一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置製造方法
2023-06-15 19:50:06
一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，包括淨化換熱塔、煙氣系統及換熱器。淨化換熱塔的內部由風帽層分為下部的噴淋室和上部的填料室；噴淋室包括噴淋層和水池，水池分別與補水系統、水處理泵、水質處理系統、水循環泵連接，水循環泵出口與換熱器的加熱熱水進口相連，其出口與噴淋層連接；水池上方的塔壁開有煙氣入口；填料室包括漿液分布層、填料層、漿液池和補漿裝置；漿液池分別與漿液處理泵、漿液處理系統、漿液循環泵連接，漿液循環泵出口接換熱器的加熱漿液進口，其出口接補漿裝置。本實用新型裝置可用於燃氣熱電冷三聯供分布式系統、天然氣鍋爐、燃氣-蒸汽聯合循環、燃油電站等尾部煙氣綜合處理。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 實用新型涉及一種煙氣的綜合處理利用技術，尤其是集煙氣餘熱深度回收與脫 硫、脫硝及除塵於一體的裝置。 一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置
【背景技術】
[0002] 根據國家統計局統計，我國2012年能源消費結構是361732萬噸標準煤，其中煤炭 佔比66. 6%，石油佔比為19. 54%，天然氣佔比為5. 4%。當前我國嚴重依賴煤炭消費的結果便 是環境汙染非常嚴重，同時能源利用效率低。在這雙重壓力下，逼迫國家不得不發展清潔能 源。但是目前可大量安全獲得且來源廣泛的清潔高效的能源只有天然氣。天然氣的主要成 分為甲烷（CH 4)，現在利用方式主要為燃氣輪機、燃氣內燃機和天然氣鍋爐三種燃燒利用方 式，其燃燒後主要產物為二氧化碳（C0 2)和水蒸汽(水蒸汽的氣化潛熱佔天然氣高位發熱量 的10%-11%)，同時產生大量的NOx及少量的二氧化硫S0 2和粉塵等汙染物。燃氣輪機和燃 氣內燃機的尾氣經過餘熱鍋爐或者溴化鋰製冷(熱）機利用後以及天然氣鍋爐的排煙，為了 防止低溫腐蝕，其排放溫度都在l〇〇°C以上。這些煙氣直接排放到大氣中，不但造成環境汙 染，同時也浪費了巨大的能源。
[0003] 煙氣餘熱深度回收裝置可分為間接接觸式和直接接觸式。因換熱溫差低，間接接 觸式需要較大的換熱面積，且傳熱係數低，導致餘熱回收裝置體積大，材料多，成本高。同時 因為低溫腐蝕的問題，換熱材料需要採用特殊的防腐金屬材料或做防腐處理，這樣就進一 步增加了成本。直接接觸式換熱可以在洗滌煙氣的同時又可進行換熱，一舉兩得。
[0004] 當前煙氣常用的脫硫脫硝方法為"溼法煙氣脫硫（Wet-FGD)和NH3選擇性催化還 原（SCR)技術脫硝"。"催化還原（SCR)技術脫硝"技術是在催化劑的作用下通入NH 3與煙氣 中的NOx反應還原生成N2，但是NH3的使用會對環境造成危害，並且NH 3易洩露造成二次汙 染，因此人們積極尋求更加經濟有效的還原法去除NOx的治理工藝。如果能夠利用溼法煙 氣脫硫的技術有點和規模優勢，同時又可以高效的將NOx去除，則是脫硫脫硝一體化技術 的關鍵。而在溼法聯合脫硫脫硝技術中，液相脫除煙氣中的NOx(-般N0佔90%以上）的 主要障礙是N0在水中溶解度很低，這極大地增加了液相的傳質阻力，通過改變溫度以及溶 液的pH值的方法都不能使N0在水中溶解度明顯提高。此外，脫硫脫硝反應溫度需要在低 溫下進行。因此，使N0轉化為容易吸收的形態是脫硝的關鍵。填料接觸式可增強氣液的擴 散效果，使化學反應充分。因此，採用填料方法使N0與溶液充分混合，便是一個行之有效的 方法。
[0005] 綜上所述，在充分回收煙氣餘熱的基礎上，將煙氣溫度降低到利於脫硫脫硝反應 進行的溫度區域，節約能源；同時將煙氣中的S02、NOx和粉塵去除，保護環境；因此需要一 種煙氣餘熱回收與淨化於一體的低成本高效的處理裝置。
【發明內容】
