一种回收烟气余热的尾气净化系统及方法技术方案

本申请公开一种回收烟气余热的尾气净化系统及方法，系统包括连接水管、进口烟道、洗涤塔、热水储存罐和热水泵；所述进口烟道内设有原烟气取热器；所述洗涤塔塔壁上设有烟气进口、顶部设有烟气出口，所述洗涤塔的烟气进口与烟气出口之间塔体内由下向上依次设有管栅层、洗涤喷淋层、脱浆层、接液层和除雾取热层；除雾取热层、管栅层和原烟气取热器依次通过水管串联连接。原烟气取热器、管栅层和除雾取热层对烟气余热进行逐级回收，可实现尾气净化塔内低品位工业尾气的余热有效回用。

【技术实现步骤摘要】
一种回收烟气余热的尾气净化系统及方法
本申请涉及新能源与节能领域，具体涉及一种回收烟气余热的尾气净化系统及方法。
技术介绍
锅炉的热损失分为以下五类：烟气损失、化学未完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理热损失。其中随烟气的排出而被带走的热量，叫烟气热损失。它是锅炉热损失中最大的一项，约为燃烧总热量的4～8％，影响这项损失的主要因素是烟气容积及烟气温度，烟气容积大烟气温度高，则烟气带走热损失也大。电站、锅炉生产过程主要能量来源是燃料燃烧放出的热能。煤炭进入锅炉在炉膛内经过燃烧后生成高温烟气在尾部受热面与省煤器、空预器不断进行热交换后温度逐步下降，当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点(称为酸露点，烟气中由于SOX气体和粉尘的存在，使锅炉烟气的露点温度高达80～110℃)。此时，烟气中的水汽凝结成水滴，并且与氧化硫气体反应生成硫酸(H2SO4)，就会在烟道内金属表面形成液态硫酸(称为结露)。不仅严重地腐蚀钢材、损坏设备，而且烟气中结露的水滴使受热面管子外表潮湿，加剧了粉尘在受热面上的沉积、粘附和堵塞。所以锅炉的烟气排烟温度都设计得较高，通常设计在130℃左右。远高于烟气露点温度的目的就是为了防止酸腐蚀和堵灰，然而却使对应的热量损失大大增加。一般情况下，烟气温度每增加10℃，烟气热损失增加0.6％～1.0％，相应多耗煤1.2％～2.4％。随着工业的迅速发展，能源消耗急剧增长，能源危机的到来也日益为人们所重视。目前，针对电站、锅炉尾气中污染物治理的脱硝、脱硫及除尘装置的投用率接近100％，在已投用脱硫装置中，超过90％采用了湿法洗涤净化工艺。作为电站锅炉尾气的最后一道处理单元，在湿法脱硫装置运行过程中，锅炉尾气余热一部分热量通过湿法脱硫装置散失(洗涤塔塔体散热和洗涤浆液升温)，一部分用于蒸发洗涤浆液中的水分形成水蒸气随湿法脱硫尾气排放，电站锅炉尾气经湿法脱硫装置洗涤后的排烟温度在50℃-55℃。由于电站、锅炉尾气进入湿法脱硫装置后，烟气温度大幅降低，进一步增加了锅炉尾气排放余热回收的难度。电站、锅炉尾气排放余热回收存在以下难题：1、烟气中存在的水蒸气和SOX气体易造成酸露点腐蚀，烟气酸露点温度以下的余热回收难；2、湿法脱硫装置运行温度低，进一步增加了排气排放余热回收的难度；3、大量的烟气余热进入湿法脱硫装置蒸发水分，烟气余热造成湿法脱硫装置运行耗水量大。目前，针对电站、锅炉排放尾气酸露点温度以下余热进行有效回收利用技术还处于空白。
技术实现思路
本申请提供一种回收烟气余热的尾气净化系统及方法，采用安装于进口烟道的原烟气取热器对原烟气进行取热，采用管栅层对喷淋液进行取热，采用取热除雾层对净化后的饱和烟气取热，并将完成三级取热的高温取热水回用，降低工业生产过程的能耗，在实现烟气余热的深度回收及利用的同时还可提高洗涤塔的污染物净化效率。一种回收烟气余热的尾气净化系统，包括连接水管、进口烟道、洗涤塔、热水储存罐和热水泵；所述进口烟道内设有原烟气取热器；所述洗涤塔塔壁上设有烟气进口、顶部设有烟气出口，所述洗涤塔的烟气进口与烟气出口之间塔体内由下向上依次设有管栅层、洗涤喷淋层、脱浆层、接液层和除雾取热层；所述除雾取热层的进水口通过管路与取热水进水管路连通、出水口通过管路与管栅层的进水口连通；所述管栅层的出水口通过管路与原烟气取热器的进水口连通；所述原烟气取热器的出水口通过管路与所述热水储存罐连通；所述热水泵的进水口通过管路与所述热水储存箱连通。以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。可选的，所述原烟气取热器包括若干根带有金属翅片结构的换热管，所述换热管在进口烟道内以换热管的轴线垂直于烟气流向竖直安装；若干根换热管沿进口烟道的轴线等间距分布。