本發(fā)明涉及鍋爐煙氣處理領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種脫硫煙氣除濕和水回收系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

電力、冶金、鋼鐵和化工等工藝流程中通常會產(chǎn)生大量含濕氣體，燃?xì)忮仩t排出的煙氣中水蒸汽體積成分可達(dá)15％左右，而燃煤電廠煙氣經(jīng)濕法脫硫處理后，水蒸汽體積成分也可達(dá)煙氣總量的10％以上，這些含濕氣體基本處于飽和狀態(tài)，直接排放在煙囪出口處水蒸汽會遇冷凝結(jié)成水滴，從而形成“煙囪雨”、“白煙”等環(huán)境問題，并在煙囪內(nèi)部形成酸液造成腐蝕。此外，含濕氣體的直接排放還造成了水資源的浪費。

目前，針對燃煤脫硫煙氣“煙囪雨”和“白煙”問題的解決方案主要有直接加熱煙氣和溶液除濕兩種。前者采用回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器(RGGH)、管式煙氣加熱器(TGGH)或混合式加熱器直接加熱脫硫后凈煙氣，通過提高煙氣溫度，使其偏離飽和狀態(tài)成為過熱煙氣，從而杜絕煙氣中水蒸汽的冷凝和白煙現(xiàn)象的發(fā)生。后者則利用吸濕溶液吸收脫硫煙氣中的部分水蒸汽，同時利用吸收過程產(chǎn)生的吸收熱加熱煙氣，達(dá)到提高煙氣過熱度的目的。

上述兩個方案的工作原理都是提高脫硫煙氣過熱度，從能量平衡角度來看，兩種方案都需要外界提供熱量。采用直接加熱脫硫凈煙氣時，外界提供的熱量用作煙氣的加熱熱源，加入的熱量被煙氣攜帶排入環(huán)境；采用溶液除濕時，外界提供的熱量用作稀溶液的再生過程，使得吸濕溶液可以循環(huán)使用。常規(guī)的溶液再生通過消耗外界提供的熱量將稀溶液中的水分蒸發(fā)排出，溶液濃度提高，外界提供的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝麧摕?，受傳熱過程限制水蒸汽沸點低于再生所需熱源溫度，故水蒸汽潛熱不能回收用于加熱稀溶液，從而影響整個鍋爐系統(tǒng)熱效率，并使得運行成本提高。另一方面，溶液除濕雖然可從排煙中提取部分水分，但這部分水分的回收需要將除濕溶液再生過程產(chǎn)生的水蒸氣冷凝來實現(xiàn)，因而還必須從外界向除濕系統(tǒng)提供冷源(如循環(huán)冷卻水、供暖回水等)以帶走水蒸氣冷凝潛熱，從而使得溶液除濕系統(tǒng)變得復(fù)雜，同時水回收效果也受到冷源的溫度、流量等條件的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種脫硫煙氣除濕和水回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)中通過閃蒸器將除濕后的稀溶液進(jìn)行閃蒸濃縮，濃縮溶液循環(huán)至對脫硫煙氣進(jìn)行除濕，閃蒸過程產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)過壓縮提高沸點(蒸汽回?zé)峒訜崛芤褐饕揽繚摕?，壓縮的目的是使得蒸汽在更高壓力下冷凝，也就是沸點提高)，回用作除濕后的稀溶液的加熱熱源，從而使稀溶液再生熱量不需要外界提供，降低了脫硫煙氣除濕系統(tǒng)能耗，同時實現(xiàn)了脫硫煙氣中水的凝結(jié)回收。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種脫硫煙氣除濕和水回收的方法，該方法利用上述系統(tǒng)進(jìn)行，對稀溶液再生過程中產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)行壓縮，提高水蒸汽的溫度，再對稀溶液進(jìn)行加熱，降低了脫硫煙氣除濕系統(tǒng)的能耗。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種脫硫煙氣除濕和水回收系統(tǒng)，包括除濕器、換熱器、閃蒸器和蒸汽壓縮機，其中，除濕器內(nèi)吸濕溶液與脫硫煙氣接觸，脫除脫硫煙氣中的水分，得到稀溶液；

自除濕器流出的稀溶液進(jìn)入所述換熱器進(jìn)行加熱(該處的加熱介質(zhì)即為下面的經(jīng)過壓縮后的高壓蒸汽)，得到高溫稀溶液；

自換熱器流出的高溫稀溶液進(jìn)入閃蒸器進(jìn)行閃蒸，得到再生的吸濕溶液和低壓水蒸汽，吸濕溶液進(jìn)入除濕器，對脫硫煙氣進(jìn)行除濕，低壓水蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機壓縮后進(jìn)入所述換熱器，對所述稀溶液進(jìn)行加熱。