[0006] 為了克服當前常用煙氣脫硝方法SCR易造成NH3逃逸形成二次汙染的不足，同時 解決煙氣餘熱深度回收問題，本實用新型提供一種煙氣與尿素溶液直接接觸進行換熱，同 時將煙氣中的NOx、S02和粉塵脫除，具有餘熱回收和煙氣淨化功能於一體的裝置。
[0007] 本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：
[0008] -種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，包括淨化換熱塔、煙氣系統及換熱器， 淨化換熱塔的內部由氣液分離的風帽層分為上下兩部分，下部為噴淋室，上部為填料室；所 述噴淋室包括噴淋層和水池，水池分別與補水系統、水處理泵、水循環泵連接，水處理泵連 接到水質處理系統，水循環泵出口與換熱器的加熱熱水進口相連，加熱熱水出口與噴淋層 連接；所述水池上方的塔壁處開有煙氣入口，煙氣系統的煙氣由此進入噴淋室；所述填料 室包括漿液分布層、填料層、漿液池和補漿裝置，漿液池由風帽層與塔壁構成，補漿裝置包 括依次連接的漿液箱、閥門和補漿泵；漿液池分別與漿液處理泵、漿液循環泵連接，漿液處 理泵連接到漿液處理系統，漿液循環泵出口接換熱器的加熱漿液進口，加熱漿液出口接補 漿泵。
[0009] 所述噴淋層和填料層共同設置於淨化換熱塔的塔身內，或者所述噴淋層設置在煙 氣入口處的煙道中，與填料層錯開布置。
[0010] 當噴淋層和填料層共同設置於淨化換熱塔的塔身內時，由風帽組成的風帽層向同 一個方向傾斜〇° -10°。
[0011] 進一步地，所述噴淋層位於噴淋室頂部，水池位於噴淋室底部；填料層位於漿液分 布層的下方。
[0012] 所述噴淋層均勻布置噴嘴，所述淨化換熱塔的塔壁設有保溫層。
[0013] 所述淨化換熱塔的煙氣出口處還布置有風機。
[0014] 煙氣在噴淋室洗滌時，一部分水會被煙氣攜帶和蒸發，需要補水系統不斷不如損 失的水分，同時洗滌後的水含有煙塵等雜質，落入塔底的水池內後需要進入水質處理系統 進行處理；水池內被加熱的水通過水循環泵送到換熱器進行換熱降溫，然後再次進入噴淋 層進行噴灑。在水池上方的塔壁處開有煙氣進口，煙氣由此進入噴淋室。噴淋層位於噴淋 室頂部，風帽層下部，噴淋層均勻布置噴嘴，噴嘴可用螺旋噴嘴等，水經過噴嘴的霧化成小 液滴，對逆流而上的煙氣進行洗滌換熱；噴淋室的塔壁處外部要進行保溫，防止熱量散失。
[0015] 風帽層與塔壁構成漿液池，填料層散落下來的漿液聚集在漿液池內，漿液池底部 的溶液通過水質處理泵送到反應產物處理車間，漿液池上部的溶液由循環泵送到換熱器進 行換熱；在漿液池上方設有填料層，所用材料需要耐腐蝕，填料層是煙氣和尿素溶液充分混 合區域，使煙氣和溶液充分混合以便起到了物質和能量的交換，同時洗滌煙氣中的粉塵；填 料層上方為漿液分布層，漿液通過漿液分布層合理布置的分布器均勻散落到填料層上，使 得煙氣與漿液充分接觸；漿液在填料層內向下流動並與煙氣接觸時吸熱並進行化學反應， 最後落到漿液池內，經過循環泵送入換熱器，完成換熱後的低溫漿液再進入分布器進行循 環；為了控制漿液的濃度和純度以便高效率的脫硫脫硝，在換熱器的管道上設有補漿裝置， 在漿液池內通過漿液處理系統對漿液進行除雜。塔頂部為煙氣出口，在煙氣出力不夠的情 況下，通過布置風扇，增加引力。
[0016] 煙氣系統主要包括餘熱鍋爐、燃氣輪機或燃氣內燃機等，排出的煙氣從塔底的煙 氣進口進入塔內，向上流動，在噴淋室內與逆流而下的水進行洗滌降溫，低溫初步淨化煙氣 經漿液池內風帽進入填料室，經過填料層的脫硫脫硝和進一步除塵後經換熱淨化塔煙氣出 口排入大氣。
[0017] 換熱器是外部冷卻系統與裝置的銜接部分，可以設有冷卻介質出口和進口。散落 到水池的水吸收了煙氣的大部分熱量，通過循環泵進入換熱器將熱量傳遞給外部需要加熱 的介質，換熱後的漿液繼續循環利用，這一個完整過程實現了對煙氣餘熱深度回收的過程， 同時填料層內脫硫脫硝反應所釋放出的熱量，被漿液吸收送入換熱器交換給外部介質，也 保證了脫硫脫硝的高效進行。
