一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，包括凈化換熱塔、煙氣系統(tǒng)及換熱器。凈化換熱塔的內(nèi)部由風(fēng)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(bǔ)水系統(tǒng)、水處理泵、水質(zhì)處理系統(tǒng)、水循環(huán)泵連接，水循環(huán)泵出口與換熱器的加熱熱水進(jìn)口相連，其出口與噴淋層連接；水池上方的塔壁開(kāi)有煙氣入口；填料室包括漿液分布層、填料層、漿液池和補(bǔ)漿裝置；漿液池分別與漿液處理泵、漿液處理系統(tǒng)、漿液循環(huán)泵連接，漿液循環(huán)泵出口接換熱器的加熱漿液進(jìn)口，其出口接補(bǔ)漿裝置。本發(fā)明裝置可用于燃?xì)鉄犭娎淙?lián)供分布式系統(tǒng)、天然氣鍋爐、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)、燃油電站等尾部煙氣綜合處理。
【專利說(shuō)明】一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣的綜合處理利用技術(shù)，尤其是集煙氣余熱深度回收與脫硫、脫硝及除塵于一體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2012年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是361732萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占比66.6%，石油占比為19.54%，天然氣占比為5.4%。當(dāng)前我國(guó)嚴(yán)重依賴煤炭消費(fèi)的結(jié)果便是環(huán)境污染非常嚴(yán)重，同時(shí)能源利用效率低。在這雙重壓力下，逼迫國(guó)家不得不發(fā)展清潔能源。但是目前可大量安全獲得且來(lái)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(CH4),現(xiàn)在利用方式主要為燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)和天然氣鍋爐三種燃燒利用方式，其燃燒后主要產(chǎn)物為二氧化碳(CO2)和水蒸汽(水蒸汽的氣化潛熱占天然氣高位發(fā)熱量的10%-11%)，同時(shí)產(chǎn)生大量的NOx及少量的二氧化硫SO2和粉塵等污染物。燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的尾氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐或者溴化鋰制冷(熱)機(jī)利用后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100°C以上。這些煙氣直接排放到大氣中，不但造成環(huán)境污染，同時(shí)也浪費(fèi)了巨大的能源。
[0003]煙氣余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，且傳熱系數(shù)低，導(dǎo)致余熱回收裝置體積大，材料多，成本高。同時(shí)因?yàn)榈蜏馗g的問(wèn)題，換熱材料需要采用特殊的防腐金屬材料或做防腐處理，這樣就進(jìn)一步增加了成本。直接接觸式換熱可以在洗滌煙氣的同時(shí)又可進(jìn)行換熱，一舉兩得。
[0004]當(dāng)前煙氣常用的脫硫脫硝方法為“濕法煙氣脫硫(Wet-FGD)和NH3選擇性催化還原(SCR)技術(shù)脫硝”?！按呋€原(SCR)技術(shù)脫硝”技術(shù)是在催化劑的作用下通入NH3與煙氣中的NOx反應(yīng)還原生成N2,但是NH3的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，并且NH3易泄露造成二次污染，因此人們積極尋求更加經(jīng)濟(jì)有效的還原法去除NOx的治理工藝。如果能夠利用濕法煙氣脫硫的技術(shù)有點(diǎn)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又可以高效的將NOx去除，則是脫硫脫硝一體化技術(shù)的關(guān)鍵。而在濕法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)中，液相脫除煙氣中的NOx(—般NO占90%以上)的主要障礙是NO在水中溶解度很低，這極大地增加了液相的傳質(zhì)阻力，通過(guò)改變溫度以及溶液的PH值的方法都不能使NO在水中溶解度明顯提高。此外，脫硫脫硝反應(yīng)溫度需要在低溫下進(jìn)行。因此，使NO轉(zhuǎn)化為容易吸收的形態(tài)是脫硝的關(guān)鍵。填料接觸式可增強(qiáng)氣液的擴(kuò)散效果，使化學(xué)反應(yīng)充分。因此，采用填料方法使NO與溶液充分混合，便是一個(gè)行之有效的方法。
