一种一体式烟气消雾收水设备的制作方法

1.本技术属于烟气治理技术领域，具体涉及一种一体式烟气消雾收水设备。


背景技术：

2.目前，烟气湿法处理工艺，包括湿法脱硫、湿式喷淋洗涤、旋流板塔处理、湿式静电除尘等，在净化废气中污染物的同时，经处理后的烟气往往会呈现湿饱和状态。这些饱和湿烟气排放大气带来以下三方面问题：
3.一是排放至大气的烟气在温度低或者湿度高的工况条件下产生大量白色雨雾，尽管其污染物贡献有限，但因其排气量大，扩散条件较差等原因，视觉污染较为严重。白色“雨雾”在冬季寒冷工况下造成能见度降低、道路和设备设施表面结冰等问题，严重影响周边交通通行和厂区内安全生产。
4.二是湿处理工艺的蒸发水量较大，也因此产生大量的系统补水需求。以一台300mw机组湿法脱硫系统为例，仅脱硫蒸发水量即达到近50t/h，弥散在空气中的饱和湿烟气带走了大量洁净水，按照新水折算标准煤系数0.257kgce/t(gb/t2598-2020附表b.1)，仅脱硫系统补水每年可消耗102.8t标准煤，产生285t二氧化碳排放。
5.三是大量的水量蒸发导致湿处理系统的循环水中的不可挥发分不断浓缩，危害性较大的包括了氯离子等。受各地环境容量限制，相当一部分新建工厂，排放总量限值相当严苛，甚至无废水外排余量。在废水无法外排置换的情况下，水量蒸发导致的氯离子浓缩可使循环浆液中氯根浓度迅速升至10000ppm以上，腐蚀设备及管道，造成设备故障和财产损失。如果采用浓缩蒸发、超滤反渗透等废水零排放技术脱除水中的氯离子，则增加大量设备投资和运行成本。
6.目前烟气“消白”收水技术包括：烟气冷凝技术、冷凝+再热技术、膜回收技术，吸收剂吸附技术等。烟气冷凝技术常规采用间壁式冷凝换热器，采用空冷或者水冷方式，但设备体积大，烟气阻力大等问题突出。膜冷却分离技术回收水质较好，但应用气量普遍较小，系统阻力大，膜材料成本高，阻力大。吸收剂吸附技术常采用固体吸附剂如硅胶、活性氧化铝、甘醇类物质等，因其吸附剂的使用和更换成本较大，仅用于小气量的水蒸气吸附工艺。
7.可见，现有相关技术存在一定问题或缺陷，一是现有技术的方法设备集成度低，以冷凝+再热技术为例，烟气冷凝器和烟气加热器各自单独布置，设备占地空间大；二是针对排放量超过50万m3/h的工业烟气，设备投资和运行能耗大；三是消耗额外冷源及热源，经济效益不显著。


