脱硫烟气后处理装置、方法和湿法脱硫系统与流程

本发明涉及脱硫烟气治理技术领域，尤其涉及一种脱硫烟气后处理装置、方法和湿法脱硫系统。

背景技术：

锅炉、焚烧炉、催化裂化装置等燃烧产生的烟气需要经过脱硫后才能排入空气，脱硫一般采用湿法脱硫，脱硫后的烟气温度降低，烟气中的水蒸汽处于过饱和状态，这样的烟气排入空气中，遇冷会产生大量的细小水滴形成白烟，既浪费了大量的热能和水资源，又会造成强烈的视觉污染。并且，水蒸汽冷凝的小液珠与烟气中残余的nox、so3、亚微米颗粒物结合形成的气溶胶排出后会产生蓝烟或黄烟现象，进入大气后易形成雾霾，严重影响周边环境能见度及居民的身心健康。

相关技术中，为了消除脱硫烟气的白烟现象，一般采用冷凝、再热、混兑及互相结合的方式。现有方式大多采用喷淋及间接换热的方式降低烟气温度，以减少烟气中水蒸汽的含量，但是这两种方法烟气与冷却水的传热传质效率都较低，降温过程耗水量较大，降温设备庞大，冷却降温效率有待提高。

因而，亟待提出一种能够提高对于湿法脱硫产生的脱硫烟气的降温效率的脱硫烟气后处理装置。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种脱硫烟气后处理装置，以提高对于湿法脱硫产生的脱硫烟气的降温效率。

本发明的第二目的在于提供一种湿法脱硫系统，以提高对于湿法脱硫产生的脱硫烟气的降温效率。

本发明的第三目的在于提供一种脱硫烟气后处理方法，以提高对于湿法脱硫产生的脱硫烟气的降温效率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

基于上述第一目的，本发明提供的脱硫烟气后处理装置，包括处理塔、气泡发生组件和加热器，所述处理塔的塔底设置有用于容纳冷却水的冷却空间，所述气泡发生组件设置在所述冷却空间内，且所述气泡发生组件用于在所述冷却水中将所述脱硫烟气转换成微气泡；

所述加热器设置在所述处理塔的出口处。

在上述任一技术方案中，可选地，脱硫烟气后处理装置还包括循环冷却回路，所述处理塔上设置有冷却水入口和冷却水出口，所述循环冷却回路连接在所述冷却水入口和所述冷却水出口之间；

所述循环冷却回路用于将从所述冷却水出口输出的冷却水冷却后经所述冷却水入口输送回所述处理塔内。

在上述任一技术方案中，可选地，脱硫烟气后处理装置还包括分别设置在所述处理塔内部的雾化装置和捕雾装置；

所述雾化装置连通所述冷却水入口，所述雾化装置与所述冷却空间之间形成相变凝结空间，所述雾化装置用于向所述相变凝结空间喷淋雾化后的所述冷却水；

所述捕雾装置设置在所述加热器和所述雾化装置之间。

在上述任一技术方案中，可选地，所述循环冷却回路包括冷却器和循环泵，所述循环泵和所述冷却器顺次连通在所述冷却水出口和所述冷却水入口之间。

在上述任一技术方案中，可选地，所述气泡发生组件能够将所述脱硫烟气转换成直径为10μm-100μm的所述微气泡。

基于上述第二目的，本发明提供的湿法脱硫系统，包括脱硫装置和如上述任一技术方案所述的脱硫烟气后处理装置；

所述脱硫装置的排烟口连通所述脱硫烟气后处理装置的气泡发生组件。

在上述任一技术方案中，可选地，所述脱硫烟气后处理装置的加热器为第一换热器，所述第一换热器的冷媒通道的入口连通所述捕雾装置与所述第一换热器之间形成的空间，所述第一换热器的冷媒通道的出口连通所述处理塔的出口；

所述湿法脱硫系统还包括第二换热器，所述第一换热器的热媒通道与所述第二换热器的冷媒通道形成循环回路，所述循环回路内流通有循环介质；

所述第二换热器的热源通道用于连通烟道和所述脱硫装置的进烟口。

在上述任一技术方案中，可选地，还包括补水通道，所述脱硫装置上设置有补水入口，所述脱硫烟气后处理装置的处理塔上设置有补水出口，所述补水出口与所述补水入口之间连通有所述补水通道。

