專利名稱：一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離提取煙氣中二氧化硫(SO2、分子量64)等氣體，利用煙氣處理加熱水，生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置。
電力工業(yè)是造成SO2污染和酸雨的主要行業(yè)，SO2的大量排放導(dǎo)致中國城市的空氣污染十分嚴(yán)重。SO2排放造成了嚴(yán)重的酸雨污染和生態(tài)損害，因而其環(huán)境影響受到了極大關(guān)注。世界銀行的一份報告《碧水藍(lán)天——展望21世紀(jì)的中國環(huán)境》估算了中國大氣污染和水污染對環(huán)境的影響。根據(jù)支付意愿價值法估算，中國目前(1995)大氣和水污染的損失約占GDP的8％；若采用人力資本估值法，其損失相當(dāng)于GDP的3.5％。隨著SO2排放量的增加，所導(dǎo)致的損失成本迅速增加。根據(jù)有關(guān)研究，1995年我國由于酸雨和SO2污染造成農(nóng)作物、森林和人體健康等方面的經(jīng)濟(jì)損失為1100多億元，已接近當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的2.0％，成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素。因此，對SO2排放的控制已勢在必行。
由于對排放到大氣中的二氧化硫(SO2、分子量64)，環(huán)境監(jiān)控不斷加強(qiáng)，所以為從煙氣中除去這些氣體，開發(fā)更有效和更經(jīng)濟(jì)的裝置的工作一直繼續(xù)著。特別是在燃煤發(fā)電廠中，施加了不少限制，這些限制總是要求提高煙氣中除去二氧化硫(SO2、分子量64)的效能。
煙氣二氧化硫(SO2、分子量64)除去系統(tǒng)一般分為(a)干式洗滌系統(tǒng)和(b)濕式洗滌系統(tǒng)，干式洗滌系統(tǒng)中，試劑的溶液或漿液被噴撒在熱煙氣中，使其水分被蒸發(fā)，然后收集相當(dāng)干的有利于處理的副產(chǎn)品；在濕式洗滌系統(tǒng)中，使試劑例如堿試劑或堿土試劑的溶液或漿液與氣體接觸，然后收集和處理濕淤泥。
干式洗滌系統(tǒng)一般又分為兩類。一類是干式噴射裝置或垂直反應(yīng)器，在這種裝置中吸附劑被噴撒在含二氧化硫(SO2、分子量64)的煙氣流中，在接觸之前可選擇地除去飛灰。另一類是干吸附劑噴射法，其中，在可能含有催化劑的吸附劑被噴射在穿過氣體的水平輸送管道中，然后在排放大氣之前除去氣體中的干的固體反應(yīng)物和過量的吸附劑。垂直反應(yīng)器型的干式系統(tǒng)主要適合用在二氧化硫(SO2、分子量64)含量低的氣體，可以得到較高的二氧化硫(SO2、分子量64)除去百分?jǐn)?shù)，而用干吸附劑噴射型的干式系統(tǒng)，一般從氣體中除去二氧化硫(SO2、分子量64)的百分?jǐn)?shù)比較低。因此，目前公知的煙氣脫硫技術(shù)均是化學(xué)法，費(fèi)用均較高，處理難度都較大，對于煙氣的資源化，減少二次污染都有一定的難度。
本發(fā)明的目的是提供一種將鍋爐煙氣中的二氧化硫(SO2、分子量64)、二氧化碳(CO2、44)、水蒸汽(H2O、分子量18)及廢熱資源化的裝置和方法，此裝置和方法是利用化學(xué)法實現(xiàn)煙氣的凈化，利用煙氣中各種氣體密度不同的特點(diǎn)，用物理法實現(xiàn)各種氣體的分離提取，使其資源化的方法。
本系統(tǒng)是通過如下方法實現(xiàn)的一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置，由煙道、擴(kuò)容腔體、引風(fēng)機(jī)、煙囪、加熱器、水泵、氣體提取裝置、水池等裝置連接組成。