稀溶液閃蒸過程中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過壓縮后對稀溶液進(jìn)行加熱，一方面可以利用水蒸汽中的潛熱，無需外界提供熱量，另一方面，高壓蒸汽對稀溶液進(jìn)行加熱后，蒸汽冷凝，實現(xiàn)對稀溶液中的水回收再生，即實現(xiàn)了對煙氣中的水分回收再生的過程，而該過程的實現(xiàn)無需外界提供冷源。所以，本發(fā)明的系統(tǒng)簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了熱效率。

優(yōu)選的，所述除濕器與換熱器之間連接有溶液-水換熱器，自除濕器流出的稀溶液與水進(jìn)行換熱，利用水回收稀溶液中的熱量。

由于吸濕溶液對脫硫煙氣進(jìn)行除濕過程中，會產(chǎn)生大量的熱，所以吸濕溶液被稀釋，且稀釋后的吸濕溶液的溫度較高，對其中的熱量進(jìn)行回收，可減少熱量的浪費。根據(jù)能量平衡，閃蒸產(chǎn)生的蒸汽潛熱如果全部回用，則此部分熱量即可滿足再生所需熱量，因此除濕過程得到的稀溶液中的熱量大于除濕溶液再生過程中所需要的熱量，所以，將多余的熱量對外輸出利用，提高了能量的利用率。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述除濕器與溶液-水換熱器之間的管路上安裝有過濾裝置。

過濾裝置可以除去吸濕溶液從煙氣捕集的顆粒物，防止顆粒物對后續(xù)設(shè)備的運行造成損害。

優(yōu)選的，所述除濕器為噴淋式或填料式除濕器，噴淋裝置位于除濕器脫硫煙氣進(jìn)口上方。

濃溶液用作煙氣上噴淋的液體，溶液與煙氣流動方式為逆流式或叉流式。

優(yōu)選的，所述閃蒸器為噴霧式閃蒸器，閃蒸器的內(nèi)部安裝有溶液噴霧裝置。

由于閃蒸器中的壓力較小，溶液噴霧裝置將溶液噴入閃蒸器中時，液體顆粒迅速降壓至其飽和蒸汽壓以下，進(jìn)入了過熱狀態(tài)，液體顆粒中有大量的氣泡生長、破碎，使液體顆粒很快破碎細(xì)化，改善了霧化效果，并提高了溶液中水的蒸發(fā)，溶液濃度提高，且溫度降低，有助于稀溶液的濃縮再生。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溶液噴霧裝置的上方設(shè)置有除霧器。

除霧器的作用是去除水蒸汽中攜帶的液滴，由于除濕溶液具有較強腐蝕性，這一方面可以避免蒸汽壓縮機葉片被腐蝕損壞，減少壓縮機故障率；另一方面去除液滴可以保證回收水的水質(zhì)，減少水處理成本。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)還包括儲液器，所述儲液器分別與閃蒸罐和換熱器連接，用于收集冷凝的液體。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述儲液器為穩(wěn)壓儲液器，穩(wěn)壓儲液器與真空泵連接。

真空泵對穩(wěn)壓儲液器抽真空，使穩(wěn)壓儲液器內(nèi)部的壓力維持低于大氣環(huán)境壓力。

根據(jù)除濕溶液工作參數(shù)，閃蒸器和冷凝換熱器內(nèi)的壓力都低于大氣壓力，設(shè)置穩(wěn)壓儲液器的作用是在系統(tǒng)抽真空時穩(wěn)定系統(tǒng)內(nèi)壓力并收集冷凝水，因而其壓力要低于大氣環(huán)境壓力并與閃蒸器內(nèi)壓力相同。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述閃蒸器與儲液器之間連接有第一電磁閥。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述換熱器與儲液器之間連接有第二電磁閥。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述儲液器的冷凝水出口管路上依次安裝有冷凝水增壓泵和單向閥。

因穩(wěn)壓儲液器內(nèi)是負(fù)壓，因而必須設(shè)置單向閥保證空氣不進(jìn)入穩(wěn)壓儲液器。

優(yōu)選的，所述換熱器與真空泵連接，通過真空泵抽真空，維持換熱器內(nèi)部的壓力低于大氣壓力。對蒸汽側(cè)抽真空，因閃蒸器和換熱器蒸汽側(cè)都工作在低于環(huán)境大氣壓的壓力下。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述換熱器為固定管板式換熱器、U型管式換熱器或板式換熱器。

