专利名称：适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一体化的节能脱硫设备，主要适应于在中小型锅炉系统中配套使用。
背景技术：
石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是一种常见的烟气脱硫技术，通过喷淋洗涤烟气，喷淋水中的钙质脱硫剂与烟气中的二氧化硫/三氧化硫反应生成可沉淀的亚硫酸钙/硫酸钙，以实现烟气脱硫之目的，现有的这类脱硫设备的结构通常比较复杂，由喷淋塔、制浆池、 喷淋系统、电除尘器及电控制系统组成，由此导致了占地多和投资大等问题，影响了这种脱硫技术在中小型锅炉系统的推广应用。另一方面，锅炉的排烟温度通常较高，为节省热能浪费，通常采用在烟道上设置省煤器的方式实现热能的利用，但为了避免因结露导致的管道在亚硫酸等酸性水的强腐蚀， 并考虑到后续烟气处理的需要，通常由省煤器排出的烟气依然需要具有相对较高的温度， 由此导致了两方面的缺陷，一是能够回收的热能是有限，依然有大量的可回收热能随烟气排放掉，二是热回收设备与后续的脱硫设备相互独立，不利于简化设备结构，节省占地面积，也不利于两者的相互配合。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，这种设备将烟气的热回收和脱硫合二为一，结构简单，投资少，占地面积小，操作方便，并且节能和脱硫效率高，特别适应于在中小型锅炉系统中配套适应。本发明采用的技术方案是一种适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，包括设有烟气进口和烟气出口的壳体，所述壳体主要由依次连接的热交换段、上连接弯管、喷淋段、下连接弯管和回升段构成，所述热交换段、喷淋段和回升段为立式，所述热交换段的内部设有由若干竖向平行列管构成的用于热交换的管束，所述管束连接冷介质管道，所述壳体的烟气进口设置在所述热交换段的侧壁上，所述热交换段的底部封闭，并设有冷凝水排水管，所述喷淋段的内部构成洗涤室，所述洗涤室的上部设有一个或多个朝下的喷头，水喷射提高了排烟速度，减少了引风机的耗电，所述喷头连接喷淋管，所述下连接弯管的底部设有排污管口，所述排污管口上连接有能滤除水的料袋，所述下连接弯管的后部和/或所述回升段的下部设有一层或多层过滤层，所述回升段的上端连接所述壳体的烟气出口，所述壳体的下方设有沉淀池，所述料袋的滤出水流入所述沉淀池，所述冷凝水排水管的排水流入所述沉淀池，所述喷淋管连接有喷淋水泵，所述喷淋水泵的进水口连接所述沉淀池的澄清水。本发明的有益效果是由于将节能和脱硫集中在一起，实现了节能、节水、节电和脱硫的一体化，有利于减小设备的占地面积，节省投资；由于采用了竖向列管的方式进行热交换，可以加热作为冷介质的水或空气等，以回收利用烟气中的热能，实现了节能效益，特别是同后续的脱硫装置相配合，允许在热交换段将烟气的温度降到露点以下，由此可以回收利用更多的热能，提高了节能效益；由于设置了冷凝水排水管，并通过冷凝水排水管将冷凝水排放到沉淀池中，使冷凝水中的酸性物质同沉淀池中的石灰进行反应，由此在不增加任何设备的情况下就实现了对这种酸碱中和的冷凝水处理的回收利用，根据申请人的实验，通过这种冷凝水的利用，通常情况下不仅无需再对脱硫系统进行补水，甚至还有富余的澄清水，由此不仅节省了水资源，而且也降低了脱硫系统的运行成本；由于可以通过凝结水排水管及时地将凝结水排出，由此极大地缓解了酸性凝结水导致的设备强腐蚀，同时考虑到烟气温度有了大幅度的下降，并且在设备内采用相对成本较低的高分子防腐层进行防腐，由此基本上解决了热交换段的防腐问题，降低了防腐成本；由于采用了可将水滤除的料袋，喷淋形成的污水流入料袋中进行过滤，固定物留在料袋内，而水将袋内的石灰溶解后进入沉淀池进行脱硫循环利用，在料袋中充满固体废料后可以直接更换料袋，由此不仅简化了相应的设备结构，而且还极大地方便了作业，使之适应于中小型锅炉的现有操作水平；由于可以将石灰直接放置在料袋中，并可以将料袋浸入沉淀池的澄清水中，使料袋中的石灰慢慢的缓释溶出，进入沉淀池的水中，由此维持了沉淀池内石灰水的有效浓度，并且无需设置复杂的石灰水制备设施，简化了设备结构，而在石灰的溶出过程中喷淋洗涤形成的亚硫酸钙不断进入，使料袋容纳石灰和容纳固体废料的两个功能互不冲突，保证了作业的持续性；由于设置了回升段，并且还可以设置过滤层，并配合下连接弯管的方向变换，可以使烟气中夹带的水滴和固体物过滤和沉降下来，降低了烟气中水和烟尘的含量，实现了烟气的进一步净化。