一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统技术方案

本发明专利技术涉及一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统，属于化工及能源技术领域。该中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统，包括风机、烟气加热器、湿式脱硫塔、轴流压气机、烟气预冷器、烟气脱水冷却器、疏水阀、透平膨胀机和集水池，本技术充分利用了进入湿式脱硫塔前烟气的余热，提高了进入透平膨胀机烟气的做功能力，减少了能源的消耗。本技术通过轴流压气机增压使湿烟气中水分压提高、再经烟气预冷器预冷降温、烟气冷却器再降温使湿烟气的含湿量降低，从而达到脱水的目的，这不仅可以使排放的烟气脱白，还能回收烟气中的水分。本技术回收了压缩烟气所消耗的压缩功，烟气在透平膨胀机膨胀做功释放压能。膨胀做功释放压能。膨胀做功释放压能。

【技术实现步骤摘要】
一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统


[0001]本专利技术涉及一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统，属于化工及能源


技术介绍

[0002]据国家统计局统计，2019年我国的能源消耗总量为48.7亿吨标准煤，其中煤炭消费量占能源消费总量的57.7%，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的23.4%。我国工业耗能占能源消耗总量近69.8％，一些主要工业产品的单位能耗仍高出国际先进水平不少，主要原因是超过50％的能源消耗未得到有效回收。比如在钢铁企业中，中低温余热资源分布贯穿于整个生产工艺流程，数量巨大，其中低于400℃的余热占钢铁企业余热资源的34%，主要形式为冷却水和中低温废气两大类。我国钢铁工业对余热余能的回用还处于较低水平，回用量仅占全部余热资源量的25.7%。对于绝大多数的钢铁企业，现阶段仅实现了中高温废气显热的部分利用，对于230℃以下的低温废气余热则基本是零回用；大多数运行中的工业炉窑都存在能源效率偏低、缺乏余热回收措施等问题；对于燃煤电站和工业窑炉，因一般含硫烟气的酸露点温度都较高，为防止发生低温腐蚀，烟气排出锅炉或窑炉的温度均较高，几乎都在120
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130℃以上，有时甚至达到200℃以上，余热未得到很好的回收利用，造成较大的浪费。
[0003]大量未加充分利用的中低烟气中均含有较多水蒸汽，因此也导致了大量水资源的损失，且会导致“湿烟囱”酸性腐蚀，对烟道及烟囱不利，也易形成“白烟”，加重大气污染。烟气中的水分一方面来自于燃料，许多燃料在燃烧过程中都会产生水蒸汽。例如在我国北方，因天然气锅炉相比于燃煤锅炉具有相对较高的效率和较好的环保性能而广泛用作区域供热热源，锅炉排烟中水蒸汽含量高达120g/（kg干烟气）；烟气中的水分另一方面来自于湿法脱硫脱硝过程，目前大量燃煤电站锅炉和工业窑炉的烟气采用湿法脱硫脱硝，烟气在经湿法脱硫脱硝后水蒸汽体积分数上升至约11%，含湿量可达80~120g/（kg干烟气），排烟在导致大量水资源浪费的同时，还会导致“湿烟囱”酸性腐蚀，对脱硫脱硝后的烟道及烟囱不利。如果高含湿量烟气在未经处理的情况下排放到大气，当烟气在烟囱出口遇到周围的冷空气时，水蒸汽会凝结形成“白烟”，影响周围居民的生活环境。近年来较多研究表明，空气湿度是一个影响实际大气环境中污染物扩散的关键因素，高湿度烟气排放增加了低层大气的整体湿度，不利于低层大气中的污染物扩散，甚至严重影响厂区周围的局部气候；高湿度烟气排放同时还会促进空气污染物的二次转化，加速吸湿性气溶胶的生长，从而改变气溶胶的光学特性，降低大气的能见度。随着我国环保标准，必然对烟气脱白提出了愈加严格的治理要求。因此，研发对工业烟气进行综合处理的新技术对节约能源和环境保护都至关重要。
[0004]目前，解决燃煤电厂或窑炉的“白烟”排放问题主要还是采用烟气
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烟气再热器（GGH）的方法，需通过烟气自身的热量或外加热源将脱硫脱硝后的高湿烟气加热至露点温度以上再排放。据统计目前国内火电厂石灰石
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石膏湿法烟气脱硫系统采用 GGH的约占80%以上。该技术虽然可以一定程度在感观上缓解“白烟”的问题，但并未真正脱除烟气中的水
