烟气强制风冷消白系统及消白方法与流程

1.本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种烟气强制风冷消白系统及消白方法。


背景技术：

2.钢铁企业许多工艺会产生含湿烟气，这些烟气在排放口与环境中的低温空气进行传热传质混合,在混合过程中，随着烟气温度逐渐降低，在一定的大气温度和湿度条件下，水蒸气会冷凝形成雾滴，这些雾滴因天空背景、光照及观察角度等原因形成视觉上的白烟。在某些特定工艺的白烟中如转炉煤气湿法除尘烟气、脱硫烟气等，液滴中也会含有一定量的粉尘，因此在消白的过程中也会协同脱除包含在水滴中的粉尘。
3.目前针对烟气消白技术主要有烟气加热、烟气冷凝、烟气冷凝再热等典型技术路线。烟气加热法通过加热烟气从而降低相对湿度，提高烟气扩散效果，由于不改变烟气含湿量，这种方法无法回收烟气中的水分；烟气冷凝法通过降低烟气的温度使其达到过饱和状态，回收冷凝水；烟气冷凝再热法则结合上面两种方法的特点，对烟气先冷凝再加热，虽然系统相对复杂，但其消白效果更好，使用范围更广。烟气冷凝再热法中，烟气冷凝器和烟气再热器是最为关键的两个设备，其性能直接影响消白的效果的好坏。
4.现有技术一：一种湿法脱硫尾部烟气消白塔和应用(cn109200741a)，包括塔体、进口烟道、冷凝段、内筒和顶部出口，其工艺流程为：烟气经过均流后进入冷凝段降低烟气温度，析出的水经塔体底部排出，烟气再经除雾段除去部分水滴，最后烟气与空气汇合后排入大气中。该技术存在以下问题：
5.该系统冷凝段采用自然风冷，不仅换热效率低而且冷凝风量无法调节，冷凝和节能效果不好，同时烟气冷凝后设置的除雾段对饱和烟气中的水汽没有任何去除作用，由于后续没有设置加热器，烟气在冬季排放时消白效果不佳。
6.现有技术二：一种湿法脱硫烟气余热回收、消白系统及方法(cn110410811a)，包括烟气冷凝消白系统、机力通风冷却塔、烟气加热器、烟囱、水泵、空气前置加热器、空气预热器、二次风风机，其中烟气冷凝消白系统包括烟气冷凝器、除雾器、集水斗。其工艺流程为：湿法脱硫后的烟气依次进入烟气冷凝消白系统和烟气加热器，经冷凝再热后形成不饱和烟气，最终通过烟囱排放。冷凝消白用的循环冷却水通过循环冷却水泵进入机力通风冷却塔，冷却降温后返回到烟气冷凝消白系统。该技术存在以下问题：
7.该系统的烟气冷凝器采用冷却水作为冷源对烟气进行降温冷凝，因此系统设置了机力自然冷却塔、水泵等装置将升温之后的水冷却之后再循环使用，系统更加复杂，占地和投资也很大。
8.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种烟气强制风冷消白系统及消白方法，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种烟气强制风冷消白系统及消白方法，克服现有技术存在的自然风冷换热效率低、冷却水降温设备复杂等问题，该系统利用强制风冷原理，采用机力冷凝器对含湿烟气进行降温析出冷凝水，采用升温换热器对烟气进行升温后排放，无需消耗大量冷却水，实现消除可见白烟的同时明显降低水耗。
10.本发明的目的是这样实现的，一种烟气强制风冷消白系统，包括动力风机，动力风机的出口连通设置以自然界空气作为风冷源的机力冷凝器，所述动力风机用以将待消白烟气加压输送至所述机力冷凝器；所述机力冷凝器用以对流经的待消白烟气降温除湿，所述机力冷凝器上设置第一气体出口和第一液体出口；所述第一气体出口连通设置升温换热器，所述升温换热器用以对经降温冷凝后烟气加热升温，所述升温换热器上设置第二气体出口和第二液体出口；所述第二气体出口连通设置放散烟囱。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述机力冷凝器包括列管换热器，列管换热器的列管内腔构成第一烟气热交换通道，所述列管换热器的至少一侧设置轴流风机，所述轴流风机用以产生强制对流空气冷却所述列管换热器。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述列管换热器的两侧分别并联设置3台轴流风机。
13.在本发明的一较佳实施方式中，所述列管换热器的顶部两侧分别连通设置烟气入口和所述第一气体出口，所述列管换热器的底部设置冷凝水沉积斗，所述冷凝水沉积斗的底部设置所述第一液体出口。
14.在本发明的一较佳实施方式中，所述第一液体出口与水处理系统连通。
