一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统及应用的制作方法

本发明属于节能环保技术领域，尤其是一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统及应用。

背景技术

随着环保要求越来越严格，为了达到新的国家排放标准，国内大部分燃煤电厂和化工行业都在进行烟气超低排放改造，以实现烟囱出口烟尘、二氧化硫浓度不高于10、35mg/nm³的排放要求，部分地区要求烟尘浓度低于5mg/nm³。目前大多数电厂和化工厂都采用了湿法脱硫的方式去烟气中二氧化硫及粉尘，脱硫塔出口烟气温度降至50℃左右，此时的烟气通常是饱和湿烟气，烟气中含有大量水蒸汽，且水蒸汽中含有较多的溶解性盐、so3、粉尘等有害物质。当饱和的湿烟气通过烟囱直接排出到温度较低的环境空气中，烟气中的水蒸汽遇冷会凝结形成“白雾”，俗称烟羽，使烟气无法有效扩散；严重的，在脱硫塔附近一定区域内会有液滴飘落，形成烟囱雨，对周围环境造成二次污染，引起不好的影响。目前国家在天津、河北等多地提出更高的环保要求，对煤电相继提出制定了消除石膏雨、白色烟羽等政策法规，加速烟气扩散，减小局部污染。

针对烟囱出口白烟，目前常用的消除方法有烟气加热技术、烟气冷凝技术、烟气冷凝再热技术；直接加热可降低湿烟气的相对含湿量，使烟气处于不饱和状态，实现“消白”，但当环境温度较低、相对湿度较大时，就会导致“消白”难度增大，能耗增多；烟气冷凝技术使湿烟气中水蒸气大量析出，大幅降低烟气的绝对含湿量，但要实现消白的目的所需的冷量比直接加热所需的热量更高，且要保证有大量的廉价冷源与烟气进行充分换热；烟气冷凝再热技术不仅可以析出部分烟气中的水蒸气，还可以大幅降低湿烟气冷凝后再加热所需的温度，从而实现经济有效的“消白”目的。本发明在上述消白系统的基础上，进行了系统的优化及改进，最终发明了一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统，能够实现烟气高效脱硫、净化、除尘、消白的目的，同时对烟气中余热进行深度的回收利用。

通过检索，发现如下两篇与本专利申请相关的专利公开文献：

1、一种脱硫烟气超净除尘消白烟的装置和方法(cn107261699a)，涉及一种脱硫烟气超净除尘消白烟的装置，包括脱硫塔，冷却塔和循环水槽。该发明装置和方法通过冷却塔对循环水进行空冷冷却，冷却后的循环水再对烟气进行喷淋冷却，冷却后的净烟气与来自空冷塔的热空气混合，然后排入大气，实现消白目的。但是，(1)该装置中冷却塔是空冷塔，对循环水的冷却效果有限，若要提高冷却效果，则冷却塔的规模比较大；(2)冷却塔上部出来的热空气温度不会太高，并不能加热烟气，而且造成烟囱出口烟气量大大增加；(3)烟气中的余热并未进行合理的回收利用。

2、一种塔外冷凝的热媒烟气消白系统(cn108126482a)，涉及脱硫烟气消白系统，包括脱硫塔，降温段换热器与升温段换热器构成的热媒水闭路循环，板式烟气冷凝器；脱硫后的烟气经烟气冷凝器冷却后进入升温段换热器，被热媒水加热后经烟囱排入大气；从而实现降低烟气含湿量和烟气消白热负荷，提高烟气过热度，实现消除白烟目的。该系统在塔外对烟气进行间接冷凝，冷凝效果没有直接喷淋冷凝效果好，且析出的冷凝水易对设备造成腐蚀。

通过对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统及应用，该系统具有脱硫效率高、脱硫烟气洁净度高、出口烟气含湿量小、热量回收利用率高等优点，该系统采用对烟气先进行直接接触冷凝后加热的方式，最终实现烟气高效脱硫、消白、余热深度回收的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统，所述系统包括脱硫塔、循环水箱、换热器、吸收式热泵机组、烟气降温段、烟气升温段、入口烟道和出口烟道，所述脱硫塔内的底部相分隔设置浓缩池和脱硫循环池，所述浓缩池上方的脱硫塔内由下自上依次同轴设置浓缩段、脱硫段、水洗段和除雾段，所述入口烟道相连通设置于浓缩池、浓缩段之间的脱硫塔上，所述出口烟道相连通设置于除雾段上方的脱硫塔的顶部；所述循环水箱、换热器和吸收式热泵机组均设置于脱硫塔外，所述水洗段和除雾段能够循环通过循环水，该水洗段和除雾段分别均与循环水箱相连接设置，所述换热器、吸收式热泵机组能够对循环水进行两级降温，经水洗段和除雾段出来的循环水能够通过换热器、吸收式热泵机组进行两级降温，然后返回循环水箱，所述换热器、吸收式热泵机组能够对锅炉补水进行两级加热，锅炉补水能够流经换热器、吸收式热泵机组并进行两级加热，后通入锅炉除氧器进行热力除氧；所述烟气降温段设置于脱硫塔的入口烟道前，所述烟气升温段设置于脱硫塔的出口烟道与烟囱之间。

