溼法脫硫煙氣處理系統及處理方法與流程

2023-05-04 04:34:56

本發明涉及一種煙氣處理技術，更具體地說，它涉及一種高效的溼法脫硫煙氣處理系統及處理方法。

背景技術：

鍋爐及各類爐窯內燃料燃燒後將產生大量攜帶粉塵、二氧化硫、氮氧化物的煙氣，為實現清潔達標排放，目前一般對氮氧化物採用SCR脫硝、對粉塵採用靜電、布袋等除塵、對二氧化硫採用溼法脫硫處理。高溫含硫煙氣進入溼法脫硫吸收塔時，與吸收劑漿液反應，並釋放大量的熱，同時被吸收劑漿液冷卻到50攝氏度左右，吸收塔漿液中的大量水分蒸發成水蒸汽，隨煙氣經煙囪排入大氣後形成「白煙」現象，同時溼式電除塵消耗電功率消耗大，溼式電除塵投資、運行費用高。

中國專利公告號CN103861419A，公開了一種溼法脫硫煙氣綜合處理方法，將脫硫後煙氣的溫度進行降溫處理，在噴淋塔出口，降溫用循環水和從煙氣中冷凝下來的回收水分構成降溫後熱水，利用熱泵系統將降溫後熱水冷卻，同時熱泵系統加熱熱網的回水或是電廠冷凝水；降溫熱水由熱泵冷卻後的水部分用作降溫用循環水，部分用作回收水；回收水部分用作脫硫系統的用水或部分外供；從噴淋降溫塔降溫後的煙氣，通過溼式靜電除塵器，脫除脫硫後煙氣中的PM2.5顆粒、硫酸霧。實現燃煤電廠的節水、節能及汙染物的終端把關。但是處理後的煙氣經煙囪排入大氣後形成「白煙」現象，同時溼式電除塵消耗電功率消耗大，投資、運行費用高。

技術實現要素：

本發明克服了現有的脫硫煙氣處理後經煙囪排入大氣易形成「白煙」現象，同時溼式電除塵消耗電功率消耗大，投資、運行費用高的不足，提供了一種溼法脫硫煙氣處理系統及處理方法，脫硫煙氣處理後經煙囪排入大氣不易形成「白煙」現象，而且整個系統功耗低，降低了投資、運行費用，處理系統能夠有效回收工業用水。

為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：一種溼法脫硫煙氣處理系統，包括沿著煙氣流動方向依次設置的靜電除塵器、溼法脫硫塔、溼式相變冷凝除塵器、煙囪，靜電除塵器和溼法脫硫塔之間安裝有引風機，溼式相變冷凝除塵器下端設有排液口，排液口通過管道連接到溼法脫硫塔上；溼式相變冷凝除塵器內設有冷凝管，冷凝管一端連接有循環進液管，冷凝管另一端連接有循環出液管，循環進液管和循環出液管均延伸到溼式相變冷凝除塵器外部。

煙氣處理時先經過靜電除塵器，去除煙氣中99%以上的粉塵，溫度基本保持不變；隨後煙氣進入溼法脫硫塔中進行脫硫處理，去除90%以上的二氧化硫，溫度降低至50攝氏度左右，形成溼飽和狀態的煙氣；之後煙氣進入溼式相變冷凝除塵器中，煙氣進一步冷卻至40攝氏度左右，在煙氣冷卻過程中，煙氣仍處於溼飽和狀態，煙氣中水分被大量冷凝下來，同時煙氣中粉塵被進一步清除，粉塵等汙染物去除率到80%以上，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中；在去除煙氣中的大量水份的過程，協同去除煙氣中三氧化硫，三氧化硫除著回收水重新回到脫硫塔中二次循環吸收，有利於減少煙氣排放中的三氧化硫。最後煙氣從煙囪排出。溼式相變冷凝除塵器將煙氣溫度降低到40攝氏度以下，煙氣在冷卻過程中，煙氣中的水分可大量凝結，在凝結過程中，煙氣中的粉塵、氣溶膠以及其他溶於水的物質被水滴吸收，隨水分被清除，平均除塵效率大於80%，除塵效率高，保證了粉塵的達標排放，又省去了溼式電除塵裝置的投資，降低了投資成本，縮短了工作流程，煙氣降溫後流量及阻力減小，使整個處理系統的耗電量顯著減少，實現了節能減排的協同效應。脫硫煙氣處理後含水量大幅降低，經煙囪排入大氣不易形成濃濃的「白煙」現象，整個系統功耗低，降低了投資、運行費用，處理系統能夠有效回收工業用水。