15.在本发明的一较佳实施方式中，流经所述第一烟气热交换通道的待消白烟气的温度为60℃～70℃，所述轴流风机产生的强制对流空气的温度为10℃。
16.在本发明的一较佳实施方式中，所述升温换热器采用汽气换热器，所述汽气换热器以外供高温蒸汽为热源。
17.在本发明的一较佳实施方式中，所述汽气换热器为翅片式换热器，翅片式换热器的壳程构成第二烟气热交换通道，翅片式换热器的管程构成热源通道，第二烟气热交换通道的入口与第一烟气热交换通道的出口连通，第二烟气热交换通道的出口与放散烟囱连通。
18.在本发明的一较佳实施方式中，热源通道的出口与水处理系统连通。
19.本发明的目的还可以这样实现，一种消白方法，包括以下步骤：
20.步骤a、待消白烟气进入动力风机，动力风机将待消白烟气加压后输送至机力冷凝器的列管换热器中；
21.步骤b、启动机力冷凝器的轴流风机，轴流风机吹动自然界空气形成强制对流空气，强制对流空气吹向列管换热器，冷却第一烟气热交换通道内的待消白烟气，待消白烟气降温并析出冷凝水，析出的冷凝水沉积后流出列管换热器；
22.步骤c、降温除湿之后的烟气进入到升温换热器，升温换热器加热升温流经的烟气；
23.步骤d、经过升温后的烟气进入放散烟囱，排出系统。
24.由上所述，本发明提供的一种烟气强制风冷消白系统及消白方法具有如下有益效
果：
25.本发明提供的烟气强制风冷消白系统及消白方法，将烟气进行冷凝除湿后再升温排放，利用强制风冷原理，机力冷凝器对烟气的冷凝温度以及升温换热器对烟气的加热排放温度可根据烟气参数和环境条件调整，排放时烟气相对湿度被降低至不饱和状态，排入大气中并无视觉白烟，在实现全年无可视白烟的情况下，最大限度的降低能耗；
26.本发明提供的烟气强制风冷消白系统中，机力冷凝器无需冷却水，而是充分利用环境空气，将其作为冷源对待消白的烟气进行降温冷凝，在回收冷凝水的同时，可将烟气含湿量降低25％左右，具有优异的节水节能特点；机力冷凝器靠常温空气与高温烟气进行热量交换，达到降低烟气温度的目的。常温空气能通过一台或者多台轴流风机鼓向列管换热器内，将高温烟气热量带走，机力鼓入冷风，风量可以根据需要控制，机力冷凝器有调节温度作用；机力冷凝器采用轴流风机产生强制对流空气冷却列管换热器的间接冷却方式，设备布置紧凑，可节省大量冷却水；通过对烟气冷凝降温使之析出冷凝水，有效降低烟气中的含湿量，从而确保升温后排放的烟气不会产生视觉白烟；
27.同时由于工业烟气中难免存在粉尘、so2及nox等污染物，烟气被降温析出的冷凝水中可以携带部分污染物，从而对烟气的净化起到一定的辅助作用；
28.本发明提供的烟气强制风冷消白系统，结构简单，消白效果明显，环保性好，占地和投资小，有利于推广使用。
附图说明
29.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
30.图1：为本发明的烟气强制风冷消白系统示意图。
31.图2：为本发明的机力冷凝器的主视图。
32.图3：为本发明的机力冷凝器的侧视图。
33.图4：为本发明的机力冷凝器的俯视图。
34.图5：为本发明的机力冷凝器管路连接示意图。
35.图中：
36.100、烟气强制风冷消白系统；
37.1、动力风机；
38.2、机力冷凝器；201、第一气体出口；202、第一液体出口；21、列管换热器；211、烟气入口；212、冷凝水沉积斗；22、轴流风机；
39.3、升温换热器；301、第二气体出口；302、第二液体出口；31、第二烟气热交换通道；32、热源通道；
40.4、放散烟囱；
41.5、水处理系统。
具体实施方式
42.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
43.在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方
式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
45.如图1至图5所示，本发明提供一种烟气强制风冷消白系统100，包括动力风机1，动力风机1的出口连通设置以自然界空气作为风冷源的机力冷凝器2，动力风机1用以将待消白烟气加压输送至机力冷凝器2；机力冷凝器2用以对流经的待消白烟气降温除湿，机力冷凝器2上设置第一气体出口201和第一液体出口202，机力冷凝器2对流经的待消白烟气的冷凝温度可根据烟气参数和环境条件调整；第一气体出口201连通设置升温换热器3，升温换热器3用以对经降温冷凝后烟气加热升温，升温换热器3上设置第二气体出口301和第二液体出口302；第二气体出口301连通设置放散烟囱4。升温换热器3的加热排放温度可根据烟气参数和环境条件调整。
