一种湿法脱硫烟气除湿取热方法及脱硫塔装置

本发明属于烟气处理技术领域，具体涉及一种湿法脱硫烟气除湿取热方法及脱硫塔装置。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

湿法烟气脱硫工艺广泛应用于燃煤火电厂的烟气硫氧化物排放控制，该工艺通常使用石灰石浆液、氨水等吸收液在脱硫塔内喷淋洗涤烟气，来脱除烟气中的二氧化硫。烟气脱硫塔是湿法脱硫工艺的关键设备，通常采用空塔喷淋型式，其出口净烟气基本处于饱和状态，且温度较低(约50℃)，一般经湿烟囱直接排入大气。由于饱和湿烟气中的水蒸气在烟囱内部及出口处遇冷凝结成大量水滴，形成“烟囱雨”、“白烟”等环境问题，并在烟囱内部形成酸液造成腐蚀，而排烟温度低则使得烟气抬升扩散能力较差。

从原理上看，解决上述问题的根本方法是提高烟气温度和过热度，使原来的低温饱和烟气转变为中温过热烟气，从而避免水蒸气冷凝并提高烟气扩散能力。目前，普遍采用直接加热湿烟气以降低相对湿度的方案，加热器型式主要有回转式加热器(rggh)、管式加热器(tggh)和混合加热器三种，区别在于加热热源和加热方式不同：rggh和tggh都采用间接式换热，前者以脱硫塔前的原烟气(温度约130℃)为热源，后者使用外部热源(通常为蒸汽或热水)；混合式加热器采用直接式换热，即将湿烟气与锅炉高温二次风直接掺混以提高烟气温度。

直接加热湿烟气虽可解决“烟囱雨”、“白烟”等问题，但实际应用中rggh和tggh一般单独安装在脱硫塔后部烟道上，占地面积、阻力较大，且易发生结垢、堵塞和换热面腐蚀等问题，影响整个电厂的安全运行；混合加热则需要消耗部分二次风，导致机组煤耗增加，经济性下降。另一方面，直接加热湿烟气无法对烟气中大量水蒸气及其潜热回收利用，甚至需消耗额外热能，故该方法往往导致锅炉热损失增加。针对直接加热湿烟气技术的不足，近年来提出了基于溶液除湿原理的脱硫烟气深度除湿方法，该方法利用吸湿溶液去除饱和湿烟气中的水蒸气，同时将水蒸气潜热转换为烟气显热，但系统复杂、占地面积大、需额外动力消耗，且需解决吸湿溶液排污造成的环境二次污染问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种湿法脱硫烟气除湿取热方法及脱硫塔装置。基于引射器原理，利用脱硫塔内置的除湿取热管束和蒸汽加热管束，实现脱硫后饱和湿烟气的冷却除湿和再加热，从而达到降低烟气含湿量、提高烟气过热度和低品位潜热回收利用的目的。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种湿法脱硫烟气除湿取热的脱硫塔装置，包括塔体、塔体内部由下至上依次设置的脱硫浆液喷淋层、除湿取热管束、加热管束、塔体外部设置的引射器，塔体的底部设置烟气进口，除湿取热管束、加热管束的出口分别与引射器的入口连接，除湿取热管束的进口与软化水连接，加热管束的进口与高压过热蒸汽连接。

具体的烟气脱硫、除湿、取热的过程为：软化水在除湿取热管束内被加热汽化为低压饱和蒸气，作为引射器的引射流体；提供高压过热蒸汽至蒸汽加热管束，所述高压过热蒸汽取自汽轮机中压缸抽气或中压缸排汽，在蒸汽加热管束内被冷却为高压饱和蒸汽，作为引射器的工作流体。所述引射器的工作原理是：利用喷嘴喷射高压饱和蒸汽，在除湿取热管束出口建立真空环境，从而将除湿取热管束中软化水蒸发形成的低压饱和蒸汽吸入引射器，并与高压饱和蒸汽混合、升压成为中压蒸汽，由引射器出口排出。所述燃煤烟气进入脱硫塔底部向上流动，经脱硫浆液喷淋层洗涤脱硫成为饱和湿烟气，饱和湿烟气继续向上流动，首先与除湿取热管束接触换热被冷却为低温饱和烟气，然后与蒸汽加热管束接触换热被加热为过热净烟气。

利用水在低于湿烟气露点温度下的汽化过程实现脱硫湿烟气潜热的深度回收。高压过热蒸汽通过引射器使除湿取热管束出口建立真空环境，提供除湿取热管束内软化水的流动动力，同时提高烟气潜热的换热回收效果。有效的提高低品位余热的回收率，同时降低烟气的含湿量。

引射过程得到的中压蒸汽用途：对于纯凝机组，用于加热凝汽器凝结水，提高机组热效率，降低煤耗；对于抽凝机组，用于加热一次网回水，增加机组对外供热能力。

湿法脱硫烟气除湿取热的脱硫塔装置，实现一体式，直接解决烟气的除湿、加热的问题，具有占地面积小、简单可靠、易于维护、无需额外动力消耗的优点。解决了现有的rggh和tggh的占地面积大、阻力较大、且易发生结垢、堵塞和换热面腐蚀等问题。

在本发明的一些实施方式中，还包括除湿器，除湿器设置在加热管束的上方，塔体的顶部设置烟气出口。烟气经过与低温的软化水进行换热后，去除了部分含有的水分，降低了含湿量。然后经过加热管束进行加热，烟气温度升高了之后，避免出现白烟的问题。

