一種煙氣處理裝置制造方法
【專利摘要】一種煙氣處理裝置，特別是對濕法煙氣脫硫工藝后的煙氣進行處理的裝置。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)的冷凝器，加熱煙氣。本發(fā)明增加了煙氣在煙囪出口的抬升高度，避免了結露，防止了石膏雨的發(fā)生，很好地保護了環(huán)境；減輕了對煙囪的腐蝕；減少了冷卻塔的運行負荷，機組的發(fā)電效率也得到提高。
【專利說明】一種煙氣處理裝置

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

【背景技術】
[0002]目前，大多數發(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程中易出現石膏雨現象，即“濕煙囪”的情況，不僅對發(fā)電廠的運作安全帶來一定的危害，而且對周圍的生態(tài)環(huán)境帶來污染?，F行的解決方法多數都采用煙氣換熱器(GGH)，還有的采用鍋爐二次風加熱凈煙氣、增加電加熱裝置、控制煙氣流速、強化除霧器效果。但是問題諸多，如達不到預期效果、耗能高、運行不穩(wěn)定、后期維護量大等。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象的產生，無論是當前還是未來都是迫切需要的。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:解決上述現有技術存在的問題，而提供一種新型的、有效防止石膏雨產生的煙氣加熱系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用的技術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)的冷凝器。
[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連接，且壓縮機和節(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)采用的冷媒工質為C02，且在所述第一換熱器中的C02為超臨界狀態(tài)。
[0007]所述的第一換熱器設置在煙氣通道中，且第一換熱器的冷媒換熱管為豎直設置。
[0008]所述的第一換熱器設置在一旁通煙道中，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)中設置有四通閥，該四通閥對第一換熱器的冷媒流向進行控制；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)中還有作為蒸發(fā)器使用的第二換熱器，該第二換熱器設置在第一換熱器與濕式脫硫裝置之間的煙道中。
[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置有檢測進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 ；
計算加熱需要的能耗QH=f (Tl，T2，T3)；
計算蒸發(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，按照能耗小的運行方式運行。這樣既可以減少能耗，又可以避免過多的熱能對外部環(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，經濕法脫硫，煙氣濕度增加，溫度降低，煙氣極易在煙囪內壁結露。主要因為，脫硫后的煙氣濕度大于飽和濕度，進入煙囪時，煙囪外的大氣溫度要低于煙氣的露點溫度，所以，就會使煙囪中的煙氣產生凝露，本發(fā)明就是通過第一換熱器對煙氣進行降溫除濕，降低煙氣的絕對濕度，或者在某些情況下經過加熱降低煙氣的相對濕度；或者除濕和提高煙氣溫度相結合，使煙囪中的煙氣還沒有達到露點溫度的情況下就離開煙囪，避免出現濕煙囪的現象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明第一實施例的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明第二實施例的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明第三實施例的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明第三實施例另一種實施形式的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明另一種實施例的示意圖。
[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，8.節(jié)流部件，9.四通閥，10.換熱風扇，11.旁通煙道，12.匯合處。

【具體實施方式】
[0016]下面通過【具體實施方式】詳細介紹本發(fā)明實施例一