[0005]綜上所述，在充分回收煙氣余熱的基礎(chǔ)上，將煙氣溫度降低到利于脫硫脫硝反應(yīng)進(jìn)行的溫度區(qū)域，節(jié)約能源；同時(shí)將煙氣中的S02、NOx和粉塵去除，保護(hù)環(huán)境；因此需要一種煙氣余熱回收與凈化于一體的低成本高效的處理裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服當(dāng)前常用煙氣脫硝方法SCR易造成NH3逃逸形成二次污染的不足，同時(shí)解決煙氣余熱深度回收問(wèn)題，本發(fā)明提供一種煙氣與尿素溶液直接接觸進(jìn)行換熱，同時(shí)將煙氣中的NOx、SO2和粉塵脫除，具有余熱回收和煙氣凈化功能于一體的裝置。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，包括凈化換熱塔、煙氣系統(tǒng)及換熱器，凈化換熱塔的內(nèi)部由氣液分離的風(fēng)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(bǔ)水系統(tǒng)、水處理泵、水循環(huán)泵連接，水處理泵連接到水質(zhì)處理系統(tǒng)，水循環(huán)泵出口與換熱器的加熱熱水進(jìn)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(kāi)有煙氣入口，煙氣系統(tǒng)的煙氣由此進(jìn)入噴淋室；所述填料室包括漿液分布層、填料層、漿液池和補(bǔ)漿裝置，漿液池由風(fēng)帽層與塔壁構(gòu)成，補(bǔ)漿裝置包括依次連接的漿液箱、閥門和補(bǔ)漿泵；漿液池分別與漿液處理泵、漿液循環(huán)泵連接，漿液處理泵連接到漿液處理系統(tǒng)，漿液循環(huán)泵出口接換熱器的加熱漿液進(jìn)口，加熱漿液出口接補(bǔ)漿泵。
[0008]所述噴淋層和填料層共同設(shè)置于凈化換熱塔的塔身內(nèi)，或者所述噴淋層設(shè)置在煙氣入口處的煙道中，與填料層錯(cuò)開(kāi)布置。
[0009]當(dāng)噴淋層和填料層共同設(shè)置于凈化換熱塔的塔身內(nèi)時(shí)，由風(fēng)帽組成的風(fēng)帽層向同一個(gè)方向傾斜O(jiān)° -10°。
[0010]進(jìn)一步地，所述噴淋層位于噴淋室頂部，水池位于噴淋室底部；填料層位于漿液分布層的下方。
[0011 ] 所述噴淋層均勻布置噴嘴，所述凈化換熱塔的塔壁設(shè)有保溫層。
[0012]所述凈化換熱塔的煙氣出口處還布置有風(fēng)機(jī)。
[0013]煙氣在噴淋室洗滌時(shí)，一部分水會(huì)被煙氣攜帶和蒸發(fā)，需要補(bǔ)水系統(tǒng)不斷不如損失的水分，同時(shí)洗滌后的水含有煙塵等雜質(zhì)，落入塔底的水池內(nèi)后需要進(jìn)入水質(zhì)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理；水池內(nèi)被加熱的水通過(guò)水循環(huán)泵送到換熱器進(jìn)行換熱降溫，然后再次進(jìn)入噴淋層進(jìn)行噴灑。在水池上方的塔壁處開(kāi)有煙氣進(jìn)口，煙氣由此進(jìn)入噴淋室。噴淋層位于噴淋室頂部，風(fēng)帽層下部，噴淋層均勻布置噴嘴，噴嘴可用螺旋噴嘴等，水經(jīng)過(guò)噴嘴的霧化成小液滴，對(duì)逆流而上的煙氣進(jìn)行洗滌換熱；噴淋室的塔壁處外部要進(jìn)行保溫，防止熱量散失。
[0014]風(fēng)帽層與塔壁構(gòu)成漿液池，填料層散落下來(lái)的漿液聚集在漿液池內(nèi)，漿液池底部的溶液通過(guò)水質(zhì)處理泵送到反應(yīng)產(chǎn)物處理車間，漿液池上部的溶液由循環(huán)泵送到換熱器進(jìn)行換熱；在漿液池上方設(shè)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(qū)域，使煙氣和溶液充分混合以便起到了物質(zhì)和能量的交換，同時(shí)洗滌煙氣中的粉塵；填料層上方為漿液分布層，漿液通過(guò)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(nèi)向下流動(dòng)并與煙氣接觸時(shí)吸熱并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后落到漿液池內(nèi)，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵送入換熱器，完成換熱后的低溫漿液再進(jìn)入分布器進(jìn)行循環(huán)；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(shè)有補(bǔ)漿裝置，在漿液池內(nèi)通過(guò)漿液處理系統(tǒng)對(duì)漿液進(jìn)行除雜。塔頂部為煙氣出口，在煙氣出力不夠的情況下，通過(guò)布置風(fēng)扇，增加引力。
[0015]煙氣系統(tǒng)主要包括余熱鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等，排出的煙氣從塔底的煙氣進(jìn)口進(jìn)入塔內(nèi)，向上流動(dòng)，在噴淋室內(nèi)與逆流而下的水進(jìn)行洗滌降溫，低溫初步凈化煙氣經(jīng)漿液池內(nèi)風(fēng)帽進(jìn)入填料室，經(jīng)過(guò)填料層的脫硫脫硝和進(jìn)一步除塵后經(jīng)換熱凈化塔煙氣出口排入大氣。[0016]換熱器是外部冷卻系統(tǒng)與裝置的銜接部分，可以設(shè)有冷卻介質(zhì)出口和進(jìn)口。散落到水池的水吸收了煙氣的大部分熱量，通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)入換熱器將熱量傳遞給外部需要加熱的介質(zhì)，換熱后的漿液繼續(xù)循環(huán)利用，這一個(gè)完整過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙氣余熱深度回收的過(guò)程，同時(shí)填料層內(nèi)脫硫脫硝反應(yīng)所釋放出的熱量，被漿液吸收送入換熱器交換給外部介質(zhì)，也保證了脫硫脫硝的高效進(jìn)行。