在本发明的一些实施方式中，除湿取热管束的换热管为毛细光管，采用蛇形或者盘管形布置。管束的设置方式，有利于提高换热效果。

在本发明的一些实施方式中，除湿取热管束内软化水与管外燃煤烟气的流动方式为逆流式。逆流的流动方式有利于提高换热效果。

在本发明的一些实施方式中，除湿取热管束的入口设置第一调节阀。可选的，除湿取热管束的入口设置喷水减温器。

在本发明的一些实施方式中，加热管束的入口设置第二调节阀。

在本发明的一些实施方式中，脱硫浆液喷淋层通过管道与塔体底部连接。

在本发明的一些实施方式中，还包括闪蒸器，除湿取热管束的出口与闪蒸器的入口连接，闪蒸器的气体出口与引射器的入口连接。如果软化水经过除湿取热管束后，没有产生低压饱和蒸汽，则将除湿取热管束出口的闪蒸器进行汽化，得到低压饱和蒸汽后进入到引射器中。

第二方面，利用上述的湿法脱硫烟气除湿取热的脱硫塔装置进行湿法脱硫烟气除湿取热的方法，具体步骤为：

软化水通入到除湿取热管束中，高压过热蒸汽通入到加热管束中；

烟气从塔体的底部进入被脱硫浆液喷淋，然后向上移动经过除湿取热管束与软化水换热，烟气的温度降低脱除湿气；

脱湿后的烟气进入到加热管束中被加热，烟气的温度升高成为过热烟气然后经过除湿器进行除湿后从塔体的顶部排出。

在本发明的一些实施方式中，软化水的进水温度为20～30℃。选择软化水为换热水源，因为这部分水要在除湿取热管束内部蒸发，如水质不佳，会导致管内结垢

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

1)利用水在低于湿烟气露点温度下的汽化过程实现脱硫湿烟气潜热的深度回收，同时利用高压过热蒸汽加热除湿后的低温饱和湿烟气，脱硫塔排出净烟气的含湿量降低、过热度提高，从而解决燃煤锅炉“烟囱雨”和“白烟”等环境问题。

2)基于引射原理建立除湿取热管束中的低真空环境，并将回收脱硫湿烟气余热产生的低压饱和蒸汽提升压力和温度，直接回用至汽轮机热力系统或外供至热用户。该方法不需消耗额外的动力，不产生对环境的二次污染，加之能够有效利用脱硫湿烟气的低品位余热，从而可使燃煤火电厂热效率提高，相应的运行成本和煤耗也降低。

3)将除湿取热和加热管束集成到常规脱硫塔内，可以实现烟气脱硫、除湿、除雾、过热的一体化处理，系统简单可靠、换热结构紧凑、设备集成度高，可节省占地面积和烟囱防腐蚀投资。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的湿法脱硫烟气除湿取热的脱硫塔装置结构图；

图2为实施例2的湿法脱硫烟气除湿取热的脱硫塔装置结构图；

其中，1、脱硫塔体；2、脱硫浆液喷淋层；3、除湿取热管束；4、第一调节阀；5、加热管束；6、第二调节阀；7、除雾器；8、引射器；9、燃煤烟气；10、过热净烟气；11、高压过热蒸汽；12、高压饱和蒸汽；13、软化水；14、低压饱和蒸汽；15、中压蒸汽；16、过热软化水；17、饱和软化水；18、闪蒸器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

参照图1所示，一种湿法脱硫烟气除湿取热方法及脱硫塔装置，包括脱硫塔体1、脱硫浆液喷淋层2、除湿取热管束3、第一调节阀4、加热管束5、第二调节阀6、除雾器7、引射器8以及连接管道。

燃煤烟气9由进口烟道进入脱硫塔体1的底部向上流动，与脱硫浆液喷淋层2内喷淋的脱硫浆液逆流接触，经洗涤脱硫成为饱和湿烟气。脱硫浆液喷淋层2上方依次布置除湿取热管束3、蒸汽加热管束5和除雾器7(惯性除雾器)，饱和湿烟气首先与除湿取热管束3接触换热，被冷却、除湿成为低温饱和烟气，然后与加热管束5接触换热，被加热成为过热烟气，再经除雾器7去除挟带液滴后，成为过热净烟气10，由脱硫塔顶部排出。加热管束5的进口处连接第二调节阀6，出口管道与引射器8的工作流体进口连接。除湿取热管束3的进口处连接第一调节阀4，出口管道与引射器8的引射流体进口连接。由汽轮机中压缸抽取的高压过热蒸汽11经第二调节阀6调节流量，进入蒸汽加热管束5内部，被冷却成为高压饱和蒸12后，接入引射器8的工作流体进口；软化水13经第一调节阀4调节流量，进入除湿取热管束3内部，被加热全部汽化为低压饱和蒸汽14后，接入引射器8的引射流体进口。高压饱和蒸汽12与低压饱和蒸汽14在引射器8内直接接触换热、升压后，由引射器8的蒸汽出口排出成为中压蒸汽15。

塔体的底部进入的烟气的含湿量为约90g/kg干烟气，由塔体顶部排出的烟气的含湿量为约40g/kg干烟气。相比于现有的烟气除湿装置及方法，烟气的水分去除效果更好。

实施例2

参照图2所示，本实施例与实施例1的区别是：软化水13的流量提高，在除湿取热管束3内部被管束外湿烟气加热成为相对于闪蒸器18内压力的过热软化水16，但不发生汽化。过热软化水16在闪蒸器18内喷淋闪蒸产生低压饱和蒸汽14进入引射器8的引射流体进口，未蒸发的饱和软化水17经加压输送至除湿取热管束3进口循环利用。

塔体的底部进入的烟气的含湿量为约90g/kg干烟气，由塔体顶部排出的烟气的含湿量为约40g/kg干烟气。相比于现有的烟气除湿装置及方法，烟气的水分去除效果更好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。