CN105536484B - 一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔 - Google Patents

一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔 Download PDF

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Abstract

一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，包括冷凝管束、碱水积液槽、喷淋装置、碱液循环沉降池、冷凝管束外循环管道、上下集箱等；烟气先后经过烟冷器、电除尘器后进入污染物预处理塔，与冷凝管束内20‑38℃左右的凝结水、锅炉给水或补水发生换热，烟气中的水蒸气降温凝结，酸性气体SO2、Cl2、F2、NOX等与水发生反应生成H2SO3、H2SO4、HCl、HF等酸性溶液，被碱液循环沉降池所收集；同时，烟气中逃逸的氨气也会与酸性溶液发生化学反应，从而可以脱除逃逸的氨气；本发明通过设置冷凝式污染物预处理塔可以预脱除部分污染物，简化脱硫塔结构，减轻脱硫塔压力，大幅度降低烟气流动阻力，从而减少风机电耗，节约能源；且本发明基本不改变原烟气流程，改动幅度小，成本合理。

Description

一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔
技术领域
本发明属于烟气污染物综合治理技术领域，具体涉及一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔。
背景技术
目前燃煤电厂和燃煤工业过程广泛使用基于煤燃烧的锅炉和炉窑，且燃煤工业过程量大面广，多数处于城市中心或近郊，污染物综合治理难度大，是目前我国节能减排的重中之重。火电行业首先提出了达到燃气排放的标准：PM/SO2/NOX分别应达到10/35/50mg/m3，之后又相继提出超低排放目标：PM/SO2/NOX分别达到5/20/35mg/m3且同时使烟气中的SO3/Hg达到5/0.005mg/m3。
由于目前燃煤煤质成分与原设计值偏差很大，且部分锅炉燃用准东煤等高硫煤，致使脱硫装置入口SO2浓度很大程度上超过设计值。为保脱硫***所排烟气在新煤质条件下达到排放标准，必须对原有脱硫***进行增容改造或重建。有些电厂采用二级串联式脱硫塔：即将两个圆形单塔串联，分为脱硫前塔和脱硫后塔，前塔烟气出口与后塔的烟气入口联通，且两塔均采用石灰石石膏湿法喷淋技术，后塔底部通过设有浆液中转泵管道与前塔相连。烟气通过两塔串联布置的脱硫装置需要极大的驱动力，这在很大程度上增加了引风机的阻力。专利CN201210219246设计了一种分段吸收氨法脱硫工艺，含硫烟气在塔内自下而上依次通过喷淋层、填料层、除雾冲洗层等，且喷淋层根据SO2浓度高低设置一层或几层，相应也设置有多层塔板，而每层塔板的阻力可达几百帕。还有脱硫塔设计时采用双向喷淋，或设有槽式分布器、气流分布多孔板、均流环、旋汇耦合装置、持液均匀板、斜板收集器、聚气环等来提高脱硫效率，工艺繁琐，流程复杂。这些设计和改造使得脱硫塔内烟气流动阻力越来越大，风机耗能巨大，甚至会导致动力不足，烟气无法完成脱硫塔内行程。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，此塔放置于电除尘器之后，脱硫塔之前，对烟气中SOX、NOX、HCl、HF、粉尘等进行预脱除，以减轻脱硫塔压力减少塔板层数、简化其结构，从而实现降低脱硫塔内烟气流动阻力和风机电耗的目的。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，所述污染物预处理塔4设置在静电除尘器与脱硫塔7之间，其入口通过引风机或增压风机9与静电除尘器出口相连，出口与脱硫塔7相连，脱硫塔7出口与烟囱10相连；所述污染物预处理塔4设置有冷凝管束1，冷凝管束1通过冷凝管束外循环管道11与输水管道8相连，冷凝管束1内流动工质为输水管道8中凝结水或锅炉补水、给水，水温在20-38℃；所述冷凝管束1上方设置有喷淋装置3，其喷淋液为碱液，喷淋液体以间歇式工作方式诱导和强化冷凝过程；冷凝管束1内工质与管外烟气在污染物预处理塔4内换热，水温升高后作为热媒水送入前级烟气冷却器或低压加热器或省煤器，在污染物预处理塔4一塔内实现同时以冷凝的方式预脱除部分SOX、HCl、HF、NOX和粉尘，并同时脱除NH3，以减轻脱硫塔7的污染物脱除强度和压力，降低脱硫岛整体能耗。
所述喷淋装置3与污染物预处理塔4内的碱水积液槽2相连，同时与污染物预处理塔4外的碱液循环沉降池5相连；所述碱水积液槽2用于沉积喷淋碱水并收集凝结出的酸性液体。
所述冷凝管束1内冷凝水升温至70℃以上，当换热不足，烟温得不到充分降低时，开启喷淋装置3喷淋碱液。
所述冷凝管束1的上下分别设置有上集箱13和下集箱14，用于汇集和分配冷凝水。
所述冷凝管束1全部采用氟塑料管或外衬氟塑料的金属管。
所述脱硫塔7内部设置有脱硫塔喷淋层6和脱硫积液槽，用石灰石-石膏法或其他方式进行脱硫。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)通过设置冷凝式污染物预处理塔脱出一部分污染物，简化了之后脱硫塔的内部结构，减少了塔板层数，大幅降低了烟气流动阻力，从而减少风机电耗，节约能源。
2)污染物预处理塔在冷凝脱除SO2同时亦可同时冷凝脱除，HCl、HF、粉尘、NOX等，同时HF会与NH3反应除氨，避免氨逃逸污染环境。
3)冷凝降低了烟气温度，为之后脱硫塔内的污染物脱除创造了有利条件。
4)烟气余热加热了凝结水或锅炉补水、给水，最终作为热媒水输送到空气预热器、低压加热器或省煤器加以利用，节约能源。
5)烟气中酸性气体冷凝产生酸性溶液HCl、H2SO4等，可以制酸，达到废物利用的目的。
附图说明
图1为本发明基于烟气冷凝的污染物预处理塔示意图。
图中：1、冷凝管束；2、碱水积液槽；3、喷淋装置；4、冷凝式污染物预处理塔；5、碱液循环沉降池；6、脱硫塔喷淋层；7、脱硫塔；8、输水管道；9、增压风机或引风机；10、烟囱；11、冷凝管束外循环管道；12、烟冷器外循环管道；13、上集箱；14、下集箱；15、回热***。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚简明，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，所述污染物预处理塔4设置在静电除尘器与脱硫塔7之间，其入口通过引风机或增压风机9与静电除尘器出口相连，出口与脱硫塔7相连，脱硫塔7出口与烟囱10相连。污染物预处理塔4内部安装有密集的冷凝管束1，所述冷凝管束1内工质通过上集箱13和下集箱14汇集和分散，为防止酸性液体腐蚀，冷凝管束所用材料为氟塑料管或外称氟塑料的金属管；冷凝管束1内的吸热工质为输水管道8中锅炉给水或凝结水，管外放热工质为烟气。在冷凝管束1上方设置有喷淋装置3，其所喷淋水雾为碱液，用以中和生成的酸性液体，同时亦降低烟气温度，并以间歇式工作方式诱导和强化冷凝过程。管内工质吸热后作为热媒水送入前级烟气冷却器或低压加热器或省煤器。喷淋装置3通过管道与碱液循环沉降池5相连。冷凝管束1下部设置有碱水积液槽2，用于沉积喷淋碱水并收集凝结出的酸性液体。脱硫塔7内部设置有脱硫塔喷淋层6和脱硫积液槽，可用石灰石-石膏法或其他方式进行脱硫，脱硫塔7通过增压风机9与烟囱10相连。
本发明的工作过程为：烟气经省煤器、空气预热器进入烟气冷却器，在烟气冷却器内放热降温，之后进入静电除尘器(静电除尘或布袋除尘器)，脱除大部分PM、粉尘。随后经过引风机或增压风机9进入污染物预处理塔4，与冷凝管束1内20-38℃左右的凝结水或锅炉补水发生换热。烟气中的水蒸气降温凝结，酸性气体SO2、Cl2、F2、NOX等与水发生反应生成H2SO3、H2SO4、HCl、HF等酸性溶液，被碱液循环沉降池5所收集。同时，烟气中氨气会与HF发生反应，从而可以脱除氨气，防止氨逃逸污染空气，加剧雾霾。同时，PM和粉尘遇冷发生凝并吸附，小颗粒粉尘凝并成大颗粒，为其在脱硫塔7内的脱除创造了条件。如此一来，部分污染物在污染物预处理塔4内被脱除，减轻了后续脱硫塔和增压风机的压力。烟气经过冷凝管束1放热后降温到60—70℃，而管内冷凝水升温至70℃以上。当换热不足，烟温得不到充分降低时，开启喷淋装置3喷淋碱液，一则加强传热降，温诱导和强化冷凝过程，二则可以中和酸性液体，所喷淋碱液被碱液循环沉降池5收集后循环使用。之后，烟气从污染物预处理塔4上部出口进入脱硫塔7，进一步脱硫脱硝，净化后的烟气通过烟囱10排放到大气中。