一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法是利用化學(xué)法實現(xiàn)煙氣的凈化，利用煙氣中水蒸汽(H2O、分子量18)放熱冷凝，及各種氣體密度不同的特點(diǎn)，用物理法實現(xiàn)煙氣脫水和各種氣體分離提取，使其資源化；此裝置是在除塵器后的鍋爐煙道上連接內(nèi)置熱管換熱器的腔體，熱管換熱器帶有清灰裝置；熱管換熱器的腔體出口，連接另一擴(kuò)容腔體，擴(kuò)容腔體有足夠的截面積和容積；擴(kuò)容腔體底部有清灰沖洗布水管裝置，擴(kuò)容腔體底部有匯水槽，匯水槽與沉淀池連接；煙氣從熱管換熱器腔體進(jìn)入與之連接的擴(kuò)容腔體前部，從擴(kuò)容腔體的頂部開口排出；擴(kuò)容腔體內(nèi)安裝有煙氣加熱器，煙氣加熱器上安裝有不凝性氣體排放裝置和縱向布置的熱虹吸管和下水管道，與上置蒸發(fā)器連接，蒸發(fā)器頂部連接有排汽管道，煙氣加熱器連接有排水管，原水給水管與煙氣加熱器連接；在煙氣加熱器之后安裝有收水器；沉淀池頂部與擴(kuò)容腔體之間連接有氣壓平衡管道，沉淀池上連接有泥漿泵和脫水裝置，沉淀池連接有水泵，水泵與擴(kuò)容腔體底部清灰裝置和水過濾裝置連接，水過濾裝置與煙氣加熱器頂部清灰裝置和煙氣加熱器配水給水裝置連接；在匯水槽與沉淀池連接的管道上，安裝有節(jié)流裝置與倒U形管一端連接，倒U形管的另一端置于集氣槽底部最低處；擴(kuò)容腔體集氣槽內(nèi)，安裝有提取氣體裝置，提取氣體裝置的外泄廢氣通過排氣裝置排到擴(kuò)容腔體內(nèi)；擴(kuò)容腔體頂部的煙氣排出管與引風(fēng)機(jī)、熱管換熱器連接，熱管換熱器的吸熱裝置與熱管換熱器的放熱裝置通過管道連接，熱管換熱器腔體與煙道、煙囪連接；整套裝置具有耐腐蝕、保溫、密封特性。
裝置系統(tǒng)是利用煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)、氧氣(O2、分子量32)、氮?dú)?N2、分子量28)、二氧化硫(SO2、分子量64)、三氧化硫(SO3、分子量80)氣體、一氧化氮(NO、分子量30)、二氧化氮(NO2、分子量44)氣體、氯化氫(HCl、分子量36.5)氣體和二氧化碳(CO2、44)等氣體的化學(xué)特性通過對煙氣的換熱降溫使煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)放熱冷凝，結(jié)露霧化，吸收煙氣中的酸性氣體形成酸溶液，酸溶液與煙氣中的堿性粉塵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成酸鹽混合溶液，回收酸性冷凝水并縮小煙氣體積；利用煙氣中各種氣體密度不同的特點(diǎn)，通過擴(kuò)容降低煙氣的流速，使煙氣中的粉塵沉降，各種氣體自然分層，通過安裝于各氣層中的漂浮取氣裝置，用物理法實現(xiàn)煙氣中各種氣體的分離提取，將煙氣除塵、凈化，使其資源化。
熱管換熱器為重力式自然循環(huán)熱管裝置，熱管裝置吸熱端在下，放熱端在上，熱管換熱器的吸熱裝置與熱管換熱器的放熱裝置通過垂直或可使液體自流的管道連接。
擴(kuò)容腔體可為六面體結(jié)構(gòu)，熱管換熱器腔體的底與擴(kuò)容腔體的底為同一連續(xù)傾斜底面，擴(kuò)容腔體底面為從高到底以一定的斜度延伸的平面，擴(kuò)容腔體的底部有沿坡度方向的，平行于坡面的波紋溝槽，腔體的壁面均為防腐耐酸材料制作，擴(kuò)容腔體底面從高到低以次布置有清灰沖洗布水管裝置，匯水槽，集氣槽。清灰裝置沖洗水布水管，自排煙氣腔體的底部的高端沿擴(kuò)容腔體底部流下，匯入擴(kuò)容腔體底部后端處的匯水槽，匯水槽有一定斜度，通過置于匯水槽終端底部的管道引出，與沉淀池連接；集氣槽在擴(kuò)容腔體末端，匯水槽在其上游，兩槽之間有倒U形管連接集氣槽底部和匯水槽節(jié)流裝置；煙氣從擴(kuò)容腔體底的前部熱管換熱器腔體的下端進(jìn)入，從擴(kuò)容腔體頂?shù)奈捕斯芸谂懦觯礋煔膺M(jìn)、出口走向為對角布置。
