一種煙氣處理裝置制造方法
【專利摘要】一種煙氣處理裝置，特別是對(duì)濕法煙氣脫硫工藝后的煙氣進(jìn)行處理的裝置。具體的，一種煙氣處理裝置，其特征在于，所述的煙氣處理裝置為包括第一換熱器的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)，所述的第一換熱器設(shè)置在濕式脫硫裝置與煙囪之間的煙道中；所述的第一換熱器作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器。本發(fā)明使煙氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器的降溫除濕，降低了煙氣的絕對(duì)濕度，避免了結(jié)露，防止了石膏雨的發(fā)生，很好地保護(hù)了環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種煙氣處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣處理裝置，特別是對(duì)濕法煙氣脫硫工藝后的煙氣進(jìn)行處理的
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，大多數(shù)發(fā)電廠都安裝了煙氣脫硫系統(tǒng)。采用濕法煙氣脫硫工藝，具體如采用石灰石-石膏脫硫工藝，在煙氣從煙囪中排放過(guò)程中易出現(xiàn)石膏雨現(xiàn)象，即“濕煙囪”的情況，不僅對(duì)發(fā)電廠的運(yùn)作安全帶來(lái)一定的危害，而且對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)污染?，F(xiàn)行的解決方法多數(shù)都采用煙氣換熱器(GGH)，還有的采用鍋爐二次風(fēng)加熱凈煙氣、增加電加熱裝置、控制煙氣流速、強(qiáng)化除霧器效果。但是問(wèn)題諸多，如達(dá)不到預(yù)期效果、耗能高、運(yùn)行不穩(wěn)定、后期維護(hù)量大等。因此，尋找合理有效的治理措施，從而可以最大程度減少石膏雨現(xiàn)象的產(chǎn)生，無(wú)論是當(dāng)前還是未來(lái)都是迫切需要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種新型的、有效防止石膏雨產(chǎn)生的煙氣加熱系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種煙氣處理裝置，所述的煙氣處理裝置為包括第一換熱器的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)，所述的第一換熱器設(shè)置在濕式脫硫裝置與煙囪之間的煙道中；所述的第一換熱器作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器。
[0005]所述的第一換熱器的冷媒入口與節(jié)流部件連接，第一換熱器的冷媒出口與壓縮機(jī)連接，且壓縮機(jī)和節(jié)流部件之間還連接有第二換熱器。
[0006]所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)采用的冷媒工質(zhì)為CO2，且在所述第一換熱器中的CO2為亞臨界狀態(tài)。
[0007]所述的第一換熱器設(shè)置在煙氣通道中，且第一換熱器的冷媒換熱管為豎直設(shè)置。
[0008]所述的第一換熱器設(shè)置在一旁通煙道中，處理后的煙氣在匯合處與其他煙氣混八口 ο
[0009]所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置有四通閥，該四通閥對(duì)第一換熱器的冷媒流向進(jìn)行控制；所述蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器作為蒸發(fā)器的第一狀態(tài)；所述蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器作為冷凝器的第二狀態(tài)。
