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一体化技术
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烟气脱白及余热回收系统流程如图所示。系统主要设备为低温能量转换器、高温能量转换器、沉淀处理系统、防腐换热器等,主要流程为:

(1)烟气流程;来自原系统的烟气进入低温能量转换器,烟气中水蒸汽和可凝结性颗粒物被溶液吸收,脱除烟气中水分,释放出汽化潜热,达到消“白烟”、深度脱硫除尘与余热回收的效果;

(2)驱动蒸汽:作为高温能量转换器的驱动热源,将稀溶液浓缩至浓溶液,高温烟气经过省煤器,再经过脱白及余热回收机组,烟气变为干烟气从烟囱排放至大气;

(3)工艺水流程:40℃的工艺水与溶液换热升温至85℃;

(4)溶液循环流程:在低温能量转换器中的浓溶液吸收烟气中水分变稀溶液,经过泵入高温能量转换器,利用低压蒸汽对稀溶液进行加热浓缩,变为浓溶液,泵入低温能量转换器继续处理烟气。

(5)沉淀处理流程:在低温能量转换器中吸收烟气中的SO2以及烟尘的溶液,经过旋流及真空处理,实现固液分离,较为干净的溶液重新泵入低温能量转换器。

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烟羽脱白及余热回收一体化技术是一种深度净化的同时回收烟气中汽化潜热的技术,解决了传统烟气处理技术无法解决的“脱水”、“热回收”、“超低排放”问题,并通过产生的节能收益覆盖超低排放的投资成本和运行成本。区别于传统节能设备和环保装置单独运行的特点。本装置,在节能的基础上,实现烟气深度净化的效果。

烟羽脱白及余热回收一体化技术的具体原理如下:

1)脱硫原理(如需):

低温能量转换器中,对环境无害的无机盐溶液对烟气进行喷淋,吸收烟气中饱和水和不饱和水,吸收过程中,二氧化硫进入溶液,通过添加钙基碱剂,以硫酸钙的形式生成沉淀,通过旋流及压滤系统脱出。

主要的反应方式式如下:

吸收:SO2+H2O<==>H2SO3

      SO3+H2O<==>H2SO4

中和:Ca2+ + H2SO3 <==>CaSO3+ 2H+

CaSO3 + H2SO3 <==>Ca(HSO3)2

Ca2+ + H2SO4 <==> CaSO4 + 2H+

氧化:2CaSO3+O2<==>2CaSO4

结晶:CaSO4+2H2O<==>CaSO4*2 H2O

2)深度除尘原理:

按照工作原理除尘器分为过滤式除尘器和吸附式除尘器, 烟气深度净化及潜热回收一体化技术属于吸附式除尘,除尘效果可代替湿式电除尘,以达到超低排放效果。

盐溶液是一种复合型配方,对水蒸气有强烈的吸附作用,可以有效的捕捉烟气中的雾滴和水蒸气,包裹在雾滴中的细小粉尘也会同时被捕捉去除,这种对水蒸气和雾滴强有力的吸附作用类似于一种“磁场”效应,对烟气中的各种杂质有极强的吸附作用。深度除尘效果,通过以下两方面保证:

(1)低温能量转换器的优化设计

低温能量转换器中布置有专用填料、烟气均流装置、液体分布器、高效喷嘴和高效除尘除雾器,对加强气液充分接触、提高除尘效果有可靠的保证。

专用填料被盐溶液充分润湿,雾滴附着于填料,以液膜展开后,比表面积增加一倍;填料空隙形成了无数细小曲折的烟气流通路径,烟气冲刷在液膜的时候,烟气中的粉尘会被无机盐溶液所吸附而达到除尘效果。

液体分布器保证在最小喷淋密度下填料表面被无机盐润湿,保证填料表面被无机盐溶液液膜所覆盖。

烟气均流装置上方有无机盐溶液湍流液层,烟气从液层中穿流而过,烟气中的粉尘被液层所捕捉。

高效喷嘴的作用是使无机盐溶液喷射出来的颗粒液滴化,极大的增大了烟气与无机盐溶液的接触面积,达到除尘效果。

(2)盐溶液对气溶胶的吸湿性能,从根本上保证除尘效果

吸湿溶液在经过特殊设计的低温能量转换器内与烟气充分接触时,在气液交界处形成气膜和液膜,利用不同膜界面间水蒸气分压力的压力差,使浓溶液具备强烈的“磁场效应”,和烟气中由粉尘与水蒸气形成的“气溶胶”充分反应,吸附烟气中粉尘。

脱硫后的烟气为过饱和湿烟气,烟气中的水蒸气凝结过程中,以粉尘作为凝结核,形成气溶胶团,气溶胶团的液膜水蒸气分压力为纯水饱和蒸汽压力。

吸湿溶液液膜表面水蒸气分压力远低于同温度下,水的饱和蒸汽压力。气溶胶中的水分有被吸进溶液液膜的强烈趋势。在水蒸气分压力的推动下,气溶胶团被整体吸附进溶液,实现粉尘的深度净化。其过程可视化如下图2-1:

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图2-1吸附除尘原理图

3)热回收原理:

脱硫后烟气热量以汽化潜热形式储存于烟气中。利用开式热泵原理,用对环境无害的盐溶液对烟气进行喷淋,通过溶液的强吸湿性,吸收烟气中的水分,释放出大量的汽化潜热将烟气和溶液温度提高,使烟气的抬升力上升并通过换热可用于加热工艺水,从而实现低品质余热的回收。

2.1.3技术优势

本次技术改造采用烟羽脱白及余热回收工艺路线,具有以下比较优势:

(1)区别于传统烟羽消白通过对烟气冷却降温,降低烟气露点,回收烟气中汽化潜热的方式,本系统使用的工质溶液具有很强的吸水性,在不对烟气进行降温处理的情况下,通过吸收吸附的方式,将烟气的水分下降30~70%(吸收烟气中水蒸气),同时保证排烟温度在65℃以上,提高了烟气抬升高度及扩散半径,实现了烟羽消白,延长了烟囱防腐周期,减少企业后期的维护成本。

(2)烟羽脱白及余热回收一体化技术装置通过烟气和循环工质直接热质交换,减少了换热环节,提高了运行的稳定性;降低气液换热端差,提高了传热传质效率,也在一定程度上减少了换热设备的投资。

(3)本技术颠覆了传统的环保脱白方式,与传统烟羽消白装置单纯投入没有产出的特点相比,本系统运用开放式热泵原理,通过蒸汽等高品位能量的驱动下,可满足生产90℃以上的热水,既保证了烟羽消白的环保效果,同时通过余热回收带来经济效益。

典型案例

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