46.本发明提供的烟气强制风冷消白系统，将烟气进行冷凝除湿后再升温排放，利用强制风冷原理，机力冷凝器对烟气的冷凝温度以及升温换热器对烟气的加热排放温度可根据烟气参数和环境条件调整，排放时烟气相对湿度被降低至不饱和状态，排入大气中并无视觉白烟，在实现全年无可视白烟的情况下，最大限度的降低能耗；本发明提供的烟气强制风冷消白系统中，机力冷凝器无需冷却水，而是充分利用环境空气，将其作为冷源对待消白的烟气进行降温冷凝，在回收冷凝水的同时，可将烟气含湿量降低25％左右，具有优异的节水节能特点；同时由于工业烟气中难免存在粉尘、so2及nox等污染物，烟气被降温析出的冷凝水中可以携带部分污染物，从而对烟气的净化起到一定的辅助作用；本发明提供的烟气强制风冷消白系统，结构简单，消白效果明显，环保性好，占地和投资小，有利于推广使用。
47.进一步，如图1、图2、图3和图4、图5所示，机力冷凝器2包括列管换热器21，列管换热器21的列管内腔构成第一烟气热交换通道，列管换热器21的至少一侧设置轴流风机22，轴流风机22用以产生强制对流空气冷却列管换热器21。在本发明的一具体实施例中，列管换热器21的两侧分别并联设置3台轴流风机22。轴流风机22的数量和功率根据实际需求确定，以达到根据需求调节空气量的目的。机力冷凝器是在自然空气冷却器的基础上，通过增加了轴流风机加速管道外表面空气的流通，达到瞬间冷却的效果。
48.在本实施方式中，如图1所示，列管换热器21的顶部两侧分别连通设置烟气入口211和第一气体出口201，列管换热器21的底部设置冷凝水沉积斗212，冷凝水沉积斗212的底部设置第一液体出口202。为便于集中处理和冷水回收，第一液体出口202与水处理系统5(可以是蓄水池等)连通。
49.在本实施方式中，流经第一烟气热交换通道的待消白烟气的温度为60℃～70℃，轴流风机22产生的强制对流空气的温度为10℃(环境温度-20℃～30℃，以10℃为宜)。在一具体实施例中，60℃待消白烟气在列管换热器21内快速通过，启动轴流风机22，产生10℃强制对流空气并将其吹向列管换热器21，由于环境空气与烟气存在50℃的温差，因此环境空气将烟气的部分热量带走，使得烟气温度降低，以烟气温降5℃为例，饱和烟气含湿量由60℃时的197.5(g水蒸气/nm3干气体)降低为55℃时的148.4(g水蒸气/nm3干气体)，由此每nm3干气体析出冷凝水49.1g，烟气的含湿量降低了25％左右，析出的冷凝水通过底部的第一液体出口202进入到水处理系统5集中处理。
50.机力冷凝器2是靠常温空气与高温烟气进行热量交换，达到降低烟气温度的目的。常温空气能通过一台或者多台轴流风机22(冷却风机)鼓向列管换热器21内，将高温烟气热量带走，由于是机力鼓入冷风，风量可以根据需要控制，所以机力冷凝器2有调节温度作用。机力冷凝器2采用轴流风机22产生强制对流空气冷却列管换热器21的间接冷却方式，设备布置紧凑，可节省大量冷却水。通过对烟气冷凝降温使之析出冷凝水，有效降低烟气中的含湿量，从而确保升温后排放的烟气不会产生视觉白烟。
51.进一步，升温换热器3采用汽气换热器，汽气换热器以外供高温蒸汽为热源。经升温换热器3升温排放的烟气相对含湿量不超过30％。汽气换热器能将烟气加热升温到50℃至75℃。
52.在本实施方式中，汽气换热器为翅片式换热器(现有技术)，汽气换热器也可以是普通的管壳式换热器；翅片式换热器在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。如图1所示，翅片式换热器的壳程构成第二烟气热交换通道31，翅片式换热器的管程构成热源通道32，第二烟气热交换通道31的入口与第一烟气热交换通道的出口(即第一气体出口201)连通，第二烟气热交换通道31的出口与放散烟囱4连通。在本发明的一具体实施例中，流经升温换热器3的外供高温蒸汽压力为0.4mpa左右，将烟气温度由入口的55℃加热至出口的70℃，70℃时饱和烟气含湿量为359(g水蒸气/nm3干气体)，因此经过升温之后烟气相对湿度为41％左右。