[0010]所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中的第二換熱器為空氣換熱器，在第一狀態(tài)情況下，第二換熱器作為冷凝器；在第二狀態(tài)下情況下，第二換熱器為蒸發(fā)器。
[0011]所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中還有作為冷凝器使用的第二換熱器，該第二換熱器設(shè)置在第一換熱器與煙囪之間的煙道中。
[0012]另一方面，本發(fā)明還提供一種煙氣處理裝置的控制方法，具體的，在煙氣處理裝置中還設(shè)置有檢測(cè)進(jìn)入第一換熱器前煙氣溫度Tl的溫度傳感器，獲得其濕度Τ2的傳感器，以及檢測(cè)煙?外部環(huán)境溫度Τ3的溫度傳感器。包括如下控制步驟: 讀取 T1，T2，T3 ；
計(jì)算加熱需要的能耗QH=f (Tl，T2，T3)；
計(jì)算蒸發(fā)除濕需要的能耗QC=f (Tl，T2，T3)；
比較兩者的大小，切換四通閥的方向，按照能耗小的運(yùn)行方式運(yùn)行。這樣既可以減少能耗，又可以避免過(guò)多的熱能對(duì)外部環(huán)境的污染。
[0013]其中，石灰石-石膏法煙氣脫硫或者氨法煙氣脫硫都屬于濕法煙氣脫硫，經(jīng)濕法脫硫，煙氣濕度增加，溫度降低，煙氣極易在煙囪內(nèi)壁結(jié)露。主要因?yàn)?，脫硫后的煙氣濕度大于飽和濕度，進(jìn)入煙囪時(shí)，煙囪外的大氣溫度要低于煙氣的露點(diǎn)溫度，所以，就會(huì)使煙囪中的煙氣產(chǎn)生凝露，本發(fā)明就是通過(guò)第一換熱器對(duì)煙氣進(jìn)行降溫除濕，降低煙氣的絕對(duì)濕度，或者在某些情況下經(jīng)過(guò)加熱降低煙氣的相對(duì)濕度；或者除濕和提高煙氣溫度相結(jié)合，使煙囪中的煙氣還沒(méi)有達(dá)到露點(diǎn)溫度的情況下就離開(kāi)煙囪，避免出現(xiàn)濕煙囪的現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例另一種實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本發(fā)明另一種實(shí)施例的不意圖。
[0015]其中:1.煙氣處理裝置，2.濕式脫硫裝置，3.煙道，4.煙囪，5.第一換熱器，6.第二換熱器，7.壓縮機(jī)，8.節(jié)流部件，9.四通閥，10.換熱風(fēng)扇，11.旁通煙道，12.匯合處。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施例一
如圖1所示，虛線框中的為煙氣處理裝置1，該裝置I包括蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)，即圖1中由冷媒管道順序連接的壓縮機(jī)7、第二換熱器6、節(jié)流部件8和第一換熱器5，冷媒按照壓縮機(jī)7的排出口方向順序通過(guò)第二換熱器6、節(jié)流部件8和第一換熱器5后，回到壓縮機(jī)7。即第一換熱器5的冷媒入口與節(jié)流部件8連接，冷媒出口與壓縮機(jī)7連接，且壓縮機(jī)7和節(jié)流部件8之間還連接有第二換熱器6。
[0017]具體的，第一換熱器5設(shè)置在濕式脫硫裝置2與煙囪4之間的煙道3中，第一換熱器5作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器，對(duì)煙氣進(jìn)行降溫除濕，第一換熱器5外側(cè)為煙氣，通過(guò)冷媒工質(zhì)在蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的降溫除濕處理。這里提到的蒸發(fā)器是指，冷媒在換熱器中進(jìn)行蒸發(fā)，由低壓的液體變成低壓的氣體，吸收大量的熱，在這里是指冷媒吸收煙氣的熱量，從而把煙氣中的水蒸氣和水滴冷凝成冷凝水，以液體的形式排出到煙氣之外，從而降低煙氣的絕對(duì)濕度，從而減小煙氣在煙囪內(nèi)冷凝的情況。
