一种喷水直冷式烟气冷凝系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种喷水直冷式烟气冷凝系统及方法，所述烟气冷凝系统包括：分隔单元，布置在脱硫塔上部并且在脱硫塔上部形成与脱硫塔下部的脱硫仓相分隔的喷淋仓，所述喷淋仓通过连通通道与脱硫仓连通，喷淋仓的最低处设置有排水口；循环冷却单元，与所述排水口相连并且包括水泵、外置式冷却站和伸入所述喷淋仓进行烟气喷淋冷凝的喷淋管。所述喷水直冷式烟气冷凝方法将脱硫后烟气导入脱硫塔中与脱硫仓分隔的喷淋仓中，将外置循环冷却水引入喷淋仓中对所述脱硫后烟气进行喷淋冷却得到冷凝后脱硫烟气后排出。本发明专利技术具有较高的换热效率，同时又没有冷凝液进入脱硫浆液带来脱硫水平衡的问题，还兼顾了安全可靠、结构简单、投资费用低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种喷水直冷式烟气冷凝系统及方法
本专利技术涉及烟气治理的环保
，更具体地讲，涉及一种喷水直冷式烟气冷凝系统及方法。
技术介绍
目前国内火电厂已基本完成超低排放改造，虽然烟气排放标准满足超低排放NOx、SO2和烟尘排放标准，但脱硫塔出口湿饱和烟气直接通过烟囱排放(如图1所示)，在烟囱出口形成了白色烟羽，在冬季和环境湿度较大的地区，白色烟羽尾迹较长，伴随光照时，白色烟羽呈现出黑灰色，造成了严重的视觉污染并形成可凝结颗粒物污染(俗称“石膏雨”)。最新的研究结果表明，石膏雨的主要成分实际上是湿法脱硫将烟气中有大量的CO2转化生成的碳酸氢钙，其溶解度16～18克/升，加上溶解度可以达到33克/升的亚硫酸氢钙，这两种可溶盐排入大气失去水分后生成的白色粉末(二次颗粒物)。这些颗粒物不但细小，而且非常疏松、比表面积很大，靠自重很难自然沉降，其粒径绝大部分小于2.5μm(也就是俗称的PM2.5)，会在大气中长期漂浮并富集，极其容易导致雾霾的形成。烟气脱白就是要控制这些溶解物雾滴逃逸进入大气。目前烟气脱白的技术路线为烟气冷凝+再热，其中再热技术为MGGH升温(较成熟技术，不再赘述)，烟气冷凝技术主要有：浆液冷凝与烟气冷凝。其中，浆液冷凝的原理如图2所示：浆液冷凝一般是在脱硫塔顶层(或次顶层)浆液管道上布置浆液冷却器，利用外来冷源冷却喷淋的脱硫浆液，达到烟气降温的目的。浆液冷凝法具有换热系数高(采用水-水板式换热，换热系数可达到1500以上)、布置灵活、结构紧凑等诸多优点，但存在湿饱和烟气冷凝液直接进入脱硫浆液导致脱硫水平衡难以控制，新增脱硫废水难以处理的重大问题(后续处理废液成本非常昂贵)，另外还存在浆液冷却器浆液侧易磨损、堵塞的问题，虽然浆液冷却器采用新型的宽流道设计方案，但经调研目前已经投运的项目，其磨损减薄还是很难控制。目前投入使用的相关设备已经出现了非常麻烦的水平衡和废水处理问题。烟气冷凝的原理如图3所示：为避开湿饱和烟气冷凝液直接进入脱硫浆液带来的脱硫水平衡问题，常规的方案是在脱硫后净烟道上布置间壁式换热器进行冷却，烟气冷却器一般采用管式(含氟塑料管)、板式换热器。此工艺方案虽可避开脱硫浆液水平衡问题，但由于存在冷凝液膜热阻，其换热系数较低(40～70之间)换热器体积庞大，再加上湿饱和烟气冷凝液脱除新增的除雾器，其新增的阻力也比较大。另外超净排放改造后，在脱硫塔后的环保设备较多，比如双塔双循环、WESP、MGGH升温段(FGR)等设备外加环保局设置在烟囱入口的测量段(硬性要求)，能提供烟道冷却器布置空间的项目为数不多，基本不具备可实施性。从目前调研情况，由于布置空间限制基本上没有电厂采用烟气冷凝的相关布置方案。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种具有较高换热效率(解决布置空间紧张的问题)同时又没有冷凝液进入脱硫浆液带来脱硫水平衡的问题，另外还兼顾安全可靠、结构简单、投资费用低等特点的喷水直冷式烟气冷凝系统及方法。