作為優選，還包括管式換熱器，管式換熱器包括降溫段和升溫段，管式換熱器的降溫段設置在靜電除塵器的前端，管式換熱器的升溫段設置在溼式相變冷凝除塵器的後端，管式換熱器的降溫段和升溫段之間連接循環泵。

經過溼式相變冷凝除塵器後的煙氣絕對溼度大幅減少，煙氣經過管式換熱器的升溫段再加熱後溫度為50-65攝氏度左右，煙氣中的水蒸氣分壓小於該溫度對應的水蒸氣飽和分壓，水蒸氣煙氣以較低的溫度、較小的相對溼度排放，有效防止煙囪出口煙氣在空氣中冷卻時產生二次凝露過程，消除煙囪冒白汽及「煙囪雨」現象，消除視覺汙染。管式換熱器的降溫段將煙氣從130攝氏度左右降低到90-110攝氏度左右，煙氣中的熱量被管式換熱器內的循環水吸收，由循環泵輸送至管式換熱器的升溫段。

採用相變冷凝除塵器後，煙氣中的水分大幅減少，提升同等幅度溫度所需要的熱量也減少，煙氣中的水蒸氣分壓小於該溫度對應的水蒸氣飽和分壓，水蒸氣煙氣以較低的溫度、較小的相對溼度排放，就能有效防止煙囪出口煙氣在空氣中冷卻時產生二次凝露過程，消除煙囪冒白汽及「煙囪雨」現象。因此在進入管式換熱器的降溫段煙氣溫度較低的情況下，從管式換熱器降溫段煙氣吸取的熱量，足夠把相變冷凝除塵器後的要求溫度抬升到50-65攝氏度左右，減少或不需要外部熱源進行額外的輔助加熱，大幅降低運行成本。煙氣經過相變冷凝除塵器後，煙氣中的水分大幅減少，提升同等幅度溫度所需要的熱量也減少，管式換熱器降溫段和升溫段的熱交換量較少，布置的換熱面也相對較少，大幅節約初期投資，同時降低系統阻力，節約運行費用。

另一種方案，還包括管式換熱器，管式換熱器包括降溫段和升溫段，管式換熱器的降溫段設置在靜電除塵器和引風機之間，管式換熱器的升溫段設置在溼式相變冷凝除塵器的後端，管式換熱器的降溫段和升溫段之間連接循環泵。

煙氣經過靜電除塵器去除99%以上的粉塵後再通過管式換熱器的降溫段進行降溫，大大減少了管式換熱器外壁粉塵的沉積，保證了管式換熱器的換熱效果，延長使用壽命。

作為優選，引風機和溼法脫硫塔之間設置有前級溼式相變冷凝除塵器，前級溼式相變冷凝除塵器下端設有出液口，出液口通過管道連接到溼法脫硫塔上。前級溼式相變冷凝除塵器和溼式相變冷凝除塵器均對煙氣中的水分和粉塵進行冷凝清除，煙氣通過兩級的水分和粉塵冷凝清除，效果更加明顯。

作為優選，溼式相變冷凝除塵器和前級溼式相變冷凝除塵器下端均設有集液鬥，排液口和出液口分別設置在兩集液鬥下端。集液鬥便於冷凝水的收集和排放。

一種溼法脫硫煙氣處理方法，煙氣經過靜電除塵器，去除煙氣中99%以上的粉塵，溫度基本保持不變；隨後煙氣進入溼法脫硫塔中進行脫硫處理，去除90%以上的二氧化硫，溫度降低至35-50攝氏度左右，形成溼飽和狀態的煙氣；之後煙氣進入溼式相變冷凝除塵器中，煙氣進一步冷卻至30-40攝氏度左右，在煙氣冷卻過程中，煙氣仍處於溼飽和狀態，煙氣中水分被大量冷凝下來，同時煙氣中粉塵、三氧化硫等被進一步清除，粉塵汙染物去除率到80%以上，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中；最後煙氣從煙囪排出。

作為優選，煙氣進入靜電除塵器之前先經過管式換熱器降溫段進行降溫，煙氣溫度從130攝氏度左右降低至90-110攝氏度左右，煙氣中熱量被吸收到管式換熱器的循環水中循環使用；從溼式相變冷凝除塵器排出的煙氣經過管式換熱器升溫段進行升溫，將煙氣溫度升高至50-65攝氏度左右，然後通過煙囪排出。

另一種方案，煙氣從靜電除塵器排出後經過管式換熱器降溫段進行降溫，將煙氣溫度降低至90-110攝氏度左右，煙氣中熱量被吸收到管式換熱器的循環水中循環使用；從溼式相變冷凝除塵器排出的煙氣經過管式換熱器升溫段進行升溫，將煙氣溫度升高至50-65攝氏度左右，然後通過煙囪排出。

