液罐7入口连通，储液罐7出口通过第四管路24与换热层2中有机工质管道20的入口连通。第五管路25出口连接板式换热器6的热侧流体入口h1，板式换热器6的热侧流体出口h2分为第六管路26和第七管路27，第六管路26出口连接于第三管路23，第七管路27连接于第四管路24。还包含第八管路28，其入口连接于第二管路22上、出口连接于第五管路25上。
40.冷却水回水管路30与供热管网回水管路40汇合后管路与板式换热器6的冷侧流体入口l1连接，板式换热器6的冷侧流体出口l2分为两路，一路为冷却水供水管路50，另一路为供热管网供水管路60。
41.在上述各管路上均设有关断阀或工况切换阀，通过不同的导通方式适应不同工况需求。
42.具体来说，第一管路21上设有第一切换阀v
‑
1，其位于第一管路21和第五管路25的分流点之后、压缩机3之前。第二管路22上设有第二关断阀v
‑
2，其位于第二管路22与第八管路28的交汇点之后、再热器8入口之前。第四管路24上设有节流阀8，其位于储液罐7出口之后、第四管路24与第七管路27的交汇点之前。第五管路25上设有第五切换阀v
‑
5，其位于第一管路21和第五管路25的分流点之后、第五管路25与第八管路28的交汇点之前。第六管路26上设有第六切换阀v
‑
6。第七管路27上设有工质泵9，在工质泵9入口前设有第三关断阀v
‑
3、工质泵9出口后设有第七关断阀v
‑
7。第八管路28上设有第八切换阀v
‑
8。在冷却水回水管路30上设有第九切换阀v
‑
9，在供热管网回水管路40上设有第十切换阀v
‑
10，在冷却水供水管路50上设有第十一切换阀v
‑
11，在供热管网供水管路60上设有第十二切换阀v
‑
12。
43.上述系统通过对阀体不同的控制方法下，可应用于5种不同的工况。
44.工况一：非供暖季+深冷再热工况（夏季，烟气经深冷、再热工艺后排放）。
45.第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位；烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程，然后进入第一烟道121的再热器5壳程进行等湿升温，最终通过引风机13送入烟囱14排放。
46.有机工质管路上的第一切换阀v
‑
1、第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、节流阀8、第九切换阀v
‑
9，第十一切换阀v
‑
11开启，同时第八切换阀v
‑
8、第六切换阀v
‑
6、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12关闭。
47.低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为低压饱和干蒸汽状态；然后分为两部分，一部分保持低压状态，经由第五管路25在板式换热器6中与冷却水换热，变为低压饱和湿蒸汽，再由经由第七管路27的工质泵9输送与另一部分汇合；另一部分经由第一管路21进入压缩机3中进行等熵压缩，变为高压过热蒸汽状态，经气液分离器4后，经由第二管路22进入再热器5管程与脱硫后烟气换热，变为高压过冷液体，再经由第三管路23进入储液罐7，最后进入第四管路24的节流阀8进行等熵节流，变为低压饱和湿蒸汽；前述两部分饱和湿蒸汽状态的有机工质汇合，返回换热层2管程，继续下一热力循环过程。
48.工况二：平峰供暖+深冷直排工况（秋末春初，烟气经深冷工艺后直接排放）。
49.第一三通调节阀fv
‑
1调整至b位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至d位；烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程，然后直接经引风机13送入烟囱14排放。
50.有机工质管路上的第五切换阀v
‑
5、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第二关断阀v
‑
2、第六切换阀v
‑
6、节流阀8、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
51.低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为低压饱和干蒸汽状态；然后婧第五管路25进入板式换热器6中与供热管网循环水换热，变为低压饱和湿蒸汽；最后经由第气管路27的工质泵9输送经由第四管路24返回换热层2管程，继续下一热力循环过程。
52.工况三：平峰供暖+深冷再热工况（秋末春初，烟气经深冷、再热工艺后排放）。
53.第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位；烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程，然后进入再热器5壳程进行等湿升温，最终通过引风机13送入烟囱14排放。
54.有机工质管路上的阀门第一切换阀v
‑
1、第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第八切换阀v
‑ꢀ
8、第六切换阀v
‑
6、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