技术实现要素：

8.本技术提供一种一体式烟气消雾收水设备，以解决现有相关技术中，对于烟气水分的回收设备和工艺投资成本和运行能耗大，经济效益不显著，以及设备集成度低、占地空间大等问题。
9.一种一体式烟气消雾收水设备，整体为塔形结构，塔内包括收水模块、换热模块、
引风模块、混风模块；
10.其中换热模块为表面式换热器，位于塔内中部周边位置，中间形成一个底部密封的腔室，所述换热模块的冷流体通道入口位于换热模块的外侧并直接连接大气，冷流体通道出口连接至所述腔室，热流体通道的进出口则分别位于塔内换热模块的下部与上部；所述收水模块位于塔底，用于收集换热模块排出的冷凝水并将其排出塔外；
11.所述腔室上部连接有引风模块，引风模块包括风筒与内置风机，所述风筒安装在所述腔室上方，内置风机安装在风筒内，用于将所述腔室内的冷流体向上排出；
12.塔内上方空间即为混风模块，将所述风筒内排出的气体与换热模块上部排出的气体相互混合，最终进入塔顶的烟囱内。
13.进一步的，所述风筒上部装有旋流模块，使得风筒内的气体旋流排出。
14.进一步的，所述换热模块的冷流体通道入口装由进风调门。
15.进一步的，所述换热模块所用的换热材料为耐腐蚀金属或非金属材质。
16.进一步的，所述内置风机由电机驱动，所述电机布置在塔外，通过传动轴将动力传输给内置风机。
17.与现有技术相比，本技术的回收烟气水分的设备，具有以下有益效果：
18.1)利用自身热源、运行能耗低：利用饱和湿烟气的自身汽化潜热作为烟气再热的主要热源，不消耗额外热源。
19.2)节水效益显著：系统冷凝水单独收集，水质良好，水量稳定，可作为系统补水,基本可以覆盖运行能耗的增加值。
20.3)减少废水排放，减缓设备腐蚀：通过烟气水分的回收，可以减少系统蒸发量，从而减缓系统中氯离子等腐蚀性介质的浓缩速度，减缓设备腐蚀，部分烟气条件下冷凝水量可完全替代系统补水，则可省去废水脱盐处理等高能耗高成本的废水处理工艺。
21.4)集成式布置：本设备将换热模块、调风引风模块、混风模块等关键装置部件集成在一体化设备中，形成塔式结构，湿热饱和烟气从底部进入，可利用原有设备塔体进行集成化改造，不增加原有设备截面尺寸，不增加额外的设备占地。
22.5)可拆卸式模块结构：采用可拆卸式模块结构，换热模块以及其中的散热元件，可根据设备现场情况采用灵活的布置形式，可拆卸的模块可在设备检修期间灵活取出更换。
23.6)轻质模块结构：本设备可采用耐腐蚀金属或非金属材质散热元件，模块化组装，模块重量小，便于装卸，大幅降低设备荷载，可适用于现有设备的技术改造。
24.7)可适用于大气量烟气处理：本发明可适用于10～150万m3/h气量的烟气处理工程，随着项目烟气量的增加，项目的节能节水效益更加显著。
25.综上，本技术设备具有结构紧凑、占地面积小、附属设备少、无需额外热源、节水效益显著、运行成本低等优势。同时，本技术的设备及方法能够适应大流量、污染物指标已达标、饱和或过饱和湿度的烟气工况，在原有的脱硫塔(喷淋塔、湿电塔)顶部集成式安装，在不消耗额外热源的情况下，实现烟气消雾和冷凝提水，可减少原有系统补水量50～100％。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还
可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的正视剖视图；
28.图2为本实用新型的左视剖视图；
29.图3为本实用新型的俯视剖视图；
30.图4为空气/烟气焓湿曲线图。
31.图中，1湿热饱和烟气，2湿冷饱和烟气，3干冷空气，4干热空气，5进风调门，6内置风机，7风筒，8烟囱，9换热模块，10油管。
具体实施方式
32.为了使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本技术进行详细说明。
33.如图1-3所示，本实用新型呈塔形结构，在塔内自下向上的布置有收水模块、换热模块9引风模块、混风模块。其中收水模块属于现有技术，因此图中没有画出，布置在塔内下方，用于收集换热模块9中排出的冷凝水。
34.其中换热模块9为表面式换热器，分别布置在塔内两侧，当塔体结构足够大时，也可沿四周布置，中间留有空间，该空间底部密封，防止混入未经冷凝的湿热饱和烟气1。换热模块9外侧直接连通大气，并装有进风调门5，外界的干冷空气3通过进风调门5后进入换热模块9，换热后成为干热空气4，进入两侧换热模块9中间预留的空间。湿热饱和烟气1从换热模块9的下方进入，换热后成为湿冷饱和烟气2，从换热模块9上方排出。干热空气4在内置式引风机作用下经风机上部风筒旋流式排出，旋流上升的干热空气4在混风段与从换热模块上部排出的湿冷饱和烟气2旋流混合并继续向上进入塔顶及烟囱8；在此过程中产生的冷凝水从换热模块9下落，由下方的收水模块收集后排出塔外。换热模块9内的换热材料采用耐腐蚀金属或非金属材质，模块化组装。
35.引风模块主要由风筒7与内置风机6组成，风筒7安装在两侧换热模块9中间预留的空间上方，使得风筒7与两侧换热模块9中间预留的空间组成一个仅上方开口的整体腔室，风筒7内装有风机6，使得腔室内的干热空气4继续向上进入塔顶及烟囱8，与湿冷饱和烟气2混合，使得混合后的气体成为不饱和烟气。
36.塔内温度和湿度较高，驱动风机的电机安装在塔外的电机检修平台上，电机通过传动轴及减速箱驱动风机6旋转，减速箱上有油管10连接至塔外，用于风筒7内的减速箱及轴承的润滑与冷却。干冷空气3的流量大小可根据系统的需求在不同的实施例中选择不同的调节方式，例如直接通过进风调门5进行调节，或者电机采用变频电机，进行变频调节，也可以将风机6改为动叶，进行动叶调节等等。
37.工作过程说明：
38.如图4所示，图中曲线为空气/烟气焓湿曲线图。a-b线为常规湿式塔出口饱和湿烟气a与环境干冷空气b混合的羽雾稀释曲线，a-b线在焓湿图的下方，为过饱和区，故而产生大量的羽雾。
39.本技术提供的回收烟气水分的设备，安装有表面式换热器，作为换热模块9，换热模块9分为冷流体(干冷空气3)通道和热流体(湿热饱和烟气1)通道，利用风机6建立风压，将环境冷空气b(冷源)引入塔内，并与从塔底向上通入的饱和湿热烟气a(热源)在换热模块
9的冷热流体通道中进行换热。在换热模块9中，环境的冷空气b被加热为干热空气b’，饱和湿热烟气a被冷凝成湿冷烟气a’。此后，被加热的干热空气b’在流出换热模块9后的塔顶空间及塔顶烟囱内，再与被冷凝的湿冷空气a’混合，并混合为排放气体c(相对a点，露点和含湿量均下降，为不饱和气体)。此后气体c排出塔体，此时排放气体c再与塔体外的环境冷空气b混合的羽雾稀释曲线c-b在饱和空气焓湿曲线的上方(在不饱和区)，即无羽雾产生。饱和湿热烟气a被冷凝成湿冷烟气a’过程伴随大量冷凝水产生，冷凝水沿从换热模块9下落至下部的收水模块后排出塔外。