作為優選，煙氣進入溼法脫硫塔之前先經過前級溼式相變冷凝除塵器進行前級冷凝除塵，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中。溼式相變冷凝除塵器和前級溼式相變冷凝除塵器的冷凝水直接排入到溼法脫硫塔中，冷凝水中的硫酸根離子與漿液中和反應，防止冷凝水中的硫酸根離子二次析出產生三氧化硫氣體。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：（1）脫硫煙氣處理後經煙囪排入大氣不易形成「白煙」現象，整個系統功耗低，降低了投資、運行費用，處理系統能夠有效回收工業用水；（2）溼式相變冷凝除塵器使煙氣在冷卻過程中，煙氣中的水分可大量凝結，在凝結過程中，煙氣中粉塵、氣溶膠、三氧化硫以及其他溶於水的物質被水滴吸附，隨水分被去除，平均除塵效率大於80%，既保證了粉塵的達標排放，又可以省去溼式電除塵的投資，降低了項目投資，縮短了工作流程、煙氣降溫後流量及阻力減少，使整個處理系統的耗電量顯著減少，實現了節能與減排的協同效應；（3）在低煙氣溫度、低環境溫度下，經煙塵排出的煙氣溫度低，減少或不需在管式換熱器中增加外部熱源輔助加熱，節能效益顯著。

附圖說明

圖1是本發明的實施例1的結構示意圖；

圖2是本發明的實施例2的結構示意圖；

圖3是本發明的實施例3的結構示意圖；

圖中：1、靜電除塵器，2、溼法脫硫塔，3、溼式相變冷凝除塵器，4、煙囪，5、引風機，6、排液口，7、管式換熱器，8、降溫段，9、升溫段，10、循環泵，11、前級溼式相變冷凝除塵器，12、出液口，13、集液鬥。

具體實施方式

下面通過具體實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體描述：

實施例1：一種溼法脫硫煙氣處理系統（參見附圖1），包括沿著煙氣流動方向依次設置的靜電除塵器1、溼法脫硫塔2、溼式相變冷凝除塵器3、煙囪4，靜電除塵器和溼法脫硫塔之間安裝有引風機5，溼式相變冷凝除塵器下端設有排液口6，溼式相變冷凝除塵器下端設有集液鬥13，排液口設置在集液鬥下端，排液口通過管道連接到溼法脫硫塔上；溼式相變冷凝除塵器內設有冷凝管，冷凝管一端連接有循環進液管，冷凝管另一端連接有循環出液管，循環進液管和循環出液管均延伸到溼式相變冷凝除塵器外部。還包括管式換熱器7，管式換熱器包括降溫段8和升溫段9，管式換熱器的降溫段設置在靜電除塵器的前端，管式換熱器的升溫段設置在溼式相變冷凝除塵器的後端，管式換熱器的降溫段和升溫段之間連接循環泵10，通過循環泵使管式換熱器的降溫段和升溫段之間的液體循環使用。

一種溼法脫硫煙氣處理方法，燃燒產生的煙氣中含有粉塵、二氧化硫、氮氧化物等汙染。煙氣處理時先進入管式換熱器的降溫段，將煙氣從130攝氏度左右降低到90-110攝氏度左右，煙氣中的熱量被管式換熱器內的循環水吸收，由循環泵輸送到管式換熱器的升溫段。然後煙氣經過靜電除塵器，去除煙氣中99%以上的粉塵，溫度基本保持不變；隨後煙氣進入溼法脫硫塔中進行脫硫處理，去除90%以上的二氧化硫，溫度降低至50攝氏度左右，形成溼飽和狀態的煙氣，水分含量約為0.039千克/立方米；之後煙氣進入溼式相變冷凝除塵器中，煙氣進一步冷卻至40攝氏度左右，在煙氣冷卻過程中，煙氣仍處於溼飽和狀態，水分含量約為0.026千克/立方米，煙氣中水分被大量冷凝下來，每臺600MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約80-100噸水，每臺1000MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約100-150噸水。同時煙氣中粉塵、三氧化硫等被進一步清除，粉塵汙染物去除率到80%以上，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中；從溼式相變冷凝除塵器排出的煙氣經過管式換熱器升溫段進行升溫，將煙氣溫度升高至50-65攝氏度左右，最後通過煙囪排出。