煙氣加熱器為平行六面體結(jié)構(gòu)，煙氣加熱器的頂部出水口連接傾斜管道，傾斜管道上面管口連接安裝不凝性氣體排放裝置，傾斜管道連接縱向布置的熱虹吸管，熱虹吸管上端出口連接上置蒸發(fā)器，蒸發(fā)器底部連接有下水管道與煙氣加熱器的底部進(jìn)水管連接，蒸發(fā)器頂部連接有排汽管道，煙氣加熱器進(jìn)水管與出水管為對角線等流徑布置，煙氣加熱器的頂部安裝有清灰裝置；煙氣加熱器的橫向截面為矩形結(jié)構(gòu)，縱向截面為平行四邊形結(jié)構(gòu)，煙氣加熱器的底部與腔體的底部平行一致，上頂部和腔體的頂部蓋板平面逐步順延，寬度逐漸增加，形成煙氣匯集腔，煙氣加熱器有足夠的表面積，耐腐蝕，表層為電絕緣材料，中間為導(dǎo)體，內(nèi)表層為電絕緣材料，即為三層結(jié)構(gòu)，中間為導(dǎo)體，兩側(cè)為絕緣體，煙氣加熱器的導(dǎo)體部分通過絕緣導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極連接，直流電源的正極通過耐腐蝕電極和水溶液與煙氣加熱器構(gòu)成回路，此裝置可為金屬通過鍍膜噴涂、電泳、金屬表面電高頻加熱氧化、等離子體鍍膜等工藝加工處理的金屬鍍絕緣材料，或是經(jīng)過特殊工藝處理的表層為電絕緣材料，中間為導(dǎo)體，內(nèi)表層為電絕緣材料的玻璃或陶瓷材料。
收水器安裝在煙氣加熱器之后，收水器可以是常規(guī)的，也可以是特別給水預(yù)熱收水器，給水管連接給水預(yù)熱收水器，給水預(yù)熱收水器出水管與煙氣加熱器連接，給水預(yù)熱收水器之后可安裝常規(guī)收水器；經(jīng)過酸度調(diào)整的原水通過管道連接水冷預(yù)熱收水器。
沉淀池連接有灰漿泵，灰漿泵連接灰漿脫水裝置，沉淀池與灰漿脫水裝置之間連接有回水管道，沉淀池連接有水泵，水泵出口分別連接擴(kuò)容腔體底部清灰裝置和水過濾裝置。
灰水過濾裝置分別與煙氣加熱器頂部清灰裝置和煙氣加熱器配水裝置連接；灰水過濾后分兩路供出，沉淀池一路進(jìn)入加熱器噴淋清洗布水管道；另一路通過管道進(jìn)入水處理原水池，經(jīng)沉淀過濾后泵入煙氣加熱器。
提取氣體裝置安裝在擴(kuò)容腔體壁上和集氣槽內(nèi)，提取氣體裝置為氣浮式取氣裝置，取氣裝置的管道上安裝有取氣風(fēng)機(jī)，通過管道與氣體深加工系統(tǒng)連接，深加工裝置的排氣通過負(fù)壓抽氣風(fēng)機(jī)將氣體排到腔體裝置中，取氣口內(nèi)置氣浮子式取氣器，根據(jù)需要從低到高依次可布置至少一個取氣口內(nèi)置氣浮子式取氣器。
清灰裝置安裝在熱管換熱器和煙氣加熱器的頂部，用水或水蒸汽(H2O、分子量18)沖洗熱管換熱器和煙氣加熱器的表面，清灰裝置具有耐腐蝕特性。
將鍋爐煙氣經(jīng)過除塵器后，引入內(nèi)置熱管換熱器吸熱裝置的一腔體內(nèi)，熱管吸熱裝置換熱器上有水噴淋清灰或水蒸汽(H2O、分子量18)吹射清灰裝置。熱管換熱器的放熱端通過管道與煙氣排出管道換熱腔體煙氣加熱腔連接，此熱管換熱器為重力式自流循環(huán)裝置。鍋爐煙氣經(jīng)熱管換熱器腔體后，進(jìn)入另一為地下結(jié)構(gòu)或是半地下結(jié)構(gòu)或是地上結(jié)構(gòu)的擴(kuò)容腔體內(nèi)，擴(kuò)容腔體均為防腐耐酸材料制作。腔體池的底部為從高到底以一定的斜度延伸的有平行于坡面的波紋溝槽的斜底面，煙氣從擴(kuò)容腔體底部高端進(jìn)入，從擴(kuò)容腔體頂部尾端排出，即煙氣進(jìn)出口走向為對角布置。沖洗水布水管自排煙氣腔體的底部的高端池壁沿底部的凹形槽流下，以實現(xiàn)沖灰。
腔體內(nèi)置有煙氣加熱器，煙氣加熱器底部給水，頂部出水，為平行六面立方體結(jié)構(gòu)。煙氣加熱器有足夠的表面積，耐腐蝕，表層為電絕緣材料，中間為導(dǎo)體，內(nèi)表層為電絕緣材料，即為三層結(jié)構(gòu)，中間為導(dǎo)體，兩側(cè)為絕緣體。煙氣加熱器的頂部出水口有一傾斜管道，不凝性氣體排放裝置安裝于此處，有熱虹吸管將水送達(dá)到有一定高度的上置式蒸發(fā)器上，蒸發(fā)器底部連接有下降管與加熱器的進(jìn)水管連接，調(diào)整酸度后的給水，通過管道輸入安置于煙氣加熱器之后的水冷預(yù)熱收水器內(nèi)，加熱的水給入煙氣加熱器補(bǔ)水管。水冷預(yù)熱收水器之后安裝有常規(guī)收水器。在煙氣加熱器的最低處連接有通過閥門控制的排污管道，靠系統(tǒng)內(nèi)部的壓力實現(xiàn)對下游的蒸餾脫鹽水處理裝置的供水。煙氣加熱器進(jìn)水管與出水管為對角線等流徑結(jié)構(gòu)。