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7、第一換熱器5、節(jié)流部件8和第二換熱器6，冷媒按照壓縮機7的排出口方向順序通過第一換熱器5、節(jié)流部件8和第二換熱器6后，回到壓縮機7。即第一換熱器5的冷媒入口與壓縮機7連接，冷媒出口與節(jié)流部件8連接，且壓縮機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)的冷凝器，對煙氣進行加熱，第一換熱器5外側為煙氣，通過冷媒工質在蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)往復，從而實現對煙氣的加熱處理。這里提到的冷凝器是指，冷媒在換熱器中進行冷凝，由高壓的氣體變成高壓的液體，釋放大量的熱，在這里是指冷媒釋放熱量對煙氣進行加熱。
[0018]在本實施例中，換熱器作為蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中的冷凝器，壓縮機排出高壓高溫的冷媒氣體，該冷媒氣體在冷凝器中對煙氣進行加熱，當加熱后的煙氣溫度超過其露點溫度后，即煙氣不會冷凝。具體的，經過濕式脫硫后，煙氣的實際溫度為tl=52度，但是當時的露點溫度為t2=62度，也即在煙氣中水分含量已經超出了飽和濕空氣的含濕量，需要加熱到超出露點溫度以上才有可能避免凝露。在實際處理過程中，濕式脫硫后的露點溫度t2為煙氣當前溫度tl+δ，其中δ的范圍在-5至15度之間，本實施例中δ等于10度。而且，煙囪在傳送煙氣的上升過程中，煙?的外壁會和外部空氣進行換熱，當垂直高度越高時，煙囪外空氣的溫度會降低，所以一般在冷凝器中會加熱煙氣到一定的溫度，從而確保在煙囪出口處的溫度t3會高于62度的露點溫度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與煙氣的露點溫度t2的溫差由煙囪的圍護結構和室外空氣溫度決定。一般，為了減少加熱煙氣的能量消耗，采用實際的t2=T+(3至10)度，在本實施例中第一換熱器5的冷凝器溫度為90度，處理后的煙氣的實際溫度為70度，從而即使煙氣在煙囪中降溫，其溫度也會聞于露點溫度。
[0019]進一步的，本實施例的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)采用的冷媒工質為C02，由于第一換熱器作為冷凝器的實際溫度較高，在第一換熱器中的C02為超臨界狀態(tài)。超臨界狀態(tài)的C02在做管內流動時，溫度對C02的比重的影響較為明顯，特別是在換熱管豎直設置的情況下，經過降溫后的超臨界狀態(tài)的C02會形成管道側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，在本實施例中，第一換熱器5中的冷媒換熱管采用豎直設置，管外強化換熱的肋水平設置。
[0020]實施例二
圖2的方案，與實施例一的區(qū)別在于，第一換熱器5設置在旁通煙道11內，與該旁通煙道11內的煙氣進行換熱，一部份煙氣經過旁通煙道11內的第一換熱器5進行換熱后，處理過的煙氣在匯合處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]在實際的煙氣處理中，往往采用定制的加熱處理裝置，為了適應煙氣處理裝置的設計要求，會只對部分煙氣進行處理，再進行混合的形式，提高了煙氣處理裝置設置的靈活性。再比如，當另一個煙道中的設備進行檢修，則旁通煙道中的換熱器就可以擔負起加熱煙氣的工作。
[0022]實施例三
如圖3所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)中還設置有四通閥9，該四通閥9對第一換熱器的冷媒流向進行控制，當四通閥9如圖3中的流向流動時，第一換熱器5做為冷凝器使用，即煙氣處理裝置包括第一換熱器作為冷凝器的第一狀態(tài)；當四通閥9如圖4中的流向流動時，第一換熱器5作為蒸發(fā)器使用，即煙氣處理裝置包括第一換熱器作為蒸發(fā)器的第二狀態(tài)。
[0023]在本實施例中，第二換熱器的功能也會隨著四通閥9的切換發(fā)生對應的變化，在第一狀態(tài)時，第二換熱器6作為蒸發(fā)器使用；第二狀態(tài)時，第二換熱器6作為冷凝器使用。如圖3或圖4中，第二換熱器6為空氣換熱器，其中換熱器包括驅動空氣流動的換熱風扇10?？梢岳斫獾牡诙Q熱器6也可以是兩個或者兩個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。
[0024]當第一換熱器作為冷凝器使用時，可以參考具體實施例一；當第一換熱器作為蒸發(fā)器使用時，還是以52度的煙氣，62度的露點溫度為例，蒸發(fā)器可以直接把煙氣中的水份冷凝掉，從而降低露點溫度。在本實施例中，第一換熱器的蒸發(fā)溫度為15度，降溫后的煙氣溫度為35度,露點溫度為35度；該狀態(tài)的煙氣和另外一部分未處理的煙氣混合,產生溫度為43度，露點溫度為40度的煙氣，由于43度已經較接近外部空氣的溫度，所以傳熱溫差小，并不會在煙?內產生凝露。在第二狀態(tài)下，第一換熱器作為蒸發(fā)器使用，煙氣處理后的實際溫度要遠遠小于第一狀態(tài)時的情況，但是，具體能耗情況，還需要考慮煙氣的含濕量，如果含濕量較大，則由于需要處理的潛熱大，而需要較多的能耗。