可选的，所述换热管为双层套管结构，包括内层套管和外层套管；所述内层套管的一端端口为进水口、另一端为连通内层套管内腔与两层套管之间腔体的敞开结构；所述外层套管的两端为封闭结构且在靠近内层套管进水口端的侧壁上设置连通两层套管之间腔体的出水口；所有换热管的进水口并联连接且连通所述原烟气取热器的进水口，所有换热管的出水口并联连接并连通所述原烟气取热器的出水口。可选的，所述换热管内两层套管连通端的外层套管内设有导流环。可选的，所述管栅层包括若干个矩形的管栅模块；所述矩形的管栅模块在洗涤塔水平截面上紧密排列组装。可选的，每个管栅模块包括进水腔体、出水腔体和若干排等间距均匀分布的金属管；所有金属管的一端端口与所述进水腔体连通，所述进水腔体上设置进水口；所有金属管的另一端端口与所述出水腔体连通，所述出水腔体上设置出水口；所有进水腔体的进水口并联连通管栅层的进水口；所有出水腔体的出水口并联连通管栅层的出水口。若干排等间距均匀分布的金属管指相邻排之间等间距分布；同排之间的相邻金属管等间距分布。可选的，所述金属管的管壁厚度为0.1mm-1.2mm，金属管的直径为20mm-100mm，水平相邻的两根金属管间缝隙间距为金属管管径的1/3-1，竖直向相邻的两根金属管间缝隙间距为金属管直径的1/2-1；管栅模块以金属管水平设置在洗涤塔内进行安装，且金属管轴向中心线与进口烟道轴向中心线垂直。可选的，所述矩形的管栅模块与弧形塔壁之间形成的弓形面积安装有金属多孔板；所述金属多孔板的孔径为15mm-30mm、开孔率为20％-40％。可选的，所述除雾取热层包括若干等间距分布且竖直延伸的金属折板和垂直贯穿金属折板的两层等间距分布的金属水管；每根上层金属水管与对应的下层金属水管连通，上层金属水管的进水口连通除雾器取热层的进水口，下层金属水管的出水口连通除雾器取热层的出水口；每个金属折板的厚度为0.1mm-0.5mm，相邻金属折板的间距为5mm-15mm。两层等间距分布的金属水管是同层金属水管之间等间距分布。本申请还提供一种回收烟气余热的尾气净化方法，优选采用本申请的回收系统改进行，包括：(a)含有污染物的高温烟气由进口烟道进入洗涤塔，在进口烟道内，高温烟气流经原烟气取热器，与原烟气取热器内的金属翅片管接触换热，加热翅片管套管内的水，原烟气温度下降至酸露点温度附近，完成一级换热；(b)一级换热后的烟气进入洗涤塔内流经管栅层，并经管栅层中与烟气流向垂直布置的金属管层整流均匀沿竖直方向向上流动，洗涤喷淋层中的洗涤液在重力作用下向下落入，并在管栅层的金属管外壁形成洗涤液液膜向下流淌，烟气与洗涤液在管栅层表面进行换热传质反应，并将部分热量经洗涤液液膜传递给金属管内流动的低温水，烟气完成二级换热并脱除部分污染物；(c)完成二级换热的烟气经喷淋层洗涤后脱除烟气中的污染物，洗涤液中的部分液态水在喷淋洗涤过程中蒸发进入烟气中，完成喷淋洗涤后的净烟气达到饱和状态；饱和净烟气经脱浆层去除洗涤液液滴后穿过接液层进入除雾取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：包括连接水管、进口烟道、洗涤塔、热水储存罐和热水泵；/n所述进口烟道内设有原烟气取热器；/n所述洗涤塔塔壁上设有烟气进口、顶部设有烟气出口，所述洗涤塔的烟气进口与烟气出口之间塔体内由下向上依次设有管栅层、洗涤喷淋层、脱浆层、接液层和除雾取热层；/n所述除雾取热层的进水口通过管路与取热水进水管路连通、出水口通过管路与管栅层的进水口连通；/n所述管栅层的出水口通过管路与原烟气取热器的进水口连通；/n所述原烟气取热器的出水口通过管路与所述热水储存罐连通；/n所述热水泵的进水口通过管路与所述热水储存箱连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：包括连接水管、进口烟道、洗涤塔、热水储存罐和热水泵；
所述进口烟道内设有原烟气取热器；
所述洗涤塔塔壁上设有烟气进口、顶部设有烟气出口，所述洗涤塔的烟气进口与烟气出口之间塔体内由下向上依次设有管栅层、洗涤喷淋层、脱浆层、接液层和除雾取热层；
所述除雾取热层的进水口通过管路与取热水进水管路连通、出水口通过管路与管栅层的进水口连通；
所述管栅层的出水口通过管路与原烟气取热器的进水口连通；
所述原烟气取热器的出水口通过管路与所述热水储存罐连通；
所述热水泵的进水口通过管路与所述热水储存箱连通。