換熱器的頂部有用于沖洗換熱器的霧化噴淋布水器，池的底部有沿坡度方向的布水波浪槽，距池壁的一定距離有匯水槽，匯水槽有一定斜度，匯集的灰水通過置于槽底部的管道引出，與沉淀池連接，在匯水槽節(jié)流管道壁上有一倒U形管接出，置于匯水槽下游的集氣槽最低處，通過其流速產(chǎn)生的負(fù)壓，抽取集氣槽底部的氣體。集氣槽下部安置有在薄壁體輕堅韌的密閉容器內(nèi)充入氫氣或氦氣的氣浮式取氣裝置，在集氣槽的上部安裝有另一氣浮式取氣裝置，取氣裝置的管道上安裝有取氣風(fēng)機(jī)，通過管道與氣體深加工系統(tǒng)連接。深加工裝置的排氣通過負(fù)壓抽氣風(fēng)機(jī)將氣體排到擴(kuò)容腔體裝置中。沉淀池底部管道連接有泥漿泵，泥漿通過泥漿濃縮干燥裝置實現(xiàn)水、漿的分離。泥漿通過輸送裝置輸入灰處理系統(tǒng)，分離析出的清水回流沉淀。沉淀池溢出的水進(jìn)入清水池，通過水泵分兩路供出，一路通過閥門控制進(jìn)入腔體裝置底部的灰水沖洗裝置，另一路進(jìn)入過濾器，過濾后分兩路供出，一路進(jìn)入加熱器噴淋清洗布水管道；另一路通過管道進(jìn)入蒸餾水處理原水池調(diào)整原水酸度。氣壓平衡裝置通過管道與沉淀池的頂部排氣口和擴(kuò)容腔體連接，實現(xiàn)對封閉沉淀池溢出氣體的吸收循環(huán)。煙氣加熱器的導(dǎo)體部分通過絕緣導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極連接，直流電源的正極通過耐腐蝕電極與池的底部及煙氣加熱器連接，形成靜電防垢除塵電路。在煙氣加熱器的末端安裝有收水器，以收取煙氣中的水滴。在擴(kuò)容腔體的上頂尾部，有煙氣排出口，煙氣通過引風(fēng)機(jī)將風(fēng)引出送達(dá)熱管換熱器，將煙氣加熱升溫，通過煙道排出。煙氣加熱器的縱向截面為平行四邊形結(jié)構(gòu)，煙氣加熱器的底部與擴(kuò)容腔體的底部平行一致，煙氣加熱器的上頂部和擴(kuò)容腔體的頂部蓋板平面逐步分離，寬度逐步增加，形成煙氣匯集腔。
擴(kuò)容腔體從低到高依次布置有二氧化硫(SO2、分子量64)、二氧化碳(CO2、44)和煙氣排氣口，排出的煙氣通過引風(fēng)機(jī)鼓入熱管煙氣加熱器加熱，進(jìn)入煙囪排放。煙氣排放口置于池的上頂部一角，煙氣進(jìn)氣口對角置池的底部進(jìn)氣口，池有足夠的深度、足夠的截面積和足夠的容積，使煙氣有較低的流速，便于煙氣根據(jù)比重自動分層。噴淋器將水噴淋到換熱器的上部，從池底的匯水槽匯入?yún)R水管排放。
經(jīng)過除塵器除塵的煙氣，溫度較高，屬于粉塵、二氧化碳(CO2、44)、二氧化硫(SO2、分子量64)、氧氣(O2、分子量32)、氮?dú)?N2、分子量28)、一氧化碳(CO、分子量28)、二氧化氮(NO2、分子量44)、水蒸汽(H2O、分子量18)等氣體的混合氣體，氣體在煙道中流速較快，屬于紊流狀態(tài)，將高溫的煙氣引入有足夠深度、截面積和容積的煙氣擴(kuò)容器，在擴(kuò)容器內(nèi)煙氣的流速迅速下降，并根據(jù)密度的不同自動分層，比重大的二氧化硫(SO2、分子量64)、三氧化硫(SO3、分子量80)、二氧化氮(NO2、分子量44)等氣體沉于池的底部，而比重較輕的一氧化氮(NO、分子量30)、氯化氫(HCl、分子量36.5)、氮?dú)?N2、分子量28)、一氧化碳(CO、分子量28)、水蒸汽(H2O、分子量18)等氣體漂于煙氣的頂部，二氧化碳(CO2、44)置于容器煙氣的中層，由于煙氣進(jìn)氣口置于容器的底部排放，而比重較大的粉塵在降低了流速的容器中，自然沉降，也沉于池的底部，上部的噴淋裝置將水噴淋于換熱器及腔體內(nèi)以水霧形式噴入，吸收了煙氣中的熱量，溫度升高。水霧將煙氣中的可溶性氣體溶解吸收，并和煙氣中的顯堿性的粉塵和煙氣中的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)和煙氣的大部分熱量通過置于腔體內(nèi)的換熱器吸收并通過熱虹吸自循環(huán)方式在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽又作為下一級換熱器的水蒸汽，實現(xiàn)多效蒸發(fā)。