55.低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为低压饱和干蒸汽状态；然后分为两部分，一部分保持低压状态，经由第五管路25进入板式换热器6中与供热管网循环水换热，变为低压饱和湿蒸汽，再经由第七管路27的工质泵9输送与另一部分汇合；另一部分经由第一管路21进入压缩机3中进行等熵压缩，变为高压过热蒸汽状态，经气液分离器4后，经由第二管路22进入再热器5管程与脱硫后烟气换热，变为高压过冷液体，再经由第三管路23进入储液罐7，最后进入第四管路24的节流阀8进行等熵节流，变为低压饱和湿蒸汽；前述两部分饱和湿蒸汽状态的有机工质汇合，在第四管路24进入换热层2管程，
继续下一热力循环过程。
56.工况四：高峰供暖+深冷直排工况（冬季，烟气经深冷工艺后直接排放）。
57.第一三通调节阀fv
‑
1调整至b位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至d位；烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程，然后经第二烟道122由引风机13送入烟囱14排放。
58.有机工质管路的第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第六切换阀v
‑
6、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第五切换阀v
‑
5、第二关断阀v
‑
2、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
59.低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为低压饱和干蒸汽状态；随后经由第一管路21进入压缩机3中进行等熵压缩，变为高压过热蒸汽状态，经气液分离器4后，经由第八管路28进入第五管路25继而进入板式换热器6与供热管网循环水换热，变为高压过冷液体，再经由第六管路26进入第三管路23后进入储液罐7，从储液罐7出来的有机工质进入节流阀8进行等熵节流，变为低压饱和湿蒸汽；最终，有机工质经由第四管路24返回换热层2管程，继续下一热力循环过程。
60.工况五：高峰供暖+深冷再热工况（冬季，烟气经深冷、再热工艺后排放）。
61.第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位；烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程，然后进入第一烟道121的再热器5壳程进行等湿升温，最终通过引风机13送入烟囱14排放。
62.有机工质管路的第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第二关断阀v
‑
2、第六关断阀v
‑
6、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第五切换阀v
‑ꢀ
5、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
63.低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为低压饱和干蒸汽状态；随后经由第一管路21进入压缩机3中进行等熵压缩，变为高压过热蒸汽状态；然后分为两部分，一部分经由第二管路22进入再热器5与烟气换热变为高压过冷液态进入第三管路23；另一部分经由地第八管路28进入第五管路25继而进入板式换热器6与供热管网循环水换热，最后变为高压过冷液态经由第六管路26进入第三管路23；两部分高压过冷液态有机工质汇合进入储液罐7，从储液罐7出来的有机工质再经节流阀8完成等熵节流过程，变为低压饱和湿蒸汽状态；最终，有机工质经由第四管路返回换热层2管程，继续下一热力循环过程。
64.以下给出上述工况五实现的具体实施例。
65.第一三通调节阀fv
‑
1调整至a位，第二三通调节阀fv
‑
2调整至c位，55℃的烟气在换热层2壳程完成降温冷凝过程至45℃，然后进入再热器5壳程进行等湿升温至80℃，最终通过引风机10送入烟囱11排放。
66.有机工质管路的第一切换阀v
‑
1、第八切换阀v
‑
8、第二关断阀v
‑
2、第六关断阀v
‑
6、节流阀8、第十切换阀v
‑
10、第十二切换阀v
‑
12开启，第五切换阀v
‑ꢀ
5、第三关断阀v
‑
3、第七关断阀v
‑
7、第九切换阀v
‑
9、第十一切换阀v
‑
11关闭。
67.温度为40℃、压力为0.15mpa、干度为23%的低压饱和湿蒸汽状态的有机工质，进入换热层2管程蒸发吸热，变为温度40℃压力0.15mpa的低压饱和干蒸汽状态。随后进入压缩机3中进行等熵压缩，变为温度90℃压力0.35mpa的高压过热蒸汽状态。然后分为两部分，一部分进入再热器5管程与烟气换热，另一部分进入板式换热器6与供热管网循环水换热，最
后均变为温度52℃、压力0.35mpa的高压过冷液态。两部分高压过冷液态有机工质汇合于储液罐7，再经节流阀8完成等熵节流过程，变为温度为40℃、压力为0.15mpa的低压饱和湿蒸汽状态。最终，有机工质返回换热层2管程，继续下一热力循环过程。