在上述任一技术方案中，可选地，所述循环介质为水、蒸汽、导热油或乙二醇水溶液。

基于上述第三目的，本发明提供的脱硫烟气后处理方法，包括以下步骤：

在所述冷却水中将脱硫烟气转化成微气泡，以冷却所述脱硫烟气；

向从冷却水中排出的所述脱硫烟气喷淋雾化后的所述冷却水，以使所述脱硫烟气中的亚微米颗粒物生长为微米颗粒物；

捕获所述微米颗粒物得到第一净化烟气；

加热所述第一净化烟气得到第二净化烟气，将所述第二净化烟气排放至大气中。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明提供的脱硫烟气后处理装置，使脱硫烟气以微气泡的形式与冷却水进行接触传热传质，与常规的喷淋冷却相比较，第一方面能够提高对于脱硫烟气的冷却效率，第二方面部分细微颗粒物在降温冷凝过程中被脱除，第三方面脱硫烟气的可降温时间延长，第四方面与常规的喷淋冷却相比，相同冷却负荷的条件下，微气泡冷却循环冷却水量可降低20％以上。且通过加热器加热第一净化烟气得到第二净化烟气后，可以进一步提高排放的烟气的不饱和度，有效消除白烟，且由于第一净化烟气的温度相较于刚进入到处理塔内的脱硫烟气的温度大幅降低，因而第二净化烟气所需的升温幅度就随之降低，即减轻了加热器的加热能耗。本发明提供的脱硫烟气后处理方法采用该脱硫烟气后处理装置，本发明提供的湿法脱硫系统包括该脱硫烟气后处理装置，因而该脱硫烟气后处理方法和湿法脱硫系统能够实现上述脱硫烟气后处理装置能够实现的所有有益的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例一提供的脱硫烟气后处理装置的第一结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的脱硫烟气后处理装置的第二结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的湿法脱硫系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的脱硫烟气后处理方法的流程示意图。

图标：1-脱硫烟气后处理装置；10-处理塔；100-烟囱；11-气泡发生组件；12-加热器；13-冷却水；130-冷却水入口；131-冷却水出口；14-脱硫烟气；140-微气泡；141-第一净化烟气；142-第二净化烟气；15-冷却器；16-雾化装置；17-捕雾装置；18-相变凝结空间；2-湿法脱硫系统；20-脱硫装置；200-排烟口；21-第一换热器；22-第二换热器；23-循环回路；24-补水通道；240-补水入口；241-补水出口；25-高温烟气。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直径相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1和图2所示，本实施例提供了一种脱硫烟气后处理装置；图1为本实施例提供的脱硫烟气后处理装置的第一结构示意图；图2为本实施例提供的脱硫烟气后处理装置的第二结构示意图。

本实施例提供的脱硫烟气后处理装置用于对经过脱硫处理的烟气进行进一步的防污染处理，尤其是对经过湿法脱硫处理的烟气进行进一步的防污染处理。

参见图1和图2并结合图3和图4所示，脱硫烟气后处理装置1包括处理塔10、气泡发生组件11和加热器12，处理塔10的塔底设置有用于容纳冷却水13的冷却空间，其中，冷却水13的温度远低于进入到处理塔10内的脱硫烟气14的温度。例如，进入到处理塔10内的脱硫烟气14的温度为70℃，而冷却水13的温度为40℃。

气泡发生组件11设置在冷却空间内，且气泡发生组件11用于在冷却空间内的冷却水13中将脱硫烟气14转换成微气泡140。脱硫烟气14以微气泡140的方式与冷却水13换热，细小的微气泡140均匀分散在冷却水13中，脱硫烟气14中的热量传递到冷却水13中。其中，第一方面，由于气体的传质速率很大程度上取决于气液相的传质面积，微纳米气泡直径气泡小、比表面积大，与冷却水13的传热传质效率极高，所以脱硫烟气14以微气泡140的方式传热传质效率远高于喷淋换热。第二方面，进入到冷却塔内的脱硫烟气14通常呈过饱和状态，饱和的脱硫烟气14形成的微气泡140在冷却水13内发生冷凝，微气泡140中的颗粒物会随着蒸汽凝结一起融入冷却水13，有利于降低烟气中的细微颗粒物。第三方面，由于微气泡140的体积很小，在水中所受浮力相应也很小，表现出上升缓慢、存在时间长的特性，进一步提高了微气泡140与冷却水13之间的换热效率。第四方面，通过使脱硫烟气14以微气泡140的形式与冷却水13换热，可大幅提升换热效率，减少冷却水13耗水量，同时有利于脱硫烟气14中细微颗粒物的脱除。