本专利技术的一方面提供了一种喷水直冷式烟气冷凝系统，所述烟气冷凝系统包括：分隔单元，布置在脱硫塔上部并且在脱硫塔上部形成与脱硫塔下部的脱硫仓相分隔的喷淋仓，所述喷淋仓通过连通通道与脱硫仓连通，喷淋仓的最低处设置有排水口；循环冷却单元，与所述排水口相连并且包括水泵、外置式冷却站和伸入所述喷淋仓进行烟气喷淋冷凝的喷淋管。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述分隔单元包括横向分隔件和纵向分隔件；所述横向分隔件为C型或S型板状件并且采用底部倾斜的布置方式布置，所述横向分隔件具有竖直设置的挡水围栏部分且所述横向分隔件上部形成喷淋仓；所述纵向分隔件设置在横向分隔件上方并与脱硫后净烟道的侧壁相连，所述纵向分隔件的最低点低于所述横向分隔件的最高点或者与横向分隔件的最高点齐平，所述纵向分隔件与横向分隔件之间形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述分隔单元包括环形分隔件和风帽结构件；所述环形分隔件底部倾斜地布置在脱硫塔上部并与脱硫塔的侧壁相连，所述环形分隔件上部形成喷淋仓；所述风帽结构件设置在环形分隔件上部并与环形分隔件连接，风帽结构件具有顶盖板和侧壁，侧壁上开设有烟气出口并形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述连通通道中布置有螺旋导烟结构件。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，喷淋仓通过净烟气出口与脱硫后净烟道相连，所述烟气冷凝系统还包括设置在喷淋仓顶部的二次除雾单元和设置在净烟气出口的温度检测单元和/或湿度检测单元。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述喷淋管伸入喷淋仓的部分设置有喷淋头且喷淋管上设置有调节阀，所述调节阀与温度检测单元和/或湿度检测单元耦合实现远程自动控制。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述循环冷却单元通过排水口将喷淋仓收集得到的烟气冷凝液引出作为外置式冷却站的补水、脱硫浆液的配水和/或二次除雾单元的冲洗水使用，其中，所述外置式冷却站为开式循环冷却塔或电厂凉水塔。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述烟气冷凝系统的分隔单元布置在脱硫后净烟道内或湿式除尘器后。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝系统的一个实施例，所述脱硫塔下部的脱硫仓设置有烟气入口、脱硫单元、一次除雾单元和脱硫浆液出口，所述脱硫单元包括与脱硫浆液出口相连并且包括浆液泵和脱硫浆液喷淋管，所述脱硫浆液喷淋管伸入脱硫仓进行烟气脱硫喷淋。本专利技术同时提供了一种喷水直冷式烟气冷凝方法，采用上述的喷水直冷式烟气冷凝系统进行脱硫后烟气的冷凝。本专利技术还提供了一种喷水直冷式烟气冷凝方法，将脱硫后烟气导入脱硫塔中与脱硫仓分隔的喷淋仓中，将外置循环冷却水引入喷淋仓中对所述脱硫后烟气进行喷淋冷却得到冷凝后脱硫烟气后排出。根据本专利技术喷水直冷式烟气冷凝方法的一个实施例，所述外置循环冷却水的温度为15～35℃，所述冷凝后脱硫烟气的温度为45～47℃；将喷淋仓收集得到的烟气冷凝水作为外置式冷却站的补水、脱硫浆液的配水和/或除雾单元的冲洗水使用并根据冷却后脱硫烟气的温度和/或湿度调节外置循环冷却水的喷淋量。