而且，所述脱硫塔的底部沿竖直方向设置一隔板，该隔板能够将脱硫塔的底部分隔为浓缩池和脱硫循环池，所述浓缩段包括浓缩喷淋层和浓缩循环泵，所述入口烟道与脱硫段之间的脱硫塔内设置浓缩喷淋层，所述浓缩循环泵设置于脱硫塔外，所述浓缩池与浓缩喷淋层通过浓缩循环泵及循环管线相连接设置；

所述脱硫段包括脱硫段集液器和脱硫段喷淋层，所述脱硫段喷淋层间隔设置于脱硫段集液器的上方，该脱硫段集液器的出口与脱硫循环池相连通设置，该脱硫循环池与脱硫段喷淋层的进口通过脱硫循环泵及循环管线相连接设置，该脱硫循环泵设置于脱硫塔外；

所述水洗段由下至上依次设置水洗段集液器、湍流器和水洗段喷淋层，所述水洗段集液器的出口通过循环管线与循环水箱相连接设置，所述水洗段喷淋层的进口通过水洗循环水泵、循环管线与循环水箱相连接设置，该水洗循环水泵设置于脱硫塔外，所述水洗段喷淋层能够喷淋水洗段喷淋水；

所述除雾段包括除雾器和间隔设置于除雾器上方的除雾器冲洗层，所述除雾器冲洗层的进口通过除雾器冲洗水泵与循环水箱相连接设置，该除雾器冲洗水泵设置于脱硫塔外；所述除雾器冲洗层能够使用除雾器冲洗水冲洗除雾器，该除雾器冲洗水与水洗段喷淋水能够流经湍流器并汇集到水洗段集液器内；

所述水洗段集液器的出口与循环水箱之间设置换热器和吸收式热泵机组，所述水洗段集液器的出口与换热器的热流体通道进口相连通设置，换热器的热流体通道出口与吸收式热泵机组的低温热源进口相连通设置，所述吸收式热泵机组的低温热源出口与循环水箱相连通设置；

或者，所述水洗段集液器的出口与循环水箱之间设置吸收式热泵机组，所述脱硫循环泵的出口与脱硫段喷淋层之间设置换热器；所述脱硫循环泵的出口与换热器的热流体通道进口相连通设置，换热器的热流体通道出口与脱硫段喷淋层的进口相连通设置；所述水洗段集液器的出口与吸收式热泵机组的低温热源进口相连通设置，所述吸收式热泵机组的低温热源出口与循环水箱相连通设置；

所述换热器的冷流体通道进口连接设置锅炉给水进水，该换热器的冷流体通道出口与吸收式热泵机组的高温热源进口相连通设置，该吸收式热泵机组的高温热源出口通过锅炉给水管线与锅炉除氧器相连接设置。

而且，所述换热器为板式换热器或管式换热器。

而且，所述吸收式热泵机组为蒸汽驱动型热泵，所用蒸汽来自锅炉。

而且，所述烟气降温段与烟气升温段之间可通过他中间介质相连接设置。

而且，所述中间介质为热管。

如上所述的氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统在烟气湿法脱硫消白热回收方面的应用。

本发明取得的优点和积极效果为：

1、本系统具有脱硫效率高、脱硫烟气洁净度高、出口烟气含湿量小、热量回收利用率高等优点，该系统采用对烟气先进行直接接触冷凝后加热的方式，最终实现烟气高效脱硫、消白、余热深度回收的目的。

2、采用本系统第一种结构方式：经过除雾器冲洗和水洗段喷淋之后的循环水通过水洗段集液器先进入换热器，进行预冷却，把热量传递给锅炉给水；预冷却后的循环水再进入吸收式热泵机组，进行二次冷却，进一步将热量传递给锅炉给水。经过两次降温的循环水再返回至脱硫塔，与烟气进行直接冲洗换热，烟气冷凝后析出的液滴被高效除尘除雾器捕集，从而降低出口烟气温度和绝对湿度，实现烟气塔内冷凝目的，且循环水冷却后更有利于氨的吸收，使水洗段氨的清洗效果更好，进一步减小氨的逃逸，此外该方式对脱硫段和浓缩段的水平衡影响不大，使得水平衡易于控制。