具体地，脱硫烟气14以微气泡140的方式与冷却水13传热传质，可大幅提高脱硫烟气14的不饱和度，有效消除脱硫烟气14的白烟。通过冷却水13冷却，脱硫烟气14温度可降低6-18℃，脱硫烟气14含水量减少30％以上。

可选地，气泡发生组件11为现有的微气泡发生器或微纳米气泡发生器，其中微气泡发生器能够产生直径为几十微米至几百微米的微气泡140，其中微纳米气泡发生器能够产生直径为0.1-100μm的微气泡140。其中，值得解释的是，微气泡140是指在冷却水13中呈直径为几十微米至几百微米或0.1-100μm的气泡形态的脱硫烟气14。

可选地，气泡发生组件11为微孔管微气泡发生器或文丘里管微气泡发生器。

加热器12设置在处理塔10的出口处。定义在进入加热器12之前的脱硫烟气14为第一净化烟气141，从加热器12出来的烟气为第二净化烟气142，也就是说，第一净化烟气141是经过冷却水13冷却后的脱硫烟气14，第二净化烟气142是将第一净化烟气141加热后得到的，第二净化烟气142相较于第一净化烟气141的不饱和度大幅增加，白烟现象可以有效消除。

可选地，处理塔10的顶部设置有烟囱100，通过该脱硫烟气后处理装置1处理过的脱硫烟气14可以经由烟囱100排出至大气中。也就是说，加热器12设置在处理塔10内部的对应烟囱100的入口处。

具体地，通过加热器12加热，第二净化烟气142的温度可以达到80℃以上。

本实施例中的脱硫烟气后处理装置，使脱硫烟气14以微气泡140的形式与冷却水13进行接触传热传质，与常规的喷淋冷却相比较，第一方面能够提高对于脱硫烟气14的冷却效率，第二方面部分细微颗粒物在降温冷凝过程中被脱除，第三方面脱硫烟气14的可降温时间延长，第四方面与常规的喷淋冷却相比，相同冷却负荷的条件下，微气泡140冷却循环冷却水量可降低20％以上。且通过加热器12加热第一净化烟气141得到第二净化烟气142后，可以进一步提高排放的烟气的不饱和度，有效消除白烟，且由于第一净化烟气141的温度相较于刚进入到处理塔10内的脱硫烟气14的温度大幅降低，因而第二净化烟气142所需的升温幅度就随之降低，即减轻了加热器12的加热能耗。

本实施例的可选方案中，脱硫烟气后处理装置1还包括循环冷却回路，处理塔10上设置有冷却水入口130和冷却水出口131，循环冷却回路连接在冷却水入口130和冷却水出口131之间；循环冷却回路用于将从冷却水出口131输出的冷却水13冷却后经冷却水入口130输送回处理塔10内。通过设置循环冷却回路，可以循环利用冷却水13，有利于减少冷却水13的用水量。

本实施例的可选方案中，脱硫烟气后处理装置1还包括分别设置在处理塔10内部的雾化装置16和捕雾装置17；雾化装置16连通冷却水入口130，雾化装置16与冷却空间之间形成相变凝结空间18，雾化装置16用于向相变凝结空间18喷淋雾化后的冷却水13；捕雾装置17设置在加热器12和雾化装置16之间。

目前，直径为0.01～1μm亚微米颗粒物排向大气极易形成雾霾，并且排出时烟气会产生蓝烟或黄烟现象，因此，降低烟气中亚微米颗粒物的排放，对于实现烟气的超洁净排放具有十分重要的作用。现有的除尘捕雾设备难以捕获烟气中的亚微米细颗粒物，致使湿法脱硫烟气14颗粒物达标的情况下，依旧有大量亚微米细颗粒物存在。

通过向冷凝降温后的饱和烟气中喷入雾化后的冷却水13，脱硫烟气14经过在冷却水13内的冷却后呈温度降低的过饱和蒸汽状态，过饱和蒸汽环境下的脱硫烟气14通过雾化后的冷却水13降温，脱硫烟气14中的蒸汽以亚微米颗粒物为凝结核发生相变凝结增长，同时在温差作用下产生扩散泳和热泳效应，促使亚微米颗粒物迁移运动，发生碰撞并增长至微米级颗粒。进一步地，经过后续捕雾装置17即可捕获生长为微米级颗粒物的亚微米颗粒物，实现脱硫烟气14的超洁净排放。