分，造成了巨大的能源及水资源浪费。所以研发一种新型且高效的烟气脱白、余热及水资源回收技术很有必要。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统。本系统在解决“白烟”问题的同时，不但回收了烟气中水分，还充分利用了烟气的余热与轴流压气机产生的压能。因此本系统具有环保，节约水资源、能源的特点：1、本技术充分利用了进入湿式脱硫塔前烟气的余热，提高了进入透平膨胀机烟气的做功能力，减少了能源的消耗。2、本技术通过轴流压气机增压使湿烟气中水分压提高、再经烟气预冷器预冷降温、烟气冷却器再降温使湿烟气的含湿量降低，从而达到脱水的目的，这不仅可以使排放的烟气脱白，还能回收烟气中的水分。3、本技术回收了压缩烟气所消耗的压缩功，烟气在透平膨胀机膨胀做功释放压能。4、本技术直接利用烟气作为做功工质。
[0006]一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统，包括风机1、烟气加热器2、湿式脱硫塔3、轴流压气机4、烟气预冷器5、烟气脱水冷却器6、疏水阀7、透平膨胀机8和集水池9，经电/袋除尘器除尘后的中低温烟气进入风机1加压，风机1出口与烟气加热器2热端进口连接，烟气加热器2降温后的烟气出口连接湿式脱硫塔3烟气进口，湿式脱硫塔3脱硫烟气出口与轴流压气机4进口连接，轴流压气机4出口连接烟气预冷器5烟气进口，烟气预冷器5预冷烟气出口与烟气脱水冷却器6的烟气进口连接，烟气进入烟气脱水冷却器6后被循环冷却水冷却，冷却后烟气中的水凝结出来聚集在烟气脱水冷却器6中的集水井中，凝结水再经疏水阀7排至集水池9；烟气脱水冷却器6脱水烟气出口通过烟气加热器2加热后进入到透平膨胀机8做工，做功后的烟气排至大气。
[0007]所述中低温烟气温度为200~350℃。
[0008]所述湿式脱硫塔3脱硫烟气出口中烟气SO2含量为0.0043~0.0046wt%。
[0009]所述烟气预冷器5采用冷却水进行预冷，烟气预冷器5中烟气进口与预冷烟气出口烟气温度相差80~128℃。
[0010]所述烟气脱水冷却器6采用冷却水进行预冷，烟气脱水冷却器6烟气进口与脱水烟气出口温度相差40~80℃，脱水烟气出口脱水烟气相对湿度为90%~96%。
[0011]所述烟气加热器2脱水烟气换热温差为30~80℃。
[0012]上述湿式脱硫塔3通过喷淋方式给烟气脱硫，脱硫后的烟气相对湿度较高，温度较低。
[0013]上述烟气脱水冷却器6中的烟气折流板增加了烟气的热扰动，不仅提高了烟气与冷却水的换热效率，而且还有利于烟气凝水的收集。
[0014]该中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统的工作原理为：燃煤电站或工业窑炉出口的经电/袋除尘器除尘后的中低温烟气通过风机1吸入烟气加热器2中与烟气脱水冷却器6脱水烟气出口的脱水烟气换热，降温后的烟气进入湿式脱硫塔3继续脱硫降温，脱硫降温后的烟气进入轴流压气机4增压，增压后的烟气经烟气预冷器5预冷，再经烟气脱水冷却器6降温脱水，烟气中脱出的水分经烟气脱水冷却器6底部集水井收集后，通过疏水阀7排入集水池9。烟气脱水冷却器6降温脱水后的脱水烟气进入烟气加热器2吸热，最后进入透平膨胀机8做功，做功后的烟气排入大气。
[0015]本专利技术烟气脱水冷却器6脱水烟气出口脱水烟气与进入湿式脱硫塔3前的烟气在烟气加热器2中换热，充分利用了中低温烟气的余热，提高了进透平8前烟气的做功能力，增大了膨胀输出功量，同时降低了进湿法脱硫塔3烟气的温度，有利于提高脱硫效率，减少脱硫过程的水耗。
[0016]本专利技术为了使湿烟气中的水份容易被常温冷却水冷凝脱除，需将烟气增压，从而使烟气中水蒸汽分压增加，冷凝温度也随之升高，从而被常温冷却水冷凝脱除。
[0017]本专利技术的有益效果是：（本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中低温烟气脱白、余热及水资源回收系统，其特征在于：包括风机（1）、烟气加热器（2）、湿式脱硫塔（3）、轴流压气机（4）、烟气预冷器（5）、烟气脱水冷却器（6）、疏水阀（7）、透平膨胀机（8）和集水池（9），经电/袋除尘器除尘后的中低温烟气进入风机（1）加压，风机（1）出口与烟气加热器（2）热端进口连接，烟气加热器（2）降温后的烟气出口连接湿式脱硫塔（3）烟气进口，湿式脱硫塔（3）脱硫烟气出口与轴流压气机（4）进口连接，轴流压气机（4）出口连接烟气预冷器（5）烟气进口，烟气预冷器（5）预冷烟气出口与烟气脱水冷却器（6）的烟气进口连接，烟气进入烟气脱水冷却器（6）后被循环冷却水冷却，冷却后烟气中的水凝结出来聚集在烟气脱水冷却器（6）中的集水井中，凝结水再经疏水阀（7）排至集水池（9）；烟气脱水冷却器（6）脱水烟气出口通过烟气加热器（2）加热后进入到透平膨胀机（8）做工，做功后的烟气排至大气。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，陶金科，李莉，吴涛涛，魏云辉，李东，王建军，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：