[0018] 本實用新型由於採用以上技術方案，其具有以下優點：
[0019] 1.本實用新型採用直接接觸式換熱的空塔噴淋降溫的方法，在低煙氣阻力的情況 下，對煙氣進行餘熱回收和除塵洗滌，結構簡單，換熱效果好。
[0020] 2.本實用新型由於採用在脫硫脫硝反應塔內設置填料層，從而增大了煙氣和尿素 溶液的混合時間和強度，一方面大大提高了難於溶於水的N0的溶解度，提高了 NOx和S02的 脫除率，另一方面還增強了煙氣與溶液換熱效果，此外還對煙氣進行了洗滌。尿素溼法脫硫 脫硝反應是放熱反應，通過換熱器對吸收漿液中的熱量，這樣不但吸收了煙氣餘熱，而且還 吸收了脫硫脫硝反應中放出的熱量，維持了高效的脫硫脫硝率
[0021] 3.本實用新型採用先在噴淋室內洗滌降溫，再在填料室內進行脫硫脫硝的方法， 該方法避免了填料層的堵塞，同時將脫硫脫硝反應溫度控制在一個較佳區域，最終排出的 是潔淨低溫煙氣，真正實現了煙氣餘熱深度回收和脫硫脫硝技術一體化。
[0022] 4.本實用新型集合了煙氣餘熱深度回收與淨化於一體，佔地面積小，結構簡單， 實現了煙氣綜合處理的多種功能。可用於燃氣熱電冷三聯供分布式系統、天然氣鍋爐、燃 氣-蒸汽聯合循環、燃油電站等尾部煙氣綜合處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0024] 圖1為一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置實施例示意圖；
[0025] 圖2為煙氣餘熱深度布置在煙道中的實施例示意圖。
[0026] 圖中：1_冷卻介質出口，2-冷卻介質進口，3-換熱器，4-閥門，5-漿液箱，6-補漿 泵，7-加熱漿液出口，8-加熱熱水進口，9-加熱漿液進口，10-水循環泵，11-加熱熱水出口， 12-水池，13-保溫層，14-漿液循環泵，15-新漿液，16-塔壁，17-填料層，18-漿液分布層， 19-填料室，20-風機，21-煙氣出口，22-淨化換熱塔，23-風帽，24-漿液池，25-漿液處理 泵，26-漿液處理系統，27-噴淋層，28-噴淋室，29-煙氣入口，30-補水系統，31-水處理泵， 32-水質處理系統。
【具體實施方式】
[0027] 如圖1所示，煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置包括淨化換熱塔22、換熱器3、 漿液補液箱5以及它們之間連接的管道、閥門和泵，外部接口有冷卻介質出口 1和冷卻介質 進口 2、漿液處理系統26、煙氣進口 28、補水系統29、水質處理系統32。
[0028] 淨化換熱塔22是整個裝置的核心設備，其由風帽23構成的風帽層分為噴淋室28 和填料室19。噴淋室28由漿液池12、噴淋層27和煙氣進口 29構成，噴淋室19的外壁需 要敷設保溫層13。填料室19由漿液池24、填料層17、漿液分布層18構成。淨化換熱塔22 的外形沒有特殊要求，不局限於圓柱形，方形等。
[0029] 本實用新型裝置工作時，燃氣內燃機、餘熱鍋爐等排煙經過煙氣進口 29進入噴淋 室28,在噴淋室28內與噴淋層27噴灑的液滴(所用介質不局限於水）進行換熱和洗滌，初 步淨化的煙氣由風帽23進入填料室19進行深度淨化。
[0030] 噴淋室28內的水池 12中熱水一部分通過水循環泵10經加熱水入口 8進入換熱 器3,換熱後的低溫水經加熱水出口進入噴淋層27的噴嘴，霧化成水滴；另一部分含有雜質 的熱水經過水處理泵31接入水質處理系統32,損失的水分由給水系統30補入。
[0031] 煙氣由風帽23進入填料室19後，上升進入填料層17內與漿液進行充分的脫硫脫 硝的反應，淨化後的煙氣被風機20吸引經過煙氣出口 21排入大氣。風機20可以根據需要 設置多臺或者不設置。填料層17是一個化學反應區域，尿素漿液與煙氣在此區域進行強烈 的物質擴散和化學反應，同時煙氣的粉塵進一步被脫除。脫硫脫硝過程釋放出的熱量被漿 液帶走落入漿液池21內，漿液一部分由漿液處理泵25送入漿液處理系統26,另一部分由漿 液循環泵14送入換熱器3,被冷卻後由加熱漿液出口 7混合漿液池7的補漿形成新漿液15 送入漿液分布層18。為了彌補漿液的損失與濃度，設置高濃度新尿素漿液箱5,需要補充漿 液時，打開閥門4,開啟補漿泵6即可，當循環濃度達到要求時，關閉閥門4,再關閉補漿泵6。