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施例方式参见图1，本发明提供了一种适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其包括设有烟气进口 2和烟气出口 8的壳体，所述壳体主要由依次连接的热交换段I、上连接弯管5、喷淋段7、下连接弯管19和回升段10构成，所述热交换段、喷淋段和回升段为立式，所述热交换段的内部设有由若干竖向平行列管3构成的用于热交换的管束，所述管束连接冷介质管道，所述壳体的烟气进口设置在所述热交换段的侧壁上，例如，优选设置在所述热交换段的侧壁的中部或下部，以保证烟气进入热交换段后能够在向上流动的过程中同所述管束内的冷介质进行充分热交换，所述热交换段的底部封闭且设有冷凝水排水管20，所述喷淋段的内部构成洗涤室，所述洗涤室的上部设有一个或多个朝向下的喷头6，所述喷头连接喷淋管 18，所述喷淋管穿过所述壳体的侧壁，一部分位于所述壳体内，用于连接所述喷头，另一部分位于所述壳体外，用于接入喷淋水，所述下连接弯管的底部设有排污管口 12，所述排污管口上连接有能滤除水的料袋16，所述下连接弯管的后部和/或所述回升段的下部设有一层或多层过滤层11，所述回升段的上端连接所述壳体的烟气出口，所述壳体的下方设有沉淀池15，所述料袋的滤出水流入所述沉淀池，所述冷凝水排水管的排水流入所述沉淀池，所述喷淋管连接有喷淋水泵，所述喷淋水泵的进水口连接所述沉淀池的澄清水。烟气从所述壳体的烟气进口进入热交换段，在热交换段由下向上流动，通过管束壁向管束内的冷介质放热，烟气中的水份冷凝形成冷凝水，所述冷凝水沉积在所述热交换段的底部，经过所述冷凝水排放管排出，而放热后的烟气则通过上连接弯管进入喷淋段由上向下流动，由喷头向下喷出的喷淋水对烟气进行喷淋洗涤，同时带动烟气流动，以弥补因壳体内各种阻力造成的压力损失，所用喷淋水通常为石灰水，烟气中的二氧化硫与喷淋水中的氧化钙反应生成亚硫酸钙等固体沉淀物，同时烟气中的烟尘经洗涤后也进入水中形成固体沉淀物，烟气和喷淋水一同流到下连接弯管的底部，混有固体沉淀物的水流入料袋，而烟气则经过下连接弯管进入回升段由下向上进行流动，进入料袋的水与料袋中的石灰接触，使料袋中的石灰不断溶解到水中，溶解有石灰的水穿过料袋壁流入料袋下方的沉淀池，在沉淀池中进一步沉淀，澄清水通过喷淋管进入喷头循环利用，而水中的二氧化硫等固体沉淀物被阻隔在料袋中，可以定期取出或者定期更换料袋，烟气中的水滴和固体物在下连接弯管和下降段可以依靠多种机理实现气水分离，一是弯管换向的离心作用，二是过滤层的分离作用，三是在回升段靠重力自然产生沉降作用进料袋，由此实现了烟气的进一步净化，从回升段流出的烟气经过烟气出口排出，可进入烟 排放或者根据烟气净化要求进行后续的净化处理。可以采用任意适宜的技术使所述料袋的滤出水流入所述沉淀池中，例如，通常可以使所述料袋位于所述沉淀池的主体部分的上方或者浸入所述沉淀池的主体部分的水中， 为便于更换料袋等作业，也可以设置连接沉淀池的主体部分的一个副池或其他水流通道， 使所述料袋位于所述副池或其他水流通道的上方或者将所述料袋浸入所述副池或水流通道的水中，料袋滤出的水先进入所述副池或其他水流通道再流入所述沉淀池的主体部分， 在这种情况下，所述副池或其他水流通道可视为所述沉淀池的一部分。同理，可以通过将所述冷凝水排水管的出口设置在所述沉淀池(包括连接沉淀池的主体部分的副池或其他水流通道)的上方或者浸入所述沉淀池中的方式，实现所述冷凝水排水管的排水流入所述沉淀池。