2.如权利要求1所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：所述原烟气取热器包括若干根带有金属翅片结构的换热管，所述换热管在进口烟道内以换热管的轴线垂直于烟气流向竖直安装；若干根换热管沿进口烟道的轴线等间距分布。


3.如权利要求2所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：所述换热管为双层套管结构，包括内层套管和外层套管；所述内层套管的一端端口为进水口、另一端为连通内层套管内腔与两层套管之间腔体的敞开结构；所述外层套管的两端为封闭结构且在靠近内层套管进水口端的侧壁上设置连通两层套管之间腔体的出水口；所有换热管的进水口并联连接且连通所述原烟气取热器的进水口，所有换热管的出水口并联连接并连通所述原烟气取热器的出水口。


4.如权利要求3所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：所述换热管内两层套管连通端的外层套管内设有导流环。


5.如权利要求1所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：所述管栅层包括若干个矩形的管栅模块；所述矩形的管栅模块在洗涤塔水平截面上紧密排列组装。


6.如权利要求5所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：每个管栅模块包括进水腔体、出水腔体和若干排等间距均匀分布的金属管；所有金属管的一端端口与所述进水腔体连通，所述进水腔体上设置进水口；所有金属管的另一端端口与所述出水腔体连通，所述出水腔体上设置出水口；所有进水腔体的进水口并联连通管栅层的进水口；所有出水腔体的出水口并联连通管栅层的出水口。


7.如权利要求6所述回收烟气余热的尾气净化系统，其特征在于：所述金属管的管壁厚度为0.1mm-1.2mm，金...

【专利技术属性】
技术研发人员：程常杰，李泽清，张荣，
申请(专利权)人：杭州蕴泽环境科技有限公司，新疆天富环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33