具体地，经冷却水13降温后的脱硫烟气14在相变凝结空间18中发生相变凝结长大和热泳扩散碰撞团聚作用，亚微米颗粒物长大为10μm以上的微米颗粒物，微米颗粒物被捕雾装置17脱除。最终可使第一净化烟气141种的亚微米颗粒物和微米颗粒物含量降低至5mg/m³以下，其中0.01～1μm亚微米颗粒物减少60％以上，实现脱硫烟气14的超洁净排放。

此外，该脱硫烟气后处理装置1将气泡发生组件11、加热器12、雾化装置16、捕雾装置17及循环冷却回路集成在处理塔10上，结构紧凑、各单元独立，且便于与脱硫装置20相连接。由于采用高效的脱硫烟气冷却、净化及升温技术，有效缩小各个单元设备的体积。

可选地，捕雾装置17为丝网捕雾器、屋脊捕雾器、湿电除尘器、布袋除尘器或旋风分离器等。

可选地，雾化后的冷却水13的直径平均为10μm至100μm，例如，雾化后的冷却水的直径平均为60μm至70μm。

本实施例的可选方案中，循环冷却回路包括冷却器15和循环泵，循环泵和冷却器15顺次连通在冷却水出口131和冷却水入口130之间。通过冷却器15能够将升温后的冷却水13降低至原初始温度，再经雾化装置16雾化后以雾滴的形式进入到相变凝结空间18内。通过设置循环泵通过为循环冷却回路提高冷却水13循环流动的动力。其中，处理塔10内的待冷却的冷却水13包括吸收脱硫烟气14的热量升温后的冷却水13，同时还包括脱硫烟气14在冷却水13中冷凝出的冷凝水。

可选地，冷却器15为空气冷却器、现有的换热器或冷水塔等。

本实施例的可选方案中，气泡发生组件11能够将脱硫烟气14转换成直径为10μm-100μm的微气泡140。

实施例二

实施例二提供了一种湿法脱硫系统，该实施例包括实施例一提供的脱硫烟气后处理装置，实施例一所公开的脱硫烟气后处理装置的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的脱硫烟气后处理装置的技术特征不再重复描述。

图3为本实施例提供的湿法脱硫系统的结构示意图。

结合图1和图2并参见图3和图4所示，本实施例提供的湿法脱硫系统2，包括脱硫装置20和脱硫烟气后处理装置1；脱硫装置20的排烟口200连通脱硫烟气后处理装置1的气泡发生组件11。也就是说，经脱硫装置20脱硫后排出的脱硫烟气14直径进入到气泡发生组件11中，以便在处理塔10中的冷却水13中以微气泡140的方式冷凝。

本实施例的可选方案中，脱硫烟气后处理装置1的加热器12为第一换热器21，第一换热器21的冷媒通道的入口连通捕雾装置17与第一换热器21之间形成的空间，第一换热器21的冷媒通道的出口连通烟囱100；湿法脱硫系统2还包括第二换热器22，第一换热器21的热媒通道与第二换热器22的冷媒通道形成循环回路23，循环回路23内流通有循环介质；第二换热器22的热源通道用于连通烟道和脱硫装置20的进烟口。其中，第一换热器21的热媒通道流通的流体的温度高于第一换热器21的冷媒通道流通的流体的温度。第二换热器22的热媒通道流通的流体的温度高于第二换热器22的冷媒通道流通的流体的温度。

循环介质在第二换热器22中对烟道排出的烟气进行降温，因而循环介质在第二换热器22内升温，循环介质升温后流入到第一换热器21中，循环介质在第一换热器21内对冷却后的净化后的脱硫烟气14进行加热，从而能够进一步提高净化后的脱硫烟气14的不饱和度，进而能够进一步有效地消除白烟。同时，将烟道排出的烟气的热量通过循环介质传递给净化后的烟气，实现了对于烟气中的余热的合理利用。

可选地，烟道可以是催化裂化装置、硫磺燃烧装置或锅炉的用于排放高温烟气的烟道。

可选地，第一换热器21和第二换热器22分别可以为热管式换热器、管式换热器、板式换热器或热媒换热器等。

可选地，第一换热器21和第二换热器22的材质可以为304l、316l或2205不锈钢，第一换热器21和第二换热器22的材质还可以为nd钢、搪瓷、玻璃、陶瓷、碳化硅、氟塑料等。