所述回升段内可以设有一个或多个朝下的反冲喷头9，所述反冲喷头位于所述过滤层的上方，所述反冲喷头连接有反冲管13，所述反冲管连接有反冲水泵，所述反冲水泵的进水口连接所述沉淀池的澄清水，也可以连接反冲水池，以便通过反冲水池在反冲水中加入适当的药剂，提高对过滤层的反冲效果。通过反冲喷头可以对过滤层进行反冲洗，消除粘结在过滤层上的污垢，避免过滤层的堵塞。所述喷淋水泵和反冲水泵可以为相对独立的水泵，也可以为共用的水泵17。当反冲水泵连接沉淀池的澄清水时，为节省设备起见，优选采用同一个共用的水泵向喷淋管和反冲管供水，可以将喷淋管和反冲管接入同一个总管，并在总管上设置所述共用的水泵，通过开启或关闭各管道上的阀门实现对喷淋和反冲的控制。所述管束连接冷介质管道的方式优选为所述各列管的下端连接冷介质进口管 21，所述各列管的上端连接冷介质出口管4。在此情形下，冷介质(例如需要加热的水)在管束中的流动为由下向上的流动，在流动的过程中不断被加热，使上面的出水温度提高，下面的进水温度低。所述回升段的上部还可以设有一层或多层折板式或旋流式板肋结构，所述回升装置位于所述反冲喷头的上方。由此通过折板或旋流板的换向作用进一步提高烟气的气水分离效果。所述过滤层可以由单层滤网构成，也可以由多层滤网构成，可根据实际需要以及滤网的特性确定。所述料袋与所述排污管口之间的连接方式优选为可拆连接，由此可以在需要时方便地更换料袋。所述料袋与所述排污管口之间的可拆连接方式可以为所述料袋的袋口捆扎在所述排污管口上，也可以为所述料袋的袋口上预装有连接短管，所述连接短管与所述排污管口之间通过法兰连接或者所述连接短管套接在所述排污管口上并通过卡口、卡箍或螺丝等固定。所述冷凝水排水管上通常可设有用于控制排水的阀门和/或抽吸设备，也可以是所述冷凝水排水管连接有用于控制排水的阀门和/或抽吸设备，通过相应阀门和/或抽吸设备进行冷凝水排水的控制，及时将冷凝水排出，以减少冷凝水对设备的腐蚀，同时避免烟气从冷凝水排水管流出或者外部空气通过冷凝水排水管进入壳体内。根据实际需要，所述壳体的内表面的部分或全部面积上通常应设有耐磨耐酸防腐层。所述耐磨耐酸防腐层可以采用现有技术下任意适宜的材料，例如具有较高耐磨特性以及相应耐温特性的高分子防腐涂料。考虑到设备的使用寿命及投入产出关系，可以采用常用的碳钢板制备所述壳体以及壳体内部的金属件，通过热喷涂方式在所述壳体的内表面上以及所述壳体内部的金属件的外表面上形成耐磨耐酸防腐层，所用的热喷涂粉芯的原料配比可以为CrB2粉23%，Mo粉 15%, Cr 粉 6. 5%, TiC 粉 3%，Co 粉 12%，WC 粉 I. 5%, Ni 粉 10%，Fe 粉(镍包覆粉体)29%，将上述粉料(粒径通常应在几十微米的数量级及以下)混合后，以不锈钢带作为外皮包裹成丝材并通过拔丝等适宜方式制成适宜的细度，就形成可以用于热喷涂的粉芯丝材了，所涉及的粉芯丝材制备方法和热喷涂方法可以依据现有技术或其他适宜的技术。所述壳体主体部分的横截面可以呈圆形等任意适宜的形状，但考虑到设置耐磨耐酸防腐层的便利以及防腐涂层的可靠性，在通常情况下，所述壳体主体部分的横截面优选为矩形或圆形或椭圆形。所述沉淀池通常可以设有补水管14和出水管，通过补水管在需要时进行补水，补入的水可以是单纯的水，也可以是溶解于石灰的水，通过出水管在需要时将澄清水引出，由于澄清水以通过与石灰进行了酸碱中和，不再具有酸性，因此形成的盐性物质引出后装袋送建材厂加以利用，S02酸性气体不再对空排放。
权利要求
1.一种适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，包括设有烟气进口和烟气出口的壳体，其特征在于所述壳体主要由依次连接的热交换段、上连接弯管、喷淋段、下连接弯管和回升段构成，所述热交换段、喷淋段和回升段为立式，所述热交换段的内部设有由若干竖向平行列管构成的用于热交换的管束，所述管束连接冷介质管道，所述壳体的烟气进口设置在所述热交换段的侧壁上，所述热交换段的底部封闭且设有冷凝水排水管，所述喷淋段的内部构成洗涤室，所述洗涤室的上部设有一个或多个朝下的喷头，所述喷头连接喷淋管，所述下连接弯管的底部设有排污管口，所述排污管口上连接有能滤除水的料袋，所述下连接弯管的后部和/或所述回升段的下部设有一层或多层过滤层，所述回升段的上端连接所述壳体的烟气出口，所述壳体的下方设有沉淀池，所述料袋的滤出水流入所述沉淀池，所述冷凝水排水管的排水流入所述沉淀池，所述喷淋管连接有喷淋水泵，所述喷淋水泵的进水口连接所述沉淀池的澄清水。