与现有技术相比，本专利技术可在脱硫塔顶部、湿式除尘器顶部或经结构改造后的脱硫后净烟道(相对布置空间较大的电厂)进行布置，布置方式灵活，适用范围广，基本不受布置空间限制；采用冷却水直喷换热技术，换热效率高，无间壁换热及液膜热阻，结构小巧；采用分隔的喷淋仓设计结构，喷淋水和烟气冷凝液不与脱硫仓中的脱硫浆液发生关系，不存在脱硫水平衡问题，由于无具体受热面，相对新增阻力基本可忽略不计；由于采用喷淋换热技术，不存在浆液板换和烟气冷却方案的磨损问题，也不必考虑受热面采用昂贵金属造价和耐腐蚀问题，运行可靠；此外，由于采用外置循环冷却水，喷淋温差大大增加，可有效减少喷淋循环水量，大幅度节约自身电耗，运行成本超低。附图说明图1示出了现有技术中未进行烟气脱白的脱硫塔结构原理示意图。图2示出了现有技术中采用浆液冷凝方式进行烟气脱白的脱硫塔结构原理示意图。图3示出了现有技术中采用烟气冷凝方式进行烟气脱白的脱硫塔结构原理示意图。图4示出了根据本专利技术一个示例性实施例的喷水直冷式烟气冷凝系统的结构示意图。图5示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，所述烟气冷凝系统包括：分隔单元，布置在脱硫塔上部并且在脱硫塔上部形成与脱硫塔下部的脱硫仓相分隔的喷淋仓，所述喷淋仓通过连通通道与脱硫仓连通，喷淋仓的最低处设置有排水口；循环冷却单元，与所述排水口相连并且包括水泵、外置式冷却站和伸入所述喷淋仓进行烟气喷淋冷凝的喷淋管。

【技术特征摘要】
1.一种喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，所述烟气冷凝系统包括：分隔单元，布置在脱硫塔上部并且在脱硫塔上部形成与脱硫塔下部的脱硫仓相分隔的喷淋仓，所述喷淋仓通过连通通道与脱硫仓连通，喷淋仓的最低处设置有排水口；循环冷却单元，与所述排水口相连并且包括水泵、外置式冷却站和伸入所述喷淋仓进行烟气喷淋冷凝的喷淋管。2.根据权利要求1所述的喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，所述分隔单元包括横向分隔件和纵向分隔件；所述横向分隔件为C型或S型板状件并且采用底部倾斜的布置方式布置，所述横向分隔件具有竖直设置的挡水围栏部分且所述横向分隔件上部形成喷淋仓；所述纵向分隔件设置在横向分隔件上方并与脱硫后净烟道的侧壁相连，所述纵向分隔件的最低点低于所述横向分隔件的最高点或者与横向分隔件的最高点齐平，所述纵向分隔件与横向分隔件之间形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道。3.根据权利要求1所述的喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，所述分隔单元包括环形分隔件和风帽结构件；所述环形分隔件底部倾斜地布置在脱硫塔上部并与脱硫塔的侧壁相连，所述环形分隔件上部形成喷淋仓；所述风帽结构件设置在环形分隔件上部并与环形分隔件连接，风帽结构件具有顶盖板和侧壁，侧壁上开设有烟气出口并形成连通所述脱硫仓与喷淋仓的连通通道。4.根据权利要求3中所述的喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，所述连通通道中布置有螺旋导烟结构件。5.根据权利要求1所述的喷水直冷式烟气冷凝系统，其特征在于，喷淋仓通过净烟气出口与脱硫后净烟道相连，所述烟气冷凝系统还包括设置在喷淋仓顶部的二次除雾单元和设置在净烟气出口的温度检测单元和/或湿度检测单元。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，杨志忠，龚超，易广宙，李小荣，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51