本实施例的可选方案中，湿法脱硫系统2还包括补水通道24，脱硫装置20上设置有补水入口240，脱硫烟气后处理装置1的处理塔10上设置有补水出口241，补水出口241与补水入口240之间连通有补水通道24。由于脱硫烟气14中的水蒸汽会在处理塔10内冷凝成水并混入到冷却水13中，从而冷却水13的量会不断增加，通过在处理塔10和脱硫装置20之间连通补水出口241，可以将部分冷却水13补充到脱硫装置中，从而一方面可以避免处理塔10内的水量过多，另一方面可回收脱硫烟气14的冷凝水，减少脱硫系统补水量。具体地，脱硫烟气14冷凝产生的冷凝水可用作脱硫装置20的补水，可节约水量为50-115g/kg烟气。

本实施例的可选方案中，循环介质为水、蒸汽、导热油、乙二醇水溶液等等。

可选地，为了提高循环回路23中的循环介质的循环效率，可以在第一换热器21与第二换热器22之间增加泵体，从而提高循环介质从第一换热器21向第二换热器22输送的效率。

本实施例中的湿法脱硫系统具有实施例一的脱硫烟气后处理装置的优点，实施例一所公开的所述脱硫烟气后处理装置的优点在此不再重复描述。

实施例三

实施例三提供了一种脱硫烟气后处理方法，该实施例采用实施例一提供的脱硫烟气后处理装置，实施例一所公开的脱硫烟气后处理装置的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的脱硫烟气后处理装置的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的脱硫烟气后处理方法，包括以下步骤：

步骤s101、在冷却水中将脱硫烟气转化成微气泡，以冷却脱硫烟气；

步骤s102、向从冷却水中排出的脱硫烟气喷淋雾化后的冷却水，以使脱硫烟气中的亚微米颗粒物生长为微米颗粒物；

步骤s103、捕获微米颗粒物得到第一净化烟气；

步骤s104、加热第一净化烟气得到第二净化烟气，将第二净化烟气排放至大气中。

具体地，结合图1至图3并参见图4所示，示出了该湿法脱硫烟气14后处理方法的一个具体实施方式，烟道排出的180℃高温烟气25进入到第二换热器22中，高温烟气25在第二换热器22中与循环介质换热，高温烟气25经过第二换热器22后其温度降低至120℃，120℃的中温烟气进入到脱硫装置20中。可选地，脱硫装置20为湿法脱硫塔。中温烟气进入脱硫装置20中进行脱硫降温，温度降低至60℃后进入气泡发生组件11。脱硫烟气14进入气泡发生组件11，经气泡发生组件11形成10-60μm的微气泡140，进入到处理塔10的塔底的冷却水13中。在冷却水13中，脱硫烟气14以微气泡140的方式与33℃冷却水13进行传热传质，温度降低12℃后，进入相变凝结空间18，脱硫烟气14中的含水量可减少50％。

脱硫烟气14冷凝出的冷凝水和吸收微气泡140热量升温后的42℃冷却水13一起进入循环冷却回路中与空气换热，温度降低至32℃，经雾化装置16以雾滴的形式进入相变凝结空间18。脱硫烟气14进入相变凝结空间18，与冷却水13的雾化液滴接触，脱硫烟气14温度降低至48℃。在冷却水13雾滴的作用下脱硫烟气14中的亚微米颗粒物发生相变凝结长大和热泳扩散碰撞团聚作用，使亚微米颗粒物大部分长大为10μm以上的微米颗粒物。

相变凝结空间18中的33℃冷却水13落入处理塔10的塔底，其中大部分继续与进入冷却水13内的微气泡140进行换热，少量冷却水13直径进入脱硫装置20作为补充，可节约水量为90g/kg。

发生相变凝结长大和热泳扩散碰撞团聚的脱硫烟气14进入捕雾装置17，经捕雾装置17捕获烟气中的微米颗粒物及脱硫烟气14携带的液滴，进而使脱硫烟气14中的亚微米颗粒物减少80％，并使排出的烟气中的颗粒物含量降低至4mg/m³，实现脱硫烟气14的超洁净排放。

脱除亚微米颗粒物的48℃的第一净化烟气141进入第一换热器21，与升温后的循环介质换热温度升高至95℃排向大气。

本实施例中的脱硫烟气后处理方法具有实施例一的脱硫烟气后处理装置和实施例二的湿法脱硫系统的优点，实施例一所公开的脱硫烟气后处理装置和实施例二所公开的湿法脱硫系统的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。