[0032] 圖2為將噴淋室28和填料室17分開布置，噴淋室28置於煙道中，充分利用煙氣 的行走過程。燃氣內燃機、餘熱鍋爐等排煙經過煙氣進口 29進入噴淋室28。噴淋室28充 分利用煙道的空間，在煙道上方布置噴淋層27,下方為水池12。煙氣通過煙道時，水滴從煙 道頂部的噴淋層27噴灑下來，對煙氣進行降溫洗滌。初步淨化的煙氣進入淨化換熱塔22 中，煙氣逆流而上在填料層17中與尿素溶液充分混合(所用介質不局限於尿素溶液)，進行 脫硫脫硝反應，最後從煙氣出口 21排入大氣。
[0033] 以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到 的變化和變換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，包括淨化換熱塔（22)、煙氣系統及換熱 器（3)，其特徵在於，淨化換熱塔（22)的內部由氣液分離的風帽層分為上下兩部分，下部為 噴淋室，上部為填料室； 所述噴淋室（28)包括噴淋層（27)和水池（12)，水池（12)分別與補水系統（30)、水處 理泵（31 )、水循環泵（10 )連接，水處理泵（31)連接到水質處理系統（32 )，水循環泵（10 )出 口與換熱器（3)的加熱熱水進口（8)相連，加熱熱水出口（ 11)與噴淋層（27)連接；所述水 池（12)上方的塔壁處開有煙氣入口（29)，煙氣系統的煙氣由此進入噴淋室（28); 所述填料室（19)包括漿液分布層（18)、填料層（17)、漿液池（24)和補漿裝置，漿液池 (24)由風帽層與塔壁構成，補漿裝置包括依次連接的漿液箱（5)、閥門（4)和補漿泵（6);漿 液池（24)分別與漿液處理泵（25)、漿液循環泵（14)連接，漿液處理泵（25)連接到漿液處理 系統（26)，漿液循環泵（14)出口接換熱器（3)的加熱漿液進口（9)，加熱漿液出口（ 7)接補 楽泵（6 )。
2. 根據權利1所述的一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，其特徵在於，所述噴 淋層（27)和填料層（17)共同設置於淨化換熱塔（22)的塔身內，或者所述噴淋層（27)設置 在煙氣入口（ 29)處的煙道中，與填料層（17)錯開布置。
3. 根據權利2所述的一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，其特徵在於，當噴淋 層（27)和填料層（17)共同設置於淨化換熱塔（22)的塔身內時，由風帽（23)組成的風帽層 向同一個方向傾斜0° -10°。
4. 根據權利1、2或3所述的一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，其特徵在於， 所述噴淋層（27)位於噴淋室頂部，水池（12)位於噴淋室底部；填料層（17)位於漿液分布層 (18)的下方。
5. 根據權利1、2或3所述的一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，其特徵在於，所 述噴淋層均勻布置噴嘴，所述淨化換熱塔（22)的塔壁設有保溫層。
6. 根據權利1、2或3所述的一種煙氣淨化與餘熱深度回收一體化裝置，其特徵在於，所 述淨化換熱塔（22 )的煙氣出口（ 21)處還布置有風機（20 )。
【文檔編號】B01D47/06GK203886407SQ201420329035
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】宋紀元, 方明, 餘海龍, 劉學爐, 劉亞雷, 梁國強, 趙宏彬, 吳鳴 申請人:南京凱盛開能環保能源有限公司