一种深度回收湿烟气中水资源的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种深度回收湿烟气中水资源的装置及方法，装置包括脱硫塔、脱硫循环泵、冷凝降温循环泵、空冷塔；脱硫塔内由下至上依次设置脱硫喷淋层、烟气预冷凝层、脱浆除雾层、积液层、深度冷凝降温层和冷凝收水层；脱硫喷淋层通过脱硫循环泵与塔釜连通；空冷塔包括塔体和设置在塔体内的降温喷淋层；烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝降温层和冷凝收水层的入液口和出液口分别通过冷凝液循环管路与空冷塔底部和降温喷淋层入液口连通；冷凝降温循环泵设置在冷凝液循环管路上用于向烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝降温层和冷凝收水层输送冷凝液。本发明专利技术可实现湿法脱硫系统零水耗运行，同时治理烟气污染物。

A device and method for deep recovery of water resources in wet flue gas

【技术实现步骤摘要】
一种深度回收湿烟气中水资源的装置及方法
本专利技术涉及资源与环境保护领域，尤其涉及一种深度回收湿烟气中水资源的装置及方法。
技术介绍
我国是一个富煤、缺水、贫气的国家，全球煤炭产量近半来自中国，2016年中国煤炭产量34.11亿吨原煤，居于全球第一位，占比高达45.7％。同时，我国还是煤炭消耗大国，煤炭在能源消费结构中占主导，煤炭消耗量占一次能源消耗总量70％以上，且以工业、电力燃煤为主，占煤炭总消费比超过90％，民用燃煤为辅。在今后很长一段时期内，煤炭仍将作为我国及新疆自治区最主要的一次能源这一现状无法改变。我国淡水资源总量为28000亿立方米，人均占有量不及世界平均水平的1/3，是全球人均水资源最匮乏的国家之一。我国水资源分布极不均衡，长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5％，其水资源量占全国的81％；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5％，其水资源量仅占全国水资源总量的19％。我国煤电产能发达地区与高水资源压力地区高度契合。2015年，煤电基地整个产业链的需水量总计约99.75亿立方米，其中采煤产业需水总量占总产业需水量的66.6％，火电行业占总产业需水量的22.2％，煤化工产业占11.1％，这个数字相当于黄河正常年份可供分配水量370亿立方米的四分之一以上。2016年全国已运行燃煤电厂中，4.37亿千瓦的煤电装机量位于高水压力地区，占全国煤电装机量的47.8％，其总耗水量为25.73亿m3。高密度煤电产业进一步加剧了区域性水资源危机，尤其是新疆、内蒙等缺水地区。湿法脱硫装置是煤电机组主要耗水单元之一，以300MW机组为例，脱硫系统每小时消耗水约60m3，年耗水量约50万吨。同时，火电机组湿法脱硫装置在运行过程中，高湿脱硫尾气以水蒸气形式向环境排放大量水分，一台300MW燃煤机组满负荷运行时，脱硫装置每小时向环境排放水蒸气约120吨，年耗排放水量约100万吨，煤电机组湿法脱硫装置向环境排放水量远大于湿法脱硫装置耗水量。按照燃烧吨煤排放烟气10000Nm3、湿烟气所含水分112g/Nm3估算，每燃烧1吨煤，湿烟气带走水份约1吨，主要包括煤中原始含水、湿法脱硫蒸发水。我国年消耗煤34-37亿吨，则燃煤锅炉烟气脱硫装置每年排入大气的水份高达三十多亿吨。湿法脱硫装置在运行过程中，向环境空气中排放的湿烟气造成了大量的水资源流失。将湿法脱硫高湿尾气中水资源回收不仅可使火电机组脱硫实现零水耗，还能提供部分新的水源。目前，我国的高湿烟气水资源回收技术还处于起步阶段。
技术实现思路