放熱的煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)冷凝，順著換熱器壁下流，與噴淋的水匯合，由于裝置安裝有靜電防結(jié)垢裝置使得換熱器表層感應(yīng)出正電荷，煙氣在電場的作用下，粉塵吸附于換熱器表面，隨水流下，并沿著池底斜坡，匯集于匯水槽內(nèi)，進(jìn)入沉淀池將煙氣中回收的粉塵收集，由于煙氣在擴(kuò)容器內(nèi)流速慢，被冷卻體積收縮，而水蒸汽(H2O、分子量18)冷凝，使的煙氣體積大大縮小，加之噴淋的水顯酸性，而煙氣中的粉塵顯堿性，在具有大的接觸面積條件下，使的煙氣中的二氧化硫(SO2、分子量64)、三氧化硫(SO3、分子量80)、氯化氫(HCl、分子量36.5)等氣體均溶于水中，并和煙氣中的堿性的粉塵發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)辂}或酸，成為飽和的酸性氣體的飽和溶液。此水經(jīng)沉淀過濾后泵入原水處理設(shè)備作為煙氣加熱器的補(bǔ)水使用。未溶解的二氧化硫(SO2、分子量64)、二氧化碳(CO2、44)、氮?dú)?N2、分子量28)、氧氣(O2、分子量32)、一氧化碳(CO、分子量28)及水蒸汽(H2O、分子量18)通過各自比重的不同自然分層，底部的二氧化硫(SO2、分子量64)匯于低于池底的集氣槽內(nèi)，集氣槽內(nèi)安置有取氣管，取氣管口通過氣球式浮子與取氣管連接，使取氣管口置于二氧化硫(SO2、分子量64)氣體內(nèi)，在二氧化硫(SO2、分子量64)氣體之上有和二氧化碳(CO2、44)氣體密度對應(yīng)的二氧化碳(CO2、44)取氣管，置于二氧化碳(CO2、44)氣層內(nèi)，在池的頂部，安裝有煙氣排氣口，排出的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)鼓入煙氣加熱熱管式加熱器或蒸汽加熱器，將煙氣提溫，排出。二氧化硫(SO2、分子量64)作為原料，根據(jù)工藝的不同與常規(guī)的二氧化硫(SO2、分子量64)處理裝置連接。二氧化碳(CO2、44)氣體與常規(guī)的二氧化碳(CO2、44)氣體處理裝置連接利用。溢出的二氧化硫(SO2、分子量64)和二氧化碳(CO2、44)氣體通過收集管道重新置于煙氣的進(jìn)氣口處，進(jìn)行重新分層。
此方法可以非常簡單的沒有任何公害的實現(xiàn)煙氣的資源化，解決煙氣脫硫這一困擾世界的難題，同時充分回收了煙氣中的能量，通過對廢水如城市污水的蒸發(fā)，制取電廠所需循環(huán)水及鍋爐補(bǔ)水，而所收集的灰可根據(jù)不同電廠的情況或者直接排放或者煅燒處理，使之實現(xiàn)無毒化。此系統(tǒng)利用煙氣的物理特性，不添加任何化學(xué)成份，利用自身的熱量將水蒸發(fā)，將煙氣的有害成份資源化，用最簡單的方法實現(xiàn)了煙氣的脫硫，二氧化碳(CO2、44)的提純，廢熱的再利用，廢水的蒸餾脫鹽，危險灰塵的再處理等一系列工作，代表了清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向，意義重大。
下面結(jié)合附圖
和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖中1鍋爐煙道、2除塵器、3熱管換熱腔體、4換熱器噴淋清洗裝置、5熱管吸熱換熱器、6靜電防結(jié)垢直流電源、7接地裝置、8擴(kuò)容腔體底部沖灰器、9酸性清水管、10除塵器排灰管、11擴(kuò)容腔體、12過濾器、13飛灰混合器、14灰輸送裝置、15濾灰倉、16濾水器、17、匯水池、18泥漿輸送管、19濾水回水管、20酸性水進(jìn)水管、21沖灰水管、22水泵、23澄清水池、24接地電極、25澄清水池排灰管、26沉淀水池溢水管、27沉淀水池、28氣壓平衡管、29換熱器排水管、30灰水排水管、31抽氣節(jié)流器、32匯水槽、33倒U形抽氣排水管、34二氧化硫(SO2、分子量64)集氣槽、35彈縮取氣管、36二氧化硫氣浮式取氣裝置、37二氧化硫(SO2、分子量64)氣體處理裝置、38溢出氣體排風(fēng)機(jī)、39引風(fēng)機(jī)、40二氧化碳(CO2、44)氣浮式取氣裝置、