[0018]在本實(shí)施例中，換熱器作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，經(jīng)過(guò)節(jié)流的低壓液體在第一換熱器中蒸發(fā)成低壓氣體，從蒸發(fā)器周圍的煙氣中吸收大量的熱，降溫除濕后的煙氣絕對(duì)濕度會(huì)顯著降低，這樣的煙氣與未處理的高溫?zé)煔饣旌希蜁?huì)形成低露點(diǎn)溫度的，能避免在煙囪中產(chǎn)生凝露的煙氣。具體的，經(jīng)過(guò)濕式脫硫后，煙氣的實(shí)際溫度為tl=52度，但是當(dāng)時(shí)的露點(diǎn)溫度為t2=62度，也即在煙氣中水分含量已經(jīng)超出了飽和濕空氣的含濕量，煙氣中存在的液滴非常易于經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器的降溫除濕而實(shí)現(xiàn)冷凝，成為冷凝水與煙氣分離。在實(shí)際生產(chǎn)中，濕式脫硫后的露點(diǎn)溫度t2為煙氣當(dāng)前溫度tl+δ，其中δ的范圍在-5至15度之間，在本實(shí)施例中δ等于10度。煙囪在傳送煙氣的上升過(guò)程中，煙囪的外壁會(huì)和外部空氣進(jìn)行換熱，當(dāng)垂直高度越高時(shí)，煙囪外空氣的溫度會(huì)降低。在本實(shí)施例中，第一換熱器作為蒸發(fā)器，其工作溫度設(shè)定在15度，蒸發(fā)器可以直接把煙氣中的水份冷凝掉，從而降低露點(diǎn)溫度，降溫后的煙氣溫度為35度,露點(diǎn)溫度為35度；該狀態(tài)的煙氣和另外一部分未處理的煙氣混合，產(chǎn)生溫度為43度，露點(diǎn)溫度為40度的煙氣，由于43度已經(jīng)較接近外部空氣的溫度，所以傳熱溫差小，并不會(huì)在煙囪內(nèi)產(chǎn)生凝露。
[0019]進(jìn)一步的，本實(shí)施例的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)采用的冷媒工質(zhì)為C02，由于第一換熱器作為蒸發(fā)器的實(shí)際溫度較低，在第一換熱器中的CO2為亞臨界狀態(tài)。亞臨界狀態(tài)的CO2在做管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，溫度對(duì)CO2的比重的影響較為明顯，特別是在換熱管豎直設(shè)置的情況下，經(jīng)過(guò)降溫后的超臨界狀態(tài)的CO2會(huì)形成管道側(cè)壁與管道中的相互置換，從而在豎直管上形成外壁溫度間隔變化的情況，從而提高了換熱效果。具體的，在本實(shí)施例中，第一換熱器5中的冷媒換熱管采用豎直設(shè)置，管外強(qiáng)化換熱的肋水平設(shè)置。
[0020]實(shí)施例二
圖2的方案，與實(shí)施例一的區(qū)別在于，第一換熱器5設(shè)置在旁通煙道11內(nèi)，與該旁通煙道11內(nèi)的煙氣進(jìn)行換熱，一部份煙氣經(jīng)過(guò)旁通煙道11內(nèi)的第一換熱器5進(jìn)行換熱后，處理過(guò)的煙氣在匯合處12與另一部分煙氣混合成溫度高于最小不凝露溫度T的煙氣。
[0021]在實(shí)際的煙氣處理中，往往采用定制的加熱處理裝置，為了適應(yīng)煙氣處理裝置的設(shè)計(jì)要求，會(huì)只對(duì)部分煙氣進(jìn)行處理，再進(jìn)行混合的形式，提高了煙氣處理裝置設(shè)置的靈活性。在旁通煙道11中可以控制煙氣的流通量，從而使第一換熱器保持較低的工作溫度，有利于使處理后的煙氣達(dá)到較低的露點(diǎn)溫度，再通過(guò)與未處理的較高溫度的煙氣混合，從而實(shí)現(xiàn)在煙囪中不凝露的技術(shù)效果。
[0022]再比如，當(dāng)另一個(gè)煙道中的設(shè)備進(jìn)行檢修，則旁通煙道中的換熱器就可以擔(dān)負(fù)起加熱煙氣的工作。
[0023]實(shí)施例三
如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中還設(shè)置有四通閥9，該四通閥9對(duì)第一換熱器的冷媒流向進(jìn)行控制，當(dāng)四通閥9如圖3中的流向流動(dòng)時(shí)，第一換熱器5做為蒸發(fā)器使用，即煙氣處理裝置包括第一換熱器作為蒸發(fā)器的第一狀態(tài)；當(dāng)四通閥9如圖4中的流向流動(dòng)時(shí)，第一換熱器5作為冷凝器使用，即煙氣處理裝置包括第一換熱器作為冷凝器的第二狀態(tài)。