本专利技术提供了一种深度回收湿烟气中水资源的装置及方法，首先采用一段管式冷凝除雾器除去湿法洗涤后近饱和的湿烟气中携带的脱硫浆液滴，初步完成湿烟气冷凝降温饱和，饱和湿烟气经二段冷凝降温完成一级水资源回收和烟气污染物深度净化，洁净饱和湿烟气通过三段冷凝降温使烟气达到过饱和，经四段冷凝降温除雾完成二级收水，其中一级回收水经沉淀净化处理后作为湿法脱硫系统制浆用水和系统补充水，二级回收的洁净水作为其他工业生产用水，实现湿法脱硫系统零水耗运行，降低工业厂区生产水耗，同时协同治理烟气中多种污染物。具体技术方案如下：一种深度回收湿烟气中水资源的装置，包括脱硫塔、脱硫循环泵、冷凝降温循环泵、空冷塔；所述脱硫塔底部侧壁上设有烟气入口、顶部设有烟气出口，底部为塔釜；所述脱硫塔内且位于烟气入口上方由下至上依次设置脱硫喷淋层、烟气预冷凝层、脱浆除雾层、积液层、深度冷凝降温层和冷凝收水层；所述脱硫喷淋层通过脱硫循环泵的进出口管道与塔釜连通；所述空冷塔包括塔体和设置在塔体内的降温喷淋层；所述塔体底部设有空气入口，顶部设有空气出口；所述烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝层和冷凝收水层内部均设有冷凝液管道，冷凝液管道的入液口通过管路与冷凝降温循环泵出口连通，冷凝液管道的出液口通过管路与空冷塔降温喷淋层的入液口连通；所述的脱浆除雾层和积液层底部设有排液口，并通过管道与脱硫塔外部连通。优选的，烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝层和冷凝收水层内部冷凝液管道的入液口设置有调节阀控制冷凝液流量，从而控制每层的烟温降幅。烟气从烟气入口进入脱硫塔内，脱硫循环泵将塔釜内的脱硫浆液输送至脱硫喷淋层，经脱硫喷淋层的喷雾嘴喷出，对烟气进行脱硫洗涤，脱硫浆液重新落回塔釜。烟气预冷凝层对携带脱硫浆液液滴的烟气进行初步冷凝降温，使其达到过饱和状态。优选的，所述烟气预冷凝层内设置若干管栅式冷凝器模块，每个管栅式冷凝器模块由若干层等间距分布的空心换热管和支撑固定部件组成，冷凝液在空心换热管内流通。空心换热管入口通过管路与冷凝降温循环泵出口连接，空心换热管出口通过管路与空冷塔中的降温喷淋层连接。进一步优选的，所述烟气预冷凝层高度为0.1m-0.5m，空心换热管设置层数为2-4层，烟气预冷凝层的烟温降幅为0.2℃-2℃。所述的脱浆除雾层位于烟气预冷凝层上方，完成对过饱和湿烟气冷凝降温并去除烟气中残留的浆液雾滴和颗粒物。优选的，所述脱浆除雾层由脱浆除雾模块、支撑梁和导液槽组成，所述脱浆除雾模块内穿设有上下两层冷凝管，若干脱浆除雾模块倾斜对称放置于支撑梁上，上部带有导液板的导液槽安装于相邻两个脱浆除雾模块底部并固定于支撑梁外侧，导液槽的一端设有与脱硫塔外部连通的排液口。脱浆除雾模块倾斜对称设置，可以增加烟气过流面积，降低烟气流速，延长烟气在脱浆除雾层停留时间，有利于脱浆除雾收水。饱和湿烟气与脱浆除雾层中的脱浆除雾模块接触，部分水蒸气凝结成细小雾滴，与脱浆除雾模块壁面接触形成液膜，同时烟气中的颗粒粉尘与小雾滴聚并长大，被液膜捕获，液膜沿着倾斜的脱浆除雾模块壁面降至底端，落入下方的导液槽中，完成一级收水并由导液槽排出口排出脱硫塔外。进一步优选的，脱浆除雾层中脱浆除雾模块的高度为0.5m-1.5m，脱浆除雾层的烟温降幅为0.5℃-3℃。所述积液层位于深度冷凝降温层和冷凝收水层下方，用于收集深度冷凝降温层和冷凝收水层产生的冷凝水，通过出口排出脱硫塔外。所述深度冷凝降温层位于积液层上方，对洁净饱和湿烟气进行降温，使烟气中水蒸气达到过饱和冷凝析出液滴。优选的，所述深度冷凝降温层内设置若干层管片式冷凝换热器；所述管片式冷凝换热器由若干等间距布置的金属折叠叶片和上下两排等间距垂直穿过金属折叠叶片的冷凝管组成，每根上层冷凝管的一端与相邻一根下层冷凝管连通，且上层冷凝管为冷凝液入液管，下层冷凝管为冷凝液出液管。进一步的，所述的冷凝管为波纹管，波纹管增加冷凝液在管内的湍流程度，减少管内边界层热阻，金属折叠叶片一方面增加换热面积从而增加烟气降温幅度，另一方面可接触烟气中冷凝析出的雾滴，同时对整个换热器模块起固定支撑作用。进一步优选的，每层管片式冷凝换热器的入液口设置阀门控制冷凝液流量，出液口通过管路与空冷塔中的降温喷淋层连通。