[0025]本發(fā)明還提供一種煙氣處理裝置的控制方法，在本實施例中采用四通閥的技術方案中，通過切換四通閥的方向，使得煙氣處理裝置按照最節(jié)能的方式運行。
[0026]在煙氣處理裝置中還設置有檢測進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，以及檢測煙?外部環(huán)境溫度T3的溫度傳感器。
[0027]讀取T1，T2，T3;
計算加熱需要的能耗QH=f (Tl，T2，T3)；
計算蒸發(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，按照能耗小的運行方式運行。這樣既可以減少能耗，又可以避免過多的熱能對外部環(huán)境的污染。
[0028]實施例四
如圖5所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，第二換熱器6設置在濕式脫硫裝置2與第一換熱器5之間的煙道3中，第二換熱器6連接節(jié)流部件8的出口和壓縮機7的吸入口，作為蒸發(fā)器使用。經過濕式脫硫的煙氣先是經過第二換熱器6的降溫除濕，可以冷凝煙氣中的水分，降低煙氣的絕對含濕量；處理后的煙氣再經過第一換熱器5的等濕加熱，提高煙氣溫度的同時，可以顯著提高相對濕度，使得在煙囪中不易冷凝。由于第一換熱器和第二換熱器是作為蒸發(fā)壓縮循環(huán)系統(tǒng)的一部分，即通過一個壓縮機，同時完成了對煙氣的降溫除濕和等濕加熱，比單獨使用其中的一個換熱器來說，可以顯著的降低能耗。
[0029]具體的，仍然以煙氣的初始溫度為52度，露點溫度為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，通過冷凝器又從新加熱到55度，由于這個時候的露點溫度只有35度，所以，可以與更多的未處理煙氣進行混合，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，對煙氣既進行了蒸發(fā)器除濕，又進行了冷凝器的加熱，使用同樣的能量(驅動壓縮機運行)，蒸發(fā)和冷凝的兩個效果都會對煙氣除濕其作用。所需的能量應該比上面的方式減少40%以上。而且，出口煙氣的溫度會顯著降低，對外的熱污染最小。
【權利要求】
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)的冷凝器。
2.根據權利要求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連接，且壓縮機和節(jié)流部件之間還連接有第二換熱器。
3.根據權利要求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)采用的冷媒工質為C02，且在所述第一換熱器中的C02為超臨界狀態(tài)。
4.根據權利要求3所述的煙氣處理裝置，其特征在于，所述的第一換熱器設置在煙氣通道中，且第一換熱器的冷媒換熱管為豎直設置。
5.根據權利要求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.根據權利要求1至5中任一項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)中設置有四通閥，該四通閥對第一換熱器的冷媒流向進行控制； 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.根據權利要求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.根據權利要求1至5中任一項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)中還有作為蒸發(fā)器使用的第二換熱器，該第二換熱器設置在第一換熱器與濕式脫硫裝置之間的煙道中。
9.一種煙氣處理裝置的控制方法，根據權利要求6所述的煙氣處理裝置，該裝置還設置有檢測進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:計算加熱需要的能耗QH=f(Tl，T2，T3);計算蒸發(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，按照能耗小的運行方式運行。
【文檔編號】F23J15/08GK104154553SQ201310610631
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】張信榮, 李寧, 崔增光, 杜洪亮, 付加庭, 劉勇, 王少茹, 劉彪, 于華偉, 李林鳳 申請人:北京大學工學院包頭研究院