[發明專利]一種煙氣冷卻冷凝除濕脫污再熱消白系統及方法

有效

• 申請號: 201811203176.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109045953B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 趙欽新;鄧世豐;王云剛;梁志遠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種煙氣冷卻降溫冷凝除濕脫污再熱消白系統及方法，該系統由煙氣深度冷卻器、煙氣冷凝換熱器、煙氣再熱器和冷源等組成；煙氣深度冷卻過程為煙氣再熱提供熱源，加熱主凝結水，降低脫硫塔出口煙溫；煙氣冷凝過程可加熱主凝結水，為熱泵提供熱源，回收水資源，降低煙氣含濕量；煙氣再熱過程降低排煙的相對濕度，從視覺上消除白煙；本發明還公開了冷凝除濕脫污再熱消白的方法；該系統及方法創新冷凝換熱器結構，采用316L代替氟塑料、鈦合金等，引入機械通風鹽水塔和智能調控系統，降低裝置及系統的造價和能耗，在視覺上消除白煙的同時，梯級回收煙氣中的余熱，脫除50％以上的PM2.5、SO₃和15％以上的NO_x，兼顧環保效益與經濟利益。

技術領域

本發明涉及煙氣冷凝除濕脫污加熱消白領域，具體涉及一種化石燃料、生物質燃料以及垃圾焚燒后煙氣和濕法脫硫后濕煙氣冷凝除濕深度脫除污染物并再熱消除白煙系統及方法。

背景技術

我國經濟持續高速發展，化石能源消費量逐年增加，空氣質量也日益惡化，全國各地霧霾肆虐頻發。為控制大氣污染物的排放，火電行業提出了超低排放標準，要求SO₂<20mg/m³。為實現超低排放標準，絕大部分火電廠采用石灰石/石膏濕法脫硫方式脫除SO₂。采用濕法脫硫可將排放SO₂濃度控制在20mg/m³以內，但排煙中仍含有大量的飽和水蒸氣、粒徑小于5μm的可溶鹽氣溶膠、SO₃/H₂SO₄、HF、HCl等酸性氣體。含有大量飽和水蒸氣的煙氣從煙囪中排出后不斷擴散降溫，冷凝析出大量小液滴，折射散射太陽光線，出現白色煙羽，形成“視覺污染”；SO₃及粒徑小于5μm的可溶鹽氣溶膠是大氣中二次氣溶膠的重要組成部分，而二次氣溶膠對PM2.5的濃度貢獻達SO₃/H₂SO₄、HF、HCl等酸性氣體在尾部煙道及煙囪中冷凝析出，具有極強的腐蝕性，給鍋爐的安全運行帶來了隱患。因此濕法脫硫后的濕煙氣必須降溫冷凝后排放，降低排煙中的水蒸氣含量，同時脫除大部分的可溶鹽氣溶膠和SO₃/H₂SO₄、HF、HCl等酸性氣體，在大多數天氣條件下消除白色煙羽。從2016年開始，上海、浙江、邯鄲、天津等地相繼出臺了政策，要求燃煤鍋爐應采取相應手段消除有色煙羽現象。

目前大部分進行了煙氣消白改造的燃煤鍋爐均選擇了煙氣冷凝再熱路線。煙氣冷凝方式分為三種，脫硫塔內循環漿液冷凝、煙氣直接接觸噴淋冷凝、冷凝換熱器冷凝。噴淋冷凝方式只能通過相變凝并脫除可溶鹽氣溶膠和SO₃/H₂SO₄、HF、HCl等酸性氣體，而冷凝換熱器還可以通過靜電吸附和熱涌效應將可溶鹽氣溶膠和SO₃/H₂SO₄、HF、HCl等PM級的污染物捕集在換熱器表面，具有更好的污染物脫除效果，因此冷凝換熱器具有更好的發展前景。

冷凝換熱器在冷卻煙氣過程中伴隨著HF、HCl等酸性氣體的冷凝析出，冷凝液中含有大量的H⁺、Cl^-、SO₄^2-、F^-等，具有極強的腐蝕性，局部Cl^-濃度可達20000ppm，pH在3以下，即使是鎳基合金也被嚴重腐蝕從而導致腐蝕開裂。目前新服役的煙氣冷凝換熱器均采用氟塑料或鈦合金。氟塑料/鈦合金換熱器的造價是普通不銹鋼換熱器造價的5倍以上，導熱系數遠低于不銹鋼，導致換熱器體積大，煙風阻力大，初投資和運行成本均較高，給煙氣冷凝脫污再熱消白技術的發展帶來了巨大的阻力。市場上急需一種能夠抵抗冷凝液腐蝕、導熱系數高、造價低廉、運行成本低的冷凝換熱器，以滿足眾多燃煤機組的煙氣消白需求。