[0017]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明采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(duì)煙氣進(jìn)行余熱回收和除塵洗滌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱效果好。
[0018]2.本發(fā)明由于采用在脫硫脫硝反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置填料層，從而增大了煙氣和尿素溶液的混合時(shí)間和強(qiáng)度，一方面大大提高了難于溶于水的NO的溶解度，提高了 NOx和SO2的脫除率，另一方面還增強(qiáng)了煙氣與溶液換熱效果，此外還對(duì)煙氣進(jìn)行了洗滌。尿素濕法脫硫脫硝反應(yīng)是放熱反應(yīng)，通過(guò)換熱器對(duì)吸收漿液中的熱量，這樣不但吸收了煙氣余熱，而且還吸收了脫硫脫硝反應(yīng)中放出的熱量，維持了高效的脫硫脫硝率
3.本發(fā)明采用先在噴淋室內(nèi)洗滌降溫，再在填料室內(nèi)進(jìn)行脫硫脫硝的方法，該方法避免了填料層的堵塞，同時(shí)將脫硫脫硝反應(yīng)溫度控制在一個(gè)較佳區(qū)域，最終排出的是潔凈低溫?zé)煔?，真正?shí)現(xiàn)了煙氣余熱深度回收和脫硫脫硝技術(shù)一體化。
[0019]4.本發(fā)明集合了煙氣余熱深度回收與凈化于一體，占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了煙氣綜合處理的多種功能?？捎糜谌?xì)鉄犭娎淙?lián)供分布式系統(tǒng)、天然氣鍋爐、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)、燃油電站等尾部煙氣綜合處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]圖1為一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置實(shí)施例示意圖；
圖2為煙氣余熱深度布置在煙道中的實(shí)施例示意圖。
[0022]圖中:1_冷卻介質(zhì)出口，2-冷卻介質(zhì)進(jìn)口，3-換熱器，4-閥門，5-漿液箱，6-補(bǔ)漿泵，7-加熱漿液出口，8-加熱熱水進(jìn)口，9-加熱漿液進(jìn)口，10-水循環(huán)泵，11-加熱熱水出口，12-水池，13-保溫層，14-漿液循環(huán)泵，15-新漿液，16-塔壁，17-填料層，18-漿液分布層，19-填料室，20-風(fēng)機(jī)，21-煙氣出口，22-凈化換熱塔，23-風(fēng)帽，24-漿液池，25-漿液處理泵，26-漿液處理系統(tǒng)，27-噴淋層，28-噴淋室，29-煙氣入口，30-補(bǔ)水系統(tǒng)，31-水處理泵，32-水質(zhì)處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置包括凈化換熱塔22、換熱器3、漿液補(bǔ)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(zhì)出口 I和冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2、漿液處理系統(tǒng)26、煙氣進(jìn)口 28、補(bǔ)水系統(tǒng)29、水質(zhì)處理系統(tǒng)32。
[0024]凈化換熱塔22是整個(gè)裝置的核心設(shè)備，其由風(fēng)帽23構(gòu)成的風(fēng)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(jìn)口 29構(gòu)成，噴淋室19的外壁需要敷設(shè)保溫層13。填料室19由漿液池24、填料層17、漿液分布層18構(gòu)成。凈化換熱塔22的外形沒(méi)有特殊要求，不局限于圓柱形，方形等。[0025]本發(fā)明工作時(shí)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、余熱鍋爐等排煙經(jīng)過(guò)煙氣進(jìn)口 29進(jìn)入噴淋室28，在噴淋室28內(nèi)與噴淋層27噴灑的液滴(所用介質(zhì)不局限于水)進(jìn)行換熱和洗滌，初步凈化的煙氣由風(fēng)帽23進(jìn)入填料室19進(jìn)行深度凈化。
[0026]噴淋室28內(nèi)的水池12中熱水一部分通過(guò)水循環(huán)泵10經(jīng)加熱水入口 8進(jìn)入換熱器3，換熱后的低溫水經(jīng)加熱水出口進(jìn)入噴淋層27的噴嘴，霧化成水滴；另一部分含有雜質(zhì)的熱水經(jīng)過(guò)水處理泵31接入水質(zhì)處理系統(tǒng)32，損失的水分由給水系統(tǒng)30補(bǔ)入。