41預(yù)熱收水器、42常規(guī)收水器、43煙氣排管、44二氧化碳(CO2、44)處理裝置、45煙氣引風(fēng)機(jī)、46熱管放熱換熱器、47加熱器給水管、48加熱器噴淋清灰器、49煙氣換熱冷凝器、50煙囪、51熱管連接管、52給水配水池、53原水進(jìn)水管、54酸性水進(jìn)水管、55酸性水輸出管、56蒸發(fā)器落水管、57蒸發(fā)器、58不凝性氣體排氣器、59蒸汽控制閥、60蒸汽輸出管、61熱虹吸管鍋爐燃燒排出的煙氣通過鍋爐煙道1、除塵器2除塵后進(jìn)入到設(shè)有換熱器噴淋清洗裝置4的熱管吸熱換熱器5吸熱，降低煙氣的溫度，縮小煙氣的體積，使煙氣降低流速，換熱器噴淋清洗裝置4噴淋出的水清理熱管吸熱換熱器5上的粉塵，使熱管保持清潔和高換熱效率，換熱器噴淋清洗裝置4噴出的可以是水，可以是高壓蒸汽。煙氣放熱后，密度增加，下沉，沉積的飛灰經(jīng)沖水裝置沖洗，進(jìn)入到擴(kuò)容腔體11內(nèi)，煙氣通過布?xì)庋b置，根據(jù)氣體自身密度的不同在擴(kuò)容腔體11內(nèi)分層，比重輕的水蒸汽(H2O、分子量18)、氮?dú)?N2、分子量28)、氧氣(O2、分子量32)、一氧化氮(NO、分子量30)等氣體在腔體內(nèi)的上部，二氧化碳(CO2、44)、氯化氫(HCl、分子量36.5)氣體置于腔體氣體的中部，二氧化硫(SO2、分子量64)、三氧化硫(SO3、分子量80)、二氧化氮(NO2、分子量44)等置于腔體的下底部。安置于煙氣加熱器49上部的加熱器噴淋清灰器48噴出的水，將換熱器清洗，同時形成水霧和煙氣充分換熱，吸收煙氣中其它氣體的熱焓變成水蒸汽(H2O、分子量18)上升，水滴溶解煙氣中的易溶氯化氫(HCl、分子量36.5)氣體、一氧化氮(NO、分子量30)氣體、二氧化氮(NO2、分子量44)氣體、三氧化硫(SO3、分子量80)等氣體，提高水蒸汽(H2O、分子量18)的結(jié)露點(diǎn)，與煙氣加熱器49內(nèi)的水形成足夠的溫差，冷凝水沿管壁下流，將煙氣中的酸性氣體進(jìn)行洗滌，而灰塵在被水珠及有帶有靜電的換熱器吸附隨水被擴(kuò)容腔體底部灰槽沖灰器8沖下進(jìn)入到灰水槽32內(nèi)匯集。而二氧化硫(SO2、分子量64)、二氧化碳(CO2、44)及其它的煙氣，自動分層，根據(jù)比重密度的不同，象雞尾酒那樣分層，通過預(yù)熱收水器41后，濾除了其中的水滴，進(jìn)入到擴(kuò)容腔體11煙氣分層區(qū)，比重較輕的煙氣在表層，經(jīng)煙氣引風(fēng)機(jī)45排出，進(jìn)入到熱管放熱換熱器46的放熱端加熱通過煙囪50排出。底部的二氧化硫(SO2、分子量64)通過漂浮二氧化硫(SO2、分子量64)取氣器36上的彈縮取氣管35經(jīng)引風(fēng)機(jī)抽出，進(jìn)入到二氧化硫(SO2、分子量64)氣體處理裝置37中，二氧化硫(SO2、分子量64)氣浮式取氣裝置36是根據(jù)不同煙氣的密度不同，浮于煙氣之中，它的取氣口置于氣浮式排氣裝置的下部，可確保二氧化硫(SO2、分子量64)的排氣純度。二氧化碳(CO2、44)氣浮式取氣裝置40也是根據(jù)比重置于二氧化碳(CO2、44)之中，二氧化碳(CO2、44)氣浮式取氣裝置40的取氣口在起浮式取氣器的下部。三氧化硫(SO3、分子量80)氣體由于比重最重，將匯集于集氣槽的最下部，通過匯水管的抽氣節(jié)流器31上的倒U形抽氣排水管33，將其內(nèi)部的水或三氧化硫(SO3、分子量80)氣體抽取，排出，在抽氣過程中，也有二氧化硫(SO2、分子量64)氣體被抽出，此水氣混合物進(jìn)入到沉淀水池27中，灰水中灰的堿性成份和水中的酸反應(yīng)形成鹽，溶于水中，而飽和的二氧化硫(SO2、分子量64)等酸性氣體將在沉淀池內(nèi)溢出，充滿密閉容器的上部，通過氣壓平衡管28排到擴(kuò)容腔體11內(nèi)。