優(yōu)選的，所述蒸汽壓縮機與換熱器之間的管路上連接有外供蒸汽管道。

一種脫硫煙氣除濕和水回收的方法，包括如下步驟：

1)吸濕溶液與脫硫煙氣接觸后，吸收脫硫煙氣中的水分，得到稀溶液；

2)稀溶液經(jīng)過加熱后閃蒸濃縮，得到再生吸濕溶液和低壓蒸汽，低壓蒸汽經(jīng)過壓縮后得到的高壓蒸汽對上述稀溶液進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的，上述方法還包括對步驟1)中得到的稀溶液中的熱量進(jìn)行回收的步驟。

優(yōu)選的，上述方法還包括對閃蒸過程和稀溶液加熱過程中產(chǎn)生的凝結(jié)水進(jìn)行回收的步驟。

優(yōu)選的，步驟2)中還包括對低壓蒸汽中的水液滴進(jìn)行除去的過程。

優(yōu)選的，上述方法還包括對步驟2)中得到的高壓蒸汽外供的步驟。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述吸濕溶液為氯化鈣、氯化鋰、溴化鋰水溶液中的一種或多種的混合溶液。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述吸濕溶液的溫度為35-40℃，得到的稀溶液的溫度為55-60℃。

優(yōu)選的，步驟2)中，稀溶液經(jīng)過加熱后的溫度為68-72℃。

優(yōu)選的，步驟2)中，低壓蒸汽經(jīng)過壓縮后的壓力為30-40kPa，溫度為220-240℃。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明中利用噴霧節(jié)流閃蒸去除稀溶液中部分水分，溶液濃度提高、溫度降低，實現(xiàn)了吸濕溶液的再生和循環(huán)利用，同時通過壓縮閃蒸過程產(chǎn)生的水蒸汽提高沸點后冷凝放熱用作稀溶液的加熱熱源，從而使得稀溶液的再生所需熱量不需要外界提供，最大程度降低脫硫煙氣溶液除濕系統(tǒng)的能耗和運行成本，從而經(jīng)濟的解決燃煤火電廠“煙囪雨”和“白煙”等環(huán)境問題。

2)本發(fā)明中脫硫煙氣與吸濕溶液在除濕器中接觸，將脫硫煙氣中的水分進(jìn)行回收，一方面解決了燃煤火電廠“煙囪雨”和“白煙”等環(huán)境問題，另一方面對水進(jìn)行回收利用，減少了水資源的浪費。

3)本發(fā)明中除濕溶液的再生過程以及煙氣中的水分回收再生過程中不需要外界提供熱源和冷源，使得系統(tǒng)流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備集成度高，可節(jié)省占地面積，減少工藝管線。

4)本發(fā)明還可以增加溶液-水換熱器或外供蒸汽管道對外界進(jìn)行供熱，實現(xiàn)了對脫硫煙氣除濕過程中產(chǎn)熱的合理回收利用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、除濕器，2、溶液噴淋裝置，3、第一溶液泵，4、閃蒸器，5、除霧器，6、溶液噴霧裝置，7、蒸汽壓縮機，8、換熱器，9、第一電磁閥，10、第二電磁閥，11、第二溶液泵，12、溶液過濾器，13a、溶液-水換熱器，13b、流量調(diào)節(jié)閥，14、穩(wěn)壓儲液器，15、真空泵，16、冷凝水增壓泵，17、冷凝水止回閥，18、低溫脫硫凈煙氣，19、除濕后脫硫凈煙氣，20、中溫稀溶液，21、低溫稀溶液，22、高溫稀溶液，23、低溫濃溶液，24、低壓水蒸汽，25、高壓水蒸汽，26、冷凝水，27a、供水管道，27b、外供蒸汽管道，28、回水管道。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1：參照圖1所示，一種基于蒸汽壓縮回?zé)岬牡湍芎拿摿驘煔獬凉窈退厥昭b置，包括除濕器1、第一溶液泵3、閃蒸器4、蒸汽壓縮機7、換熱器8、第一電磁閥9、第二電磁閥10、第二溶液泵11、溶液過濾器12、溶液-水換熱器13a、穩(wěn)壓儲液器14、真空泵15、冷凝水增壓泵16、冷凝水單向閥17以及連接管道。

除濕器1的溶液出口通過第二溶液泵11和溶液過濾器12與溶液-水換熱器13a的溶液進(jìn)口連通，溶液-水換熱器13a的溶液出口與冷凝換熱器8的溶液進(jìn)口連通，冷凝換熱器8的溶液出口與伸入閃蒸器4內(nèi)腔下端的溶液噴霧裝置6連通，閃蒸器4的溶液出口通過第一溶液泵3與位于除濕器1上端的溶液噴淋裝置2連通，以形成溶液循環(huán)回路。

