煙氣脫白及余熱回收系統流程如圖所示。系統主要設備為低溫能量轉換器、高溫能量轉換器、沉淀處理系統、防腐換熱器等,主要流程為:
(1)煙氣流程;來自原系統的煙氣進入低溫能量轉換器,煙氣中水蒸汽和可凝結性顆粒物被溶液吸收,脫除煙氣中水分,釋放出汽化潛熱,達到消“白煙”、深度脫硫除塵與余熱回收的效果;
(2)驅動蒸汽:作為高溫能量轉換器的驅動熱源,將稀溶液濃縮至濃溶液,高溫煙氣經過省煤器,再經過脫白及余熱回收機組,煙氣變為干煙氣從煙囪排放至大氣;
(3)工藝水流程:40°C的工藝水與溶液換熱升溫至85°C;
(4)溶液循環流程:在低溫能量轉換器中的濃溶液吸收煙氣中水分變稀溶液,經過泵入高溫能量轉換器,利用低壓蒸汽對稀溶液進行加熱濃縮,變為濃溶液,泵入低溫能量轉換器繼續處理煙氣。
(5)沉淀處理流程:在低溫能量轉換器中吸收煙氣中的SO2以及煙塵的溶液,經過旋流及真空處理,實現固液分離,較為干凈的溶液重新泵入低溫能量轉換器。

煙羽脫白及余熱回收一體化技術是一種深度凈化的同時回收煙氣中汽化潛熱的技術,解決了傳統煙氣處理技術無法解決的“脫水”、“熱回收”、“超低排放”問題,并通過產生的節能收益覆蓋超低排放的投資成本和運行成本。區別于傳統節能設備和環保裝置單獨運行的特點。本裝置,在節能的基礎上,實現煙氣深度凈化的效果。
煙羽脫白及余熱回收一體化技術的具體原理如下:
1)脫硫原理(如需):
低溫能量轉換器中,對環境無害的無機鹽溶液對煙氣進行噴淋,吸收煙氣中飽和水和不飽和水,吸收過程中,二氧化硫進入溶液,通過添加鈣基堿劑,以硫酸鈣的形式生成沉淀,通過旋流及壓濾系統脫出。
主要的反應方式式如下:
吸收:SO2+H2O<==>H2SO3
SO3+H2O<==>H2SO4
中和:Ca2+ + H2SO3 <==>CaSO3+ 2H+
硫酸鈣3 + H2SO3 <==>鈣(HSO3)2
Ca2+ + H2SO4 <==> CaSO4 + 2H+
氧化:2CaSO3+O2<==>2CaSO4
結晶:CaSO4+2H2O<==>CaSO4*2 H2O
2)深度除塵原理:
按照工作原理除塵器分為過濾式除塵器和吸附式除塵器, 煙氣深度凈化及潛熱回收一體化技術屬于吸附式除塵,除塵效果可代替濕式電除塵,以達到超低排放效果。
鹽溶液是一種復合型配方,對水蒸氣有強烈的吸附作用,可以有效的捕捉煙氣中的霧滴和水蒸氣,包裹在霧滴中的細小粉塵也會同時被捕捉去除,這種對水蒸氣和霧滴強有力的吸附作用類似于一種“磁場”效應,對煙氣中的各種雜質有極強的吸附作用。深度除塵效果,通過以下兩方面保證:
(1)低溫能量轉換器的優化設計
低溫能量轉換器中布置有專用填料、煙氣均流裝置、液體分布器、高效噴嘴和高效除塵除霧器,對加強氣液充分接觸、提高除塵效果有可靠的保證。
專用填料被鹽溶液充分潤濕,霧滴附著于填料,以液膜展開后,比表面積增加一倍;填料空隙形成了無數細小曲折的煙氣流通路徑,煙氣沖刷在液膜的時候,煙氣中的粉塵會被無機鹽溶液所吸附而達到除塵效果。
液體分布器保證在最小噴淋密度下填料表面被無機鹽潤濕,保證填料表面被無機鹽溶液液膜所覆蓋。
煙氣均流裝置上方有無機鹽溶液湍流液層,煙氣從液層中穿流而過,煙氣中的粉塵被液層所捕捉。
高效噴嘴的作用是使無機鹽溶液噴射出來的顆粒液滴化,極大的增大了煙氣與無機鹽溶液的接觸面積,達到除塵效果。
(2)鹽溶液對氣溶膠的吸濕性能,從根本上保證除塵效果
吸濕溶液在經過特殊設計的低溫能量轉換器內與煙氣充分接觸時,在氣液交界處形成氣膜和液膜,利用不同膜界面間水蒸氣分壓力的壓力差,使濃溶液具備強烈的“磁場效應”,和煙氣中由粉塵與水蒸氣形成的“氣溶膠”充分反應,吸附煙氣中粉塵。
脫硫后的煙氣為過飽和濕煙氣,煙氣中的水蒸氣凝結過程中,以粉塵作為凝結核,形成氣溶膠團,氣溶膠團的液膜水蒸氣分壓力為純水飽和蒸汽壓力。
吸濕溶液液膜表面水蒸氣分壓力遠低于同溫度下,水的飽和蒸汽壓力。氣溶膠中的水分有被吸進溶液液膜的強烈趨勢。在水蒸氣分壓力的推動下,氣溶膠團被整體吸附進溶液,實現粉塵的深度凈化。其過程可視化如下圖2-1:

圖2-1吸附除塵原理圖
3)熱回收原理:
脫硫后煙氣熱量以汽化潛熱形式儲存于煙氣中。利用開式熱泵原理,用對環境無害的鹽溶液對煙氣進行噴淋,通過溶液的強吸濕性,吸收煙氣中的水分,釋放出大量的汽化潛熱將煙氣和溶液溫度提高,使煙氣的抬升力上升并通過換熱可用于加熱工藝水,從而實現低品質余熱的回收。
2.1.3技術優勢
本次技術改造采用煙羽脫白及余熱回收工藝路線,具有以下比較優勢:
(1)區別于傳統煙羽消白通過對煙氣冷卻降溫,降低煙氣露點,回收煙氣中汽化潛熱的方式,本系統使用的工質溶液具有很強的吸水性,在不對煙氣進行降溫處理的情況下,通過吸收吸附的方式,將煙氣的水分下降30~70%(吸收煙氣中水蒸氣),同時保證排煙溫度在65℃以上,提高了煙氣抬升高度及擴散半徑,實現了煙羽消白,延長了煙囪防腐周期,減少企業后期的維護成本。
(2)煙羽脫白及余熱回收一體化技術裝置通過煙氣和循環工質直接熱質交換,減少了換熱環節,提高了運行的穩定性;降低氣液換熱端差,提高了傳熱傳質效率,也在一定程度上減少了換熱設備的投資。
(3)本技術顛覆了傳統的環保脫白方式,與傳統煙羽消白裝置單純投入沒有產出的特點相比,本系統運用開放式熱泵原理,通過蒸汽等高品位能量的驅動下,可滿足生產90℃以上的熱水,既保證了煙羽消白的環保效果,同時通過余熱回收帶來經濟效益。




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