灰漿通過沉淀水池27上的灰漿泵抽出，到達(dá)灰水分離裝置15、16、17脫水，水經(jīng)過回水管19溢流到澄清水池23，脫水的灰通過灰輸送裝置14與鍋爐排灰混合進(jìn)入到鍋爐排灰處理裝置中。由于二惡英不溶于水，也沉到灰中，隨著灰共同被輸入到灰處理裝置中。而從沉淀池溢出的水進(jìn)入到澄清水池23，分兩路供出，一路進(jìn)入過濾器12，形成酸性特點(diǎn)的水，進(jìn)入到酸性清水管9中，作為噴淋清灰水和配水池補(bǔ)水；另一路通過閥門和沖灰水管21進(jìn)入到擴(kuò)容腔體底部灰槽沖灰器8中。二氧化硫(SO2、分子量64)氣體和二氧化碳(CO2、44)氣體，經(jīng)處理裝置溢出，通過泵38抽出進(jìn)入到分層腔體內(nèi)，實現(xiàn)氣體的再次分離，而經(jīng)過配水的酸性水補(bǔ)入到煙氣加熱器49中，可以防止在冷凝器內(nèi)壁上的水垢的生成。蒸發(fā)器產(chǎn)生的水蒸汽(H2O、分子量18)引入下游的蒸餾脫鹽裝置。換熱器的排水進(jìn)入到下游的補(bǔ)水裝置，最終濃縮后排放。
權(quán)利要求
1.一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置，由煙道、擴(kuò)容腔體、引風(fēng)機(jī)、煙囪、加熱器、水泵、氣體提取裝置、水池等裝置連接組成，其特征是一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法是利用化學(xué)法實現(xiàn)煙氣的凈化，利用煙氣中水蒸汽(H2O、分子量18)放熱冷凝，及各種氣體密度不同的特點(diǎn)，用物理法實現(xiàn)煙氣脫水和各種氣體分離提取，使其資源化；此裝置是在除塵器后的鍋爐煙道上連接內(nèi)置熱管換熱器的腔體，熱管換熱器帶有清灰裝置；熱管換熱器的腔體出口，連接另一擴(kuò)容腔體，擴(kuò)容腔體有足夠的深度、足夠的截面積和容積；擴(kuò)容腔體底部有清灰沖洗布水管裝置，擴(kuò)容腔體底部有匯水槽，匯水槽與沉淀池連接；煙氣從熱管換熱器腔體進(jìn)入與之連接的擴(kuò)容腔體前部，從擴(kuò)容腔體的頂部開口排出；擴(kuò)容腔體內(nèi)安裝有煙氣加熱器，煙氣加熱器上安裝有不凝性氣體排放裝置和縱向布置的熱虹吸管和下水管道，與上置蒸發(fā)器連接，蒸發(fā)器頂部連接有排汽管道，煙氣加熱器連接有排水管，原水給水管與煙氣加熱器連接；在煙氣加熱器之后安裝有收水器；在匯水槽與沉淀池連接的管道上，安裝有節(jié)流裝置與倒U形管一端連接，倒U形管的另一端置于集氣槽底部最低處；沉淀池頂部與擴(kuò)容腔體之間連接有氣壓平衡管道，沉淀池上連接有泥漿泵和脫水裝置，沉淀池連接有水泵，水泵與擴(kuò)容腔體底部清灰裝置和水過濾裝置連接，水過濾裝置與清灰裝置和煙氣加熱器配水給水裝置連接；擴(kuò)容腔體集氣槽內(nèi)，安裝有提取氣體裝置，提取氣體裝置的外泄廢氣通過排氣裝置排到擴(kuò)容腔體內(nèi)；擴(kuò)容腔體頂部的煙氣排出管與引風(fēng)機(jī)、熱管換熱器連接，熱管換熱器的吸熱裝置與熱管換熱器的放熱裝置通過管道連接，熱管換熱器腔體與煙道、煙囪連接；整套裝置具有耐腐蝕、保溫、密封特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置，其特征是裝置系統(tǒng)是利用煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)、氧氣(O2、分子量32)、氮?dú)?N2、分子量28)、二氧化硫(SO2、分子量64)、三氧化硫(SO3、分子量80)氣體、一氧化氮(NO、分子量30)、二氧化氮(NO2、分子量44)氣體、氯化氫(HCl、分子量36.5)氣體、一氧化碳(CO、分子量28)和二氧化碳(CO2、44)氣體的化學(xué)特性通過對煙氣的換熱降溫使煙氣中的水蒸汽(H2O、分子量18)放熱冷凝，結(jié)露霧化，吸收煙氣中的酸性氣體形成酸溶液，酸溶液與煙氣中的堿性粉塵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成酸鹽混合溶液，回收酸性冷凝水；利用煙氣中各種氣體密度不同的特點(diǎn)，通過擴(kuò)容降低煙氣的流速，使煙氣中的粉塵沉降，各種氣體自然分層，通過安裝于各氣層中的漂浮取氣裝置，用物理法實現(xiàn)煙氣中各種氣體的分離提取，將煙氣除塵、凈化，使其資源化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