實施例2：一種溼法脫硫煙氣處理系統（參見附圖2），包括沿著煙氣流動方向依次設置的靜電除塵器1、溼法脫硫塔2、溼式相變冷凝除塵器3、煙囪4，靜電除塵器和溼法脫硫塔之間安裝有引風機5，溼式相變冷凝除塵器下端設有排液口6，溼式相變冷凝除塵器下端設有集液鬥13，排液口設置在集液鬥下端，排液口通過管道連接到溼法脫硫塔上。還包括管式換熱器，管式換熱器包括降溫段和升溫段，管式換熱器的降溫段設置在靜電除塵器和引風機之間，管式換熱器的升溫段設置在溼式相變冷凝除塵器的後端，管式換熱器的降溫段和升溫段之間連接循環泵，通過循環泵使管式換熱器的降溫段和升溫段之間的液體循環使用。

一種溼法脫硫煙氣處理方法，燃燒產生的煙氣中含有粉塵、二氧化硫、氮氧化物等汙染。煙氣先經過靜電除塵器，去除煙氣中99%以上的粉塵，溫度基本保持不變；然後進入管式換熱器的降溫段，將煙氣從130攝氏度左右降低到90-110攝氏度左右，煙氣中的熱量被管式換熱器內的循環水吸收，由循環泵輸送到管式換熱器的升溫段。隨後煙氣進入溼法脫硫塔中進行脫硫處理，去除90%以上的二氧化硫，溫度降低至50攝氏度左右，形成溼飽和狀態的煙氣，水分含量約為0.039千克/立方米；之後煙氣進入溼式相變冷凝除塵器中，煙氣進一步冷卻至40攝氏度左右，在煙氣冷卻過程中，煙氣仍處於溼飽和狀態，水分含量約為0.026千克/立方米，煙氣中水分被大量冷凝下來，每臺600MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約80-100噸水，每臺1000MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約100-150噸水。同時煙氣中粉塵、三氧化硫等汙染物被進一步清除，其中粉塵汙染物去除率到80%以上，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中；從溼式相變冷凝除塵器排出的煙氣經過管式換熱器升溫段進行升溫，將煙氣溫度升高至50-65攝氏度左右，最後通過煙囪排出。

實施例3：一種溼法脫硫煙氣處理系統（參見附圖3），包括沿著煙氣流動方向依次設置的靜電除塵器1、溼法脫硫塔2、溼式相變冷凝除塵器3、煙囪4，靜電除塵器和溼法脫硫塔之間安裝有引風機5，溼式相變冷凝除塵器下端設有排液口6，排液口設置在集液鬥下端，排液口通過管道連接到溼法脫硫塔上。還包括管式換熱器7，管式換熱器包括降溫段8和升溫段9，管式換熱器的降溫段設置在靜電除塵器的前端，管式換熱器的升溫段設置在溼式相變冷凝除塵器的後端，管式換熱器的降溫段和升溫段之間連接循環泵10，通過循環泵使管式換熱器的降溫段和升溫段之間的液體循環使用。引風機和溼法脫硫塔之間設置有前級溼式相變冷凝除塵器11，前級溼式相變冷凝除塵器下端設有出液口12，出液口通過管道連接到溼法脫硫塔上。溼式相變冷凝除塵器和前級溼式相變冷凝除塵器下端均設有集液鬥13，排液口和出液口分別設置在兩集液鬥下端。

一種溼法脫硫煙氣處理方法，燃燒產生的煙氣中含有粉塵、二氧化硫、氮氧化物等汙染。煙氣處理時先進入管式換熱器的降溫段，將煙氣從130攝氏度左右降低到90攝氏度左右，煙氣中的熱量被管式換熱器內的循環水吸收，由循環泵輸送到管式換熱器的升溫段。然後煙氣經過靜電除塵器，去除煙氣中99%以上的粉塵，溫度基本保持不變；之後煙氣進入前級溼式相變冷凝除塵器進行前級冷凝除塵，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中，煙氣冷卻至35攝氏度左右；隨後煙氣進入溼法脫硫塔中進行脫硫處理，去除90%以上的二氧化硫，溫度到達36-37攝氏度左右，形成溼飽和狀態的煙氣，水分含量約為0.021千克/立方米； 之後煙氣進入溼式相變冷凝除塵器中，煙氣進一步冷卻至30攝氏度左右，在煙氣冷卻過程中，煙氣仍處於溼飽和狀態，水分含量約為0.015千克/立方米，煙氣中水分被大量冷凝下來，每臺600MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約40-60噸水，每臺1000MW發電機組滿負荷每小時可冷凝約50-80噸水。同時煙氣中粉塵、三氧化硫等汙染物被進一步清除，其中粉塵汙染物去除率到80%以上，冷凝水回收利用到溼法脫硫塔中；從溼式相變冷凝除塵器排出的煙氣經過管式換熱器升溫段進行升溫，將煙氣溫度升高至50-65攝氏度左右，最後通過煙囪排出。

以上所述的實施例只是本發明的三種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。