2.根据权利要求I所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述回升段内设有一个或多个朝下的反冲喷头，所述反冲喷头位于所述过滤层的上方，所述反冲喷头连接有反冲管，所述反冲管连接有反冲水泵，所述反冲水泵的进水口连接所述沉淀池的澄清水或者连接反冲水池。
3.根据权利要求2所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述喷淋水泵和反冲水泵为相对独立的水泵，或者为共用的水泵。
4.根据权利要求1、2、或3所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述管束连接冷介质管道的方式为所述各列管的下端连接冷介质进口管，所述各列管的上端连接冷介质出口管。
5.根据权利要求4所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述回升段的上部设有一层或多层折板式或旋流式板肋装置，所述回升装置上方没有所述反冲喷头。
6.根据权利要求5所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述料袋与所述排污管口之间的连接方式为可拆连接，所述过滤层由单层滤网构成或者由多层滤网构成，滤网层可通过检修孔分层拆换维护。
7.根据权利要求6所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述料袋与所述排污管口之间的可拆连接方式为所述料袋的袋口捆扎在所述排污管口上，或者所述料袋与所述排污管口之间的可拆连接方式为所述料袋的袋口上预装有连接短管，所述连接短管与所述排污管口之间通过法兰连接或者所述连接短管套接在所述排污管口上并通过卡口、卡箍或螺丝固定。
8.根据权利要求7所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述冷凝水排水管上设有用于控制排水的阀门和/或抽吸设备或者所述冷凝水排水管连接有用于控制排水的阀门和/或抽吸设备，本设备的主要特点是用石灰水脱硫却不用外来补充水。
9.根据权利要求8所述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述壳体的内表面的部分或全部面积上设有耐磨耐酸防腐层。
10.根据权利要求9述的适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其特征在于所述壳体主体部分的横截面呈矩形或圆形或椭圆形。
全文摘要
本发明涉及一种适于中小型锅炉的一体化节能脱硫装置，其壳体主要由依此连接的热交换段、上连接弯管、喷淋段、下连接弯管和回升段构成，所述热交换段、喷淋段和回升段为立式，所述热交换段的内部设有由若干竖向平行列管构成的用于热交换的管束，所述喷淋段的内部构成洗涤室，所述洗涤室的上部设有喷头，所述下连接弯管的底部设有排污管口，所述排污管口上连接有能滤除水的料袋，所述下连接弯管的后部和/或所述回升段的下部设有过滤层，所述壳体的下方设有沉淀池。本发明将烟气的热回收和脱硫合二为一，结构简单，投资少，占地面积小，操作方便，并且节能和脱硫效率高，特别适应于在中小型锅炉系统中配套适应。
文档编号B01D53/50GK102600711SQ20121005289
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者李树生 申请人:北京凝汽动力技术有限公司