可根据入口烟气温度和湿度调节运行冷凝换热器的层数。进一步优选的，所述深度冷凝降温层中，单层冷凝换热器的高度为0.1m-0.5m，层间距为0.1m-1.5m，单层冷凝换热器的烟温降幅为5℃-10℃。优选的，所述冷凝收水层设有若干倾斜对称放置的冷凝收水模块，每个冷凝收水模块内穿设有上下两层冷凝管，每层冷凝管沿冷凝收水模块倾斜方向等间距分布，且每根上层冷凝管的一端与相邻下层冷凝管的一端连通，且上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，包括脱硫塔、脱硫循环泵、冷凝降温循环泵、空冷塔；所述脱硫塔底部侧壁上设有烟气入口、顶部设有烟气出口，底部为塔釜；所述脱硫塔内且位于烟气入口上方由下至上依次设置脱硫喷淋层、烟气预冷凝层、脱浆除雾层、积液层、深度冷凝降温层和冷凝收水层；所述脱硫喷淋层通过脱硫循环泵的进出口管道与塔釜连通；所述空冷塔包括塔体和设置在塔体内的降温喷淋层；所述塔体底部设有空气入口，顶部设有空气出口；所述烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝层和冷凝收水层内部均设有冷凝液管道，冷凝液管道的入液口通过管路与冷凝降温循环泵出口连通，冷凝液管道的出液口通过管路与空冷塔降温喷淋层的入液口连通；所述的脱浆除雾层和积液层底部设有排液口，并通过管道与脱硫塔外部连通。

【技术特征摘要】
1.一种深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，包括脱硫塔、脱硫循环泵、冷凝降温循环泵、空冷塔；所述脱硫塔底部侧壁上设有烟气入口、顶部设有烟气出口，底部为塔釜；所述脱硫塔内且位于烟气入口上方由下至上依次设置脱硫喷淋层、烟气预冷凝层、脱浆除雾层、积液层、深度冷凝降温层和冷凝收水层；所述脱硫喷淋层通过脱硫循环泵的进出口管道与塔釜连通；所述空冷塔包括塔体和设置在塔体内的降温喷淋层；所述塔体底部设有空气入口，顶部设有空气出口；所述烟气预冷凝层、脱浆除雾层、深度冷凝层和冷凝收水层内部均设有冷凝液管道，冷凝液管道的入液口通过管路与冷凝降温循环泵出口连通，冷凝液管道的出液口通过管路与空冷塔降温喷淋层的入液口连通；所述的脱浆除雾层和积液层底部设有排液口，并通过管道与脱硫塔外部连通。2.根据权利要求1所述的深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，所述烟气预冷凝层内设置若干管栅式冷凝器模块，每个管栅式冷凝器模块由若干层等间距分布的空心换热管和支撑固定部件组成，冷凝液在空心换热管内流通。3.根据权利要求1或2所述的深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，所述烟气预冷凝层高度为0.1m-0.5m，空心换热管设置层数为2-4层，烟气预冷凝层的烟温降幅为0.2℃-2℃。4.根据权利要求1所述的深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，所述脱浆除雾层由脱浆除雾模块、支撑梁和导液槽组成，所述脱浆除雾模块内穿设有上下两层冷凝管，若干脱浆除雾模块倾斜对称放置于支撑梁上，上部带有导液板的导液槽安装于相邻两个脱浆除雾模块底部并固定于支撑梁外侧，导液槽的一端设有与脱硫塔外部连通的排液口。5.根据权利要求4所述的深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，脱浆除雾层中脱浆除雾模块的高度为0.5m-1.5m，脱浆除雾层的烟温降幅为0.5℃-3℃。6.根据权利要求1所述的深度回收湿烟气中水资源的装置，其特征在于，所述的深度冷凝层内...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣，张银海，陈伟强，俞钱永，关向军，
申请(专利权)人：杭州蕴泽环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33