53.为便于集中处理和冷水回收，热源通道32的出口与水处理系统5连通。
54.本发明提供一种使用烟气强制风冷消白系统的消白方法，包括以下步骤：
55.步骤a、待消白烟气进入动力风机1，动力风机1将待消白烟气加压后输送至机力冷凝器2的列管换热器21中；
56.具体地，待消白烟气(饱和烟气)汇总后进入本系统，首先进入的是动力风机1，待消白烟气的温度约为60℃，含湿量为197.5(g水蒸气/n干气体)，动力风机1将待消白烟气加压后输送至后续设施中(机力冷凝器2的列管换热器21)；
57.步骤b、启动机力冷凝器的轴流风机22，轴流风机22吹动自然界空气形成强制对流空气，强制对流空气吹向列管换热器21，冷却第一烟气热交换通道内的待消白烟气，待消白烟气降温并析出冷凝水，析出的冷凝水沉积后流出列管换热器21；
58.具体地，60℃的待消白烟气在列管换热器21内快速通过，启动轴流风机22(启动的数量根据实际需求确定)，产生10℃强制对流空气并将其吹向列管换热器21，由于环境空气与烟气存在50℃的温差，因此环境空气将烟气的部分热量带走，使得烟气温度降低，以烟气温降5℃为例，饱和烟气含湿量由60℃时的197.5(g水蒸气/nm3干气体)降低为55℃时的
148.4(g水蒸气/nm3干气体)，由此每nm3干气体析出冷凝水49.1g，烟气的含湿量降低了25％左右，析出的冷凝水通过底部的第一液体出口202进入到水处理系统5集中处理。
59.采用机力冷凝器2为烟气降温冷凝，烟气在列管换热器21的列管(第一烟气热交换通道)内流动，外界冷空气在轴流风机22的强制作用下，迅速从列管换热器21外壁冲刷通过，通过空气与烟气的间接换热带走烟气热量，同时降低烟气的温度和含湿量，机力冷凝器以自然界空气作为冷源，无需额外的冷却水，具有很高的节能意义；轴流风机22为列管换热器21提供冷源，轴流风机22设计为多台并联形式，可以根据消白烟气参数、环境冷空气参数等的变化选择风机的工作数量，烟气冷凝后温度可实现40℃至60℃可调，从而进一步达到节能的效果；
60.步骤c、降温除湿之后的烟气进入到升温换热器3，升温换热器3加热升温流经的烟气；
61.具体地，降温除湿之后的烟气进入第二烟气热交换通道31(翅片式换热器的壳程)，外供高温蒸汽进入热源通道32(翅片式换热器的管程)，流经升温换热器3的外供高温蒸汽压力为0.4mpa左右，将烟气温度由入口的55℃加热至出口的70℃，70℃时饱和烟气含湿量为359(g水蒸气/nm3干气体)，因此经过升温之后烟气相对湿度为41％左右，达到降低烟气相对湿度后排放的目的。烟气升温后温度可实现50℃至75℃可调，满足全年无视觉可见白烟并降低能耗。
62.步骤d、经过升温后的烟气进入放散烟囱，排出系统。
63.经过升温后的烟气相对湿度远远未达饱和，排入大气中并无视觉白烟。
64.由上所述，本发明提供的一种烟气强制风冷消白系统及消白方法具有如下有益效果：
65.本发明提供的烟气强制风冷消白系统及消白方法，将烟气进行冷凝除湿后再升温排放，利用强制风冷原理，机力冷凝器对烟气的冷凝温度以及升温换热器对烟气的加热排放温度可根据烟气参数和环境条件调整，排放时烟气相对湿度被降低至不饱和状态，排入大气中并无视觉白烟，在实现全年无可视白烟的情况下，最大限度的降低能耗；
66.本发明提供的烟气强制风冷消白系统中，机力冷凝器无需冷却水，而是充分利用环境空气，将其作为冷源对待消白的烟气进行降温冷凝，在回收冷凝水的同时，可将烟气含湿量降低25％左右，具有优异的节水节能特点；机力冷凝器靠常温空气与高温烟气进行热量交换，达到降低烟气温度的目的。常温空气能通过一台或者多台轴流风机鼓向列管换热器内，将高温烟气热量带走，机力鼓入冷风，风量可以根据需要控制，机力冷凝器有调节温度作用；机力冷凝器采用轴流风机产生强制对流空气冷却列管换热器的间接冷却方式，设备布置紧凑，可节省大量冷却水；通过对烟气冷凝降温使之析出冷凝水，有效降低烟气中的含湿量，从而确保升温后排放的烟气不会产生视觉白烟；
67.同时由于工业烟气中难免存在粉尘、so2及nox等污染物，烟气被降温析出的冷凝水中可以携带部分污染物，从而对烟气的净化起到一定的辅助作用；
68.本发明提供的烟气强制风冷消白系统，结构简单，消白效果明显，环保性好，占地和投资小，有利于推广使用。
69.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均
应属于本发明保护的范围。