閃蒸器4的蒸汽出口通過蒸汽壓縮機7與換熱器8的蒸汽進(jìn)口連通，換熱器8的冷凝水出口與穩(wěn)壓儲液器14的冷凝水進(jìn)口連通。閃蒸器4上端經(jīng)過第一電磁閥9與穩(wěn)壓儲液器14連通，冷凝換熱器8的蒸汽側(cè)經(jīng)過第二電磁閥10與穩(wěn)壓儲液器14上部連通，穩(wěn)壓儲液器14氣體出口與真空泵15連通，穩(wěn)壓儲液器14冷凝水出口依次與冷凝水增壓泵16和冷凝水單向閥17連通。

經(jīng)脫硫的低溫飽和濕煙氣18進(jìn)入除濕器1下端，自下向上流動，與溶液噴淋機構(gòu)噴入的低溫濃溶液23逆流接觸，部分水蒸汽被吸收進(jìn)入溶液同時釋放出潛熱，經(jīng)除濕、加熱后的中溫過熱煙氣19從除濕器1上端的煙氣出口排出。

鍋爐給水由供水管道27a進(jìn)入溶液-水換熱器13a，與吸收水蒸汽后的高溫稀溶液20交換熱量，被加熱后的鍋爐給水由回水管道送回鍋爐系統(tǒng)，冷卻后的低溫稀溶液21通過冷凝換熱器8回收水蒸汽潛熱，被加熱為高溫稀溶液22。

高溫稀溶液22通過溶液噴霧裝置6的節(jié)流和霧化作用被分散為細(xì)小水滴，由閃蒸器4底部向上噴射進(jìn)入閃蒸器內(nèi)低壓環(huán)境，稀溶液包含的部分水分蒸發(fā)，與剩余的稀溶液分離，稀溶液濃度提高、溫度降低成為低溫濃溶液23，蒸發(fā)出的低壓水蒸汽24通過蒸汽壓縮機7壓縮成為高壓水蒸汽25進(jìn)入換熱器8冷凝放熱后成為冷凝水26。冷凝水26由穩(wěn)壓儲液器14收集，并由冷凝水增壓泵16排出。

所述閃蒸器4和冷凝換熱器8的蒸汽一側(cè)由真空泵15維持低壓環(huán)境。

所述除濕器1中氣液流動方式為逆流式，閃蒸器4中溶液由底部向上噴射。

所述溶液為氯化鈣、氯化鋰、溴化鋰水溶液中的一種或按照一定配比形成的混合溶液。

實施例2：參照圖2所示，一種基于蒸汽壓縮回?zé)岬牡湍芎拿摿驘煔獬凉窈退厥昭b置，包括除濕器1、第一溶液泵3、閃蒸器4、蒸汽壓縮機7、換熱器8、第一電磁閥9、第二電磁閥10、第二溶液泵11、溶液過濾器12、流量調(diào)節(jié)閥13b、穩(wěn)壓儲液器14、真空泵15、冷凝水增壓泵16、冷凝水單向閥17以及連接管道。

除濕器1的溶液出口通過第二溶液泵11和溶液過濾器12與冷凝換熱器8的溶液進(jìn)口連通，冷凝換熱器8的溶液出口與伸入閃蒸器4內(nèi)腔下端的溶液噴霧裝置6連通，閃蒸器4的溶液出口通過第一溶液泵3與位于除濕器1上端的溶液噴淋裝置2連通，以形成溶液循環(huán)回路。

閃蒸器4的蒸汽出口與蒸汽壓縮機7的低壓蒸汽進(jìn)口連通，蒸汽壓縮機7的高壓蒸汽出口分為兩路，一路通過換熱器8與穩(wěn)壓儲液器14的冷凝水進(jìn)口連通，另一路依次通過流量調(diào)節(jié)閥13b和外供蒸汽管道27b接至鍋爐給水系統(tǒng)。閃蒸器4上端經(jīng)過第一電磁閥9與穩(wěn)壓儲液器14連通，換熱器8的蒸汽側(cè)經(jīng)過第二電磁閥10與穩(wěn)壓儲液器14上部連通，穩(wěn)壓儲液器14氣體出口與真空泵15連通，穩(wěn)壓儲液器14冷凝水出口依次與冷凝水增壓泵16和冷凝水單向閥17連通。

本實施例與實施例1的區(qū)別是：

系統(tǒng)內(nèi)不包含溶液-水換熱器13a，而在蒸汽壓縮機7后增加外供蒸汽管路。本實施例中，溶液除濕系統(tǒng)內(nèi)去除稀溶液再生所需熱量后多余的熱量，通過外供部分高壓蒸汽混合加熱的方式被用于提高鍋爐給水溫度，而不是通過熱量交換方式加熱鍋爐給水。

所述吸濕溶液為氯化鈣、氯化鋰、溴化鋰水溶液中的一種或按照一定配比形成的混合溶液。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。