[0027]煙氣由風(fēng)帽23進(jìn)入填料室19后，上升進(jìn)入填料層17內(nèi)與漿液進(jìn)行充分的脫硫脫硝的反應(yīng)，凈化后的煙氣被風(fēng)機(jī)20吸引經(jīng)過(guò)煙氣出口 21排入大氣。風(fēng)機(jī)20可以根據(jù)需要設(shè)置多臺(tái)或者不設(shè)置。填料層17是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)區(qū)域，尿素漿液與煙氣在此區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)烈的物質(zhì)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)煙氣的粉塵進(jìn)一步被脫除。脫硫脫硝過(guò)程釋放出的熱量被漿液帶走落入漿液池21內(nèi)，漿液一部分由漿液處理泵25送入漿液處理系統(tǒng)26，另一部分由漿液循環(huán)泵14送入換熱器3，被冷卻后由加熱漿液出口 7混合漿液池7的補(bǔ)漿形成新漿液15送入漿液分布層18。為了彌補(bǔ)漿液的損失與濃度，設(shè)置高濃度新尿素漿液箱5，需要補(bǔ)充漿液時(shí)，打開(kāi)閥門4，開(kāi)啟補(bǔ)漿泵6即可，當(dāng)循環(huán)濃度達(dá)到要求時(shí)，關(guān)閉閥門4，再關(guān)閉補(bǔ)漿泵6。
[0028]圖2為將噴淋室28和填料室17分開(kāi)布置，噴淋室28置于煙道中，充分利用煙氣的行走過(guò)程。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、余熱鍋爐等排煙經(jīng)過(guò)煙氣進(jìn)口 29進(jìn)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(guò)煙道時(shí)，水滴從煙道頂部的噴淋層27噴灑下來(lái)，對(duì)煙氣進(jìn)行降溫洗滌。初步凈化的煙氣進(jìn)入凈化換熱塔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(zhì)不局限于尿素溶液)，進(jìn)行脫硫脫硝反應(yīng)，最后從煙氣出口 21排入大氣。
[0029]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化和變換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，包括凈化換熱塔(22)、煙氣系統(tǒng)及換熱器(3)，其特征在于，凈化換熱塔(22)的內(nèi)部由氣液分離的風(fēng)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(bǔ)水系統(tǒng)(30 )、水處理泵(31)、水循環(huán)泵(10 )連接，水處理泵(31)連接到水質(zhì)處理系統(tǒng)(32 )，水循環(huán)泵(10 )出口與換熱器(3 )的加熱熱水進(jìn)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(kāi)有煙氣入口(29)，煙氣系統(tǒng)的煙氣由此進(jìn)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(bǔ)漿裝置，漿液池(24)由風(fēng)帽層與塔壁構(gòu)成，補(bǔ)漿裝置包括依次連接的漿液箱(5)、閥門(4)和補(bǔ)漿泵(6);漿液池(24)分別與漿液處理泵(25)、漿液循環(huán)泵(14)連接，漿液處理泵(25)連接到漿液處理系統(tǒng)(26)，漿液循環(huán)泵(14)出口接換熱器(3)的加熱漿液進(jìn)口(9)，加熱漿液出口( 7)接補(bǔ)衆(zhòng)泵(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，其特征在于，所述噴淋層(27)和填料層(17)共同設(shè)置于凈化換熱塔(22)的塔身內(nèi)，或者所述噴淋層(27)設(shè)置在煙氣入口( 29)處的煙道中，與填料層(17)錯(cuò)開(kāi)布置。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，其特征在于，當(dāng)噴淋層(27)和填料層(17)共同設(shè)置于凈化換熱塔(22)的塔身內(nèi)時(shí)，由風(fēng)帽(23)組成的風(fēng)帽層向同一個(gè)方向傾斜0° -10°。
4.根據(jù)權(quán)利1、 2或3所述的一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，其特征在于，所述噴淋層(27)位于噴淋室頂部，水池(12)位于噴淋室底部；填料層(17)位于漿液分布層(18)的下方。
5.根據(jù)權(quán)利1、2或3所述的一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，其特征在于，所述噴淋層均勻布置噴嘴，所述凈化換熱塔(22)的塔壁設(shè)有保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利1、2或3所述的一種煙氣凈化與余熱深度回收一體化裝置，其特征在于，所述凈化換熱塔(22 )的煙氣出口( 21)處還布置有風(fēng)機(jī)(20 )。
【文檔編號(hào)】F28C1/00GK104014236SQ201410275383
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】宋紀(jì)元, 方明, 余海龍, 劉學(xué)爐, 劉亞雷, 梁國(guó)強(qiáng), 趙宏彬, 吳鳴 申請(qǐng)人:南京凱盛開(kāi)能環(huán)保能源有限公司