或者，采用本系统第二种结构方式：脱硫循环池中循环浆液进入换热器，进行冷却，将热量传递给锅炉给水；水洗段集液器出来的循环水进入吸收式热泵机组进行冷却，将热量也传递给锅炉给水。冷却后的浆液和循环水返回脱硫塔内，在脱硫段和水洗段对烟气进行喷淋脱硫、冲洗和降温。脱硫浆液温度降低，则浆液中氨的溶解度高，有利于提高氨法脱硫效率。

3、低温的锅炉给水依次经过换热器和吸收式热泵机组，吸收循环水和浆液中的热量，经过两次加热后的锅炉给水温度可达80℃，之后再通入锅炉中，可节约锅炉燃料，该系统热量回收率高，最终可实现烟气余热深度回收。

4、本系统烟气在脱硫塔内与循环水或浆液直接接触换热，换热效率高、烟气冷凝效果好；冷凝后的净烟气在塔外烟气升温段内再加热，提高净烟气过热度，使饱和净烟气变成不饱和的烟气，有利于烟囱出口烟气扩散，从而实现消白和消除烟囱雨的目的。

附图说明

图1为本发明系统的一种结构连接方式示意图；

图2为本发明系统的另一种结构连接方式示意图；

其中，a-浓缩段，b-脱硫段，c-水洗段，d-除雾段；1-脱硫塔，2-浓缩池，3-脱硫循环池，4-浓缩循环泵，5-烟气降温段，6-入口烟道，7-浓缩段喷淋层，8-脱硫段集液器，9-脱硫段喷淋层，10-水洗段集液器，11-湍流器，12-水洗段喷淋层，13-除雾器，14-除雾器冲洗层，15-烟气升温段，16-换热器，17-吸收式热泵机组，18-循环水箱，19-脱硫循环泵，20-水洗循环泵，21-除雾器冲洗水泵，22-出口烟道。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明中未详细描述的结构、连接关系等，可以理解为本领域的常规技术手段。

一种氨法脱硫烟气消白余热深度回收系统，如图1和图2所示，所述系统包括脱硫塔1、循环水箱18、换热器16、吸收式热泵机组17、烟气降温段5、烟气升温段15、入口烟道6和出口烟道22，所述脱硫塔内的底部相分隔设置浓缩池2和脱硫循环池3，所述浓缩池上方的脱硫塔内由下自上依次同轴设置浓缩段a、脱硫段b、水洗段c和除雾段d，所述入口烟道相连通设置于浓缩池、浓缩段之间的脱硫塔上，所述出口烟道相连通设置于除雾段上方的脱硫塔的顶部；所述循环水箱、换热器和吸收式热泵机组均设置于脱硫塔外，所述水洗段和除雾段能够循环通过循环水，该水洗段和除雾段分别均与循环水箱相连接设置，所述换热器、吸收式热泵机组能够对循环水进行两级降温，经水洗段和除雾段出来的循环水能够通过换热器、吸收式热泵机组进行两级降温，然后返回循环水箱，所述换热器、吸收式热泵机组能够对锅炉补水进行两级加热，锅炉补水能够流经换热器、吸收式热泵机组并进行两级加热，后通入锅炉除氧器(图中未示出)进行热力除氧；所述烟气降温段设置于脱硫塔的入口烟道前，用于降低原烟气温度，吸收原烟气中热量，所述烟气升温段设置于脱硫塔的出口烟道与烟囱(图中未示出)之间，用于升高净烟气温度，提高净烟气过热度，之后通过烟囱排入大气中，利于烟气扩散，从而实现烟气消白目的。

在本实施例中，所述脱硫塔的底部沿竖直方向设置一隔板23，该隔板能够将脱硫塔的底部分隔为浓缩池和脱硫循环池，所述浓缩段包括浓缩喷淋层7和浓缩循环泵4，所述入口烟道与脱硫段之间的脱硫塔内设置浓缩喷淋层，所述浓缩循环泵设置于脱硫塔外，所述浓缩池与浓缩喷淋层通过浓缩循环泵及循环管线(图中未标号)相连接设置；

所述脱硫段包括脱硫段集液器8和脱硫段喷淋层9，所述脱硫段喷淋层间隔设置于脱硫段集液器的上方，该脱硫段集液器的出口与脱硫循环池相连通设置，该脱硫循环池与脱硫段喷淋层的进口通过脱硫循环泵19及循环管线相连接设置，该脱硫循环泵设置于脱硫塔外；

所述水洗段由下至上依次设置水洗段集液器10、湍流器11和水洗段喷淋层12，所述水洗段集液器的出口通过循环管线与循环水箱相连接设置，水洗段集液器中的循环水可以通过循环管线最终返回至循环水箱中，所述水洗段喷淋层的进口通过水洗循环水泵20、循环管线与循环水箱相连接设置，该水洗循环水泵设置于脱硫塔外，所述水洗段喷淋层能够喷淋水洗段喷淋水；