[0024]在本實(shí)施例中，第二換熱器的功能也會(huì)隨著四通閥9的切換發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化，在第一狀態(tài)時(shí)，第二換熱器6作為冷凝器使用；第二狀態(tài)時(shí)，第二換熱器6作為蒸發(fā)器使用。如圖3或圖4中，第二換熱器6為空氣換熱器，其中換熱器包括驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)的換熱風(fēng)扇10?？梢岳斫獾牡诙Q熱器6也可以是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的可以相互切換的換熱器的組合，只需要能夠按照蒸汽壓縮循環(huán)的需求切換成蒸發(fā)器或者冷凝器即可。
[0025]當(dāng)?shù)谝粨Q熱器作為蒸發(fā)器使用時(shí)，可以參考具體實(shí)施例一；當(dāng)?shù)谝粨Q熱器作為冷凝器使用時(shí)，還是以52度的煙氣，62度的露點(diǎn)溫度為例，一般在冷凝器中會(huì)加熱煙氣到一定的溫度，從而確保在煙?出口處的溫度t3會(huì)高于62度的露點(diǎn)溫度t2，從而避免煙氣在煙囪中凝露，煙囪出口處的最小不凝露溫度T與煙氣的露點(diǎn)溫度t2的溫差由煙囪的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室外空氣溫度決定。一般，為了減少加熱煙氣的能量消耗，采用實(shí)際的t2=T+(3至10)度，第一換熱器5的冷凝器溫度為90度，處理后的煙氣的實(shí)際溫度為70度，從而即使煙氣在煙囪中降溫，其溫度也會(huì)高于露點(diǎn)溫度。
[0026]這樣通過(guò)切換，可以實(shí)現(xiàn)按照不同煙氣處理形式來(lái)處理煙氣，以應(yīng)對(duì)煙氣狀態(tài)發(fā)生變化，或者環(huán)境溫度發(fā)生變化的情況。比如，在室外溫度較低時(shí)，需要采用第一換熱器為冷凝器的形式，需要較高的加熱溫度；當(dāng)煙氣的水蒸氣(飽和空氣中存在的微小水滴)較多時(shí)，通過(guò)蒸發(fā)器的降溫除濕的效率，要比把這些液滴加熱成高于最終露點(diǎn)溫度以上的蒸汽的效率要高。
[0027]本發(fā)明還提供一種煙氣處理裝置的控制方法，在本實(shí)施例中采用四通閥的技術(shù)方案中，通過(guò)切換四通閥的方向，使得煙氣處理裝置按照最節(jié)能的方式運(yùn)行。
[0028]在煙氣處理裝置中還設(shè)置有檢測(cè)進(jìn)入第一換熱器前煙氣溫度Tl的溫度傳感器，獲得其濕度T2的傳感器，以及檢測(cè)煙?外部環(huán)境溫度T3的溫度傳感器。
[0029]讀取T1，T2，T3;
計(jì)算加熱需要的能耗QH=f (Tl，T2，T3)；
計(jì)算蒸發(fā)除濕需要的能耗QC=f (Tl，T2，T3)；
比較兩者的大小，切換四通閥的方向，按照能耗小的運(yùn)行方式運(yùn)行。這樣既可以減少能耗，又可以避免過(guò)多的熱能對(duì)外部環(huán)境的污染。
[0030]實(shí)施例四
如圖5所不,本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于,第二換熱器6設(shè)置在第一換熱器5與煙囪4之間的煙道3中，第二換熱器6連接壓縮機(jī)7的排出口和節(jié)流部件8的入口，作為冷凝器使用。經(jīng)過(guò)濕式脫硫的煙氣先是經(jīng)過(guò)第一換熱器5的降溫除濕，可以冷凝煙氣中的水分，降低煙氣的絕對(duì)含濕量；處理后的煙氣再經(jīng)過(guò)第二換熱器6的等濕加熱，提高煙氣溫度的同時(shí)，可以顯著提高相對(duì)濕度，使得在煙囪中不易冷凝。由于第一換熱器和第二換熱器分別作為蒸發(fā)壓縮循環(huán)系統(tǒng)的一部分，即通過(guò)一個(gè)壓縮機(jī)，同時(shí)完成了對(duì)煙氣的降溫除濕和等濕加熱，比單獨(dú)使用其中的一個(gè)換熱器來(lái)說(shuō)，可以顯著的降低能耗。