Claims (6)

1.一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述污染物预处理塔(4)设置在静电除尘器与脱硫塔(7)之间，其入口通过引风机或增压风机(9)与静电除尘器出口相连，出口与脱硫塔(7)相连，脱硫塔(7)出口与烟囱(10)相连；所述污染物预处理塔(4)设置有冷凝管束(1)，冷凝管束(1)通过冷凝管束外循环管道(11)与输水管道(8)相连，冷凝管束(1)内流动工质为输水管道(8)中凝结水或锅炉补水、给水，水温在20-38℃；所述冷凝管束(1)上方设置有喷淋装置(3)，其喷淋液为碱液，喷淋液体以间歇式工作方式诱导和强化冷凝过程；冷凝管束(1)内工质与管外烟气在污染物预处理塔(4)内换热，水温升高后作为热媒水送入前级烟气冷却器或低压加热器或省煤器，在污染物预处理塔(4)一塔内实现同时以冷凝的方式预脱除部分SOX、HCl、HF、NOX和粉尘，并同时脱除NH3，以减轻脱硫塔(7)的污染物脱除强度和压力，降低脱硫岛整体能耗。
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述喷淋装置(3)与污染物预处理塔(4)内的碱水积液槽(2)相连，同时与污染物预处理塔(4)外的碱液循环沉降池(5)相连；所述碱水积液槽(2)用于沉积喷淋碱水并收集凝结出的酸性液体。
3.根据权利要求1所述的一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述冷凝管束(1)内冷凝水升温至70℃以上，当换热不足，烟温得不到充分降低时，开启喷淋装置(3)喷淋碱液。
4.根据权利要求1所述的一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述冷凝管束(1)的上下分别设置有上集箱(13)和下集箱(14)，用于汇集和分配冷凝水。
5.根据权利要求1所述的一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述冷凝管束(1)全部采用氟塑料管或外衬氟塑料的金属管。
6.根据权利要求1所述的一种基于烟气冷凝的污染物预处理塔，其特征在于：所述脱硫塔(7)内部设置有脱硫塔喷淋层(6)和脱硫积液槽，用石灰石-石膏法进行脱硫。
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