所述除雾段包括除雾器13和间隔设置于除雾器上方的除雾器冲洗层14，所述除雾器冲洗层的进口通过除雾器冲洗水泵21与循环水箱相连接设置，该除雾器冲洗水泵设置于脱硫塔外；所述除雾器冲洗层能够使用除雾器冲洗水冲洗除雾器，该除雾器冲洗水与水洗段喷淋水能够流经湍流器并汇集到水洗段集液器内；

所述水洗段集液器的出口与循环水箱之间设置换热器和吸收式热泵机组，所述水洗段集液器的出口与换热器的热流体通道进口相连通设置，换热器的热流体通道出口与吸收式热泵机组的低温热源进口相连通设置，所述吸收式热泵机组的低温热源出口与循环水箱相连通设置；经过除雾器冲洗和水洗段水洗之后的循环水(约45℃)汇集到水洗段集液器，然后进入换热器的热流体通道，与冷流体通道中的锅炉给水(约20℃)进行热量交换，完成循环水的预冷却及锅炉给水的预加热；之后，循环水和锅炉给水再进入吸收式热泵机组内，在蒸汽的驱动下进一步地进行热量交换。经过两次热量交换，循环水的温度可降低10～12℃，锅炉给水的温度可升高至80℃以上。冷却后的循环水返回至循环水箱，然后通过水洗循环泵进入水洗段喷淋层进行喷淋，喷淋的循环水与向上的烟气在旋流器的作用下，强烈掺混，在有效洗涤烟气中残留的铵盐液滴、粉尘、游离氨等杂质的同时，对烟气进行显著的冷凝降温，降低饱和湿烟气中水蒸气的含量；同时因循环水温度降低，对氨的洗涤效果更好，更进一步减小氨的逃逸；

或者，所述水洗段集液器的出口与循环水箱之间设置吸收式热泵机组，所述脱硫循环泵的出口与脱硫段喷淋层之间设置换热器；所述脱硫循环泵的出口与换热器的热流体通道进口相连通设置，换热器的热流体通道出口与脱硫段喷淋层的进口相连通设置；所述水洗段集液器的出口与吸收式热泵机组的低温热源进口相连通设置，所述吸收式热泵机组的低温热源出口与循环水箱相连通设置；该种结构方式通过换热器冷却脱硫浆液，通过吸收式热泵机组冷却循环水，冷却循环浆液可使得浆液中氨的溶解度提高，从而可提高脱硫段的脱硫效率，冷却后的浆液和循环水可有效地降低烟气温度；

所述换热器的冷流体通道进口连接设置锅炉给水进水，该换热器的冷流体通道出口与吸收式热泵机组的高温热源进口相连通设置，该吸收式热泵机组的高温热源出口通过锅炉给水管线与锅炉除氧器相连接设置；锅炉给水经过换热器、吸收式热泵机组两级加热后，温度大大提高，之后经过热力除氧器除氧后进入锅炉，可节约锅炉燃料，实现烟气的深度余热回收。

在本实施例中，所述换热器为板式换热器或管式换热器。

在本实施例中，所述吸收式热泵机组为蒸汽驱动型热泵，所用蒸汽来自锅炉，蒸汽冷凝后的疏水可返回至循环水箱或其他水处理装置，再利用。

在本实施例中，所述烟气降温段与烟气升温段之间可通过他中间介质相连接设置，例如中间介质为热管，从而实现原烟气与净烟气间的热量传递。

本系统的相关工作原理：

该系统脱硫塔内，烟气与脱硫浆液逆流接触、洗涤过程中，so2被浆液吸收，并发生如下总反应：

so2+2nh3+h2o＝(nh4)2so3

so2+(nh4)2so3+h2o＝2nh4hso3

nh3+nh4hso3＝(nh4)2so3

在脱硫循环池及浓缩池内，亚硫酸铵被鼓入的氧化空气氧化成硫酸铵：

2(nh4)2so3+o2＝2(nh4)2so4。

在水洗段和除雾段中，循环水吸收烟气中未反应的nh3，防止氨逃逸。

通过降低循环浆液温度，可以使浆液中nh3溶解度升高，从而使得so2吸收的更充分，提高脱硫效率；通过降低循环水的温度，使得水洗段和除雾段烟气中的nh3更易溶解到循环水中，氨气逃逸量更少、脱硫净烟气洁净度更高；且降低了塔出口烟气温度，实现冷凝目的；塔外通过烟气升温段对烟气进行再升温，最终实现高效脱硫消白目的。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。