[0031]具體的，仍然以煙氣的初始溫度為52度，露點(diǎn)溫度為62度，蒸發(fā)溫度15度，冷凝溫度90度為例，煙氣從52度降低到35度，通過(guò)冷凝器又從新加熱到55度，由于這個(gè)時(shí)候的露點(diǎn)溫度只有35度，所以，可以與更多的未處理煙氣進(jìn)行混合，提高處理的煙氣的量。采用如圖5所示的形式，是使用效果最好的一種形式，對(duì)煙氣既進(jìn)行了蒸發(fā)器除濕，又進(jìn)行了冷凝器的加熱，使用同樣的能量(驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行)，蒸發(fā)和冷凝的兩個(gè)效果都會(huì)對(duì)煙氣除濕其作用。所需的能量應(yīng)該比上面的方式減少40%以上。而且，出口煙氣的溫度會(huì)顯著降低，對(duì)外的熱污染最小。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣處理裝置，其特征在于，所述的煙氣處理裝置為包括第一換熱器的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)，所述的第一換熱器設(shè)置在濕式脫硫裝置與煙囪之間的煙道中； 所述的第一換熱器作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的第一換熱器的冷媒入口與節(jié)流部件連接，第一換熱器的冷媒出口與壓縮機(jī)連接，且壓縮機(jī)和節(jié)流部件之間還連接有第二換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)采用的冷媒工質(zhì)為CO2，且在所述第一換熱器中的CO2為亞臨界狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的第一換熱器設(shè)置在煙氣通道中，且第一換熱器的冷媒換熱管為豎直設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的第一換熱器設(shè)置在一旁通煙道中，處理后的煙氣在匯合處與其他煙氣混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置有四通閥，該四通閥對(duì)第一換熱器的冷媒流向進(jìn)行控制； 所述蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器作為蒸發(fā)器的第一狀態(tài)； 所述蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器作為冷凝器的第二狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中的第二換熱器為空氣換熱器，在第一狀態(tài)情況下，第二換熱器作為冷凝器；在第二狀態(tài)下情況下，第二換熱器為蒸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中還有作為冷凝器使用的第二換熱器，該第二換熱器設(shè)置在第一換熱器與煙?之間的煙道中。
9.一種煙氣處理裝置的控制方法，根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙氣處理裝置，該裝置還設(shè)置有檢測(cè)進(jìn)入第一換熱器前煙氣溫度Tl的溫度傳感器，獲得其濕度T2的傳感器，以及檢測(cè)煙囪外部環(huán)境溫度T3的溫度傳感器，所述控制方法的步驟包括:
51:讀取 Tl，T2，T3 ； 52:計(jì)算加熱需要的能耗QH=f(Tl，T2，T3);計(jì)算蒸發(fā)除濕需要的能耗QC=f (Tl，T2，T3)； 53:比較QH、QC兩者的大小，切換四通閥的方向，按照能耗小的運(yùn)行方式運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】F23J15/08GK104154552SQ201310609846
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】張信榮, 杜洪亮, 劉勇, 于華偉, 王少茹, 付加庭, 崔增光, 劉彪, 李林鳳, 李寧 申請(qǐng)人:北京大學(xué)工學(xué)院包頭研究院