管換熱器，其特征是熱管換熱器為重力式自然循環(huán)熱管裝置，熱管裝置吸熱端在下，放熱端在上，熱管換熱器的吸熱裝置與熱管換熱器的放熱裝置通過垂直或可使液體自流的管道連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)容腔體，其特征是擴(kuò)容腔體可為六面體結(jié)構(gòu)，熱管換熱器腔體的底與擴(kuò)容腔體的底可為同一連續(xù)傾斜底面，擴(kuò)容腔體底面為從高到底以一定的斜度延伸的平面，擴(kuò)容腔體的底部有沿坡度方向的，平行于坡面的波紋溝槽，腔體的壁面均為防腐耐酸材料制作，擴(kuò)容腔體底面從高到低以次布置有清灰沖洗布水管裝置，匯水槽，集氣槽；清灰裝置沖洗水布水管，從排煙氣腔體的底部的高端沿擴(kuò)容腔體底部流下，匯入擴(kuò)容腔體底部后端處的匯水槽，匯水槽有一定斜度，通過置于匯水槽終端底部的管道引出，與沉淀池連接；集氣槽在擴(kuò)容腔體末端，匯水槽在其上游，兩槽之間有倒U形管連接集氣槽底部和匯水槽節(jié)流裝置；煙氣從擴(kuò)容腔體底的前部熱管換熱器腔體的下端進(jìn)入，從擴(kuò)容腔體頂?shù)奈捕斯芸谂懦觯礋煔膺M(jìn)、出口走向為對角布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣加熱器，其特征是煙氣加熱器為平行六面體結(jié)構(gòu)，煙氣加熱器的頂部出水口連接傾斜管道，傾斜管道上面有管口連接安裝不凝性氣體排放裝置，傾斜管道連接縱向布置的熱虹吸管，熱虹吸管上端出口連接上置蒸發(fā)器，蒸發(fā)器底部連接有下水管道與煙氣加熱器的底部進(jìn)水管連接，蒸發(fā)器頂部連接有排汽管道，煙氣加熱器進(jìn)水管與出水管為對角線等流徑布置，煙氣加熱器的頂部安裝有清灰裝置；煙氣加熱器的橫向截面為矩形結(jié)構(gòu)，縱向截面為平行四邊形結(jié)構(gòu)，煙氣加熱器的底部與腔體的底部平行一致，上頂部和腔體的頂部蓋板平面逐步順延，寬度逐漸增加，形成煙氣匯集腔，煙氣加熱器有足夠的表面積，耐腐蝕，表層為電絕緣材料，中間為導(dǎo)體，內(nèi)表層為電絕緣材料，即為三層結(jié)構(gòu)，中間為導(dǎo)體，兩側(cè)為絕緣體，煙氣加熱器的導(dǎo)體部分通過絕緣導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極連接，直流電源的正極通過耐腐蝕電極和水溶液與煙氣加熱器構(gòu)成回路，此裝置可為金屬通過鍍膜噴涂、電泳、金屬表面電高頻加熱氧化、等離子體鍍膜等工藝加工處理的金屬鍍膜絕緣材料，或是經(jīng)過特殊工藝處理的表層為電絕緣材料，中間為導(dǎo)體，內(nèi)表層為電絕緣材料的玻璃或陶瓷材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收水器，其特征是收水器安裝在煙氣加熱器之后，收水器可以是常規(guī)的，也可以是特別給水預(yù)熱收水器，給水管連接給水預(yù)熱收水器，給水預(yù)熱收水器出水管與煙氣加熱器連接，給水預(yù)熱收水器之后可安裝常規(guī)收水器；經(jīng)過酸度調(diào)整的原水通過管道連接給水預(yù)熱收水器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀池，其特征是沉淀池連接有灰漿泵，灰漿泵連接灰漿脫水裝置，沉淀池與灰漿脫水裝置之間連接有回水管道，沉淀池連接有水泵，水泵出口分別連接擴(kuò)容腔體底部清灰裝置和水過濾裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灰水過濾裝置，其特征是灰水過濾裝置分別與清灰裝置和煙氣加熱器配水裝置連接；灰水過濾后分兩路供出，沉淀池一路進(jìn)入噴淋清洗布水管道；另一路通過管道進(jìn)入水處理原水池，經(jīng)沉淀過濾后泵入煙氣加熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取氣體裝置，其特征是提取氣體裝置安裝在擴(kuò)容腔體壁上和集氣槽內(nèi)，提取氣體裝置為氣浮子式取氣裝置，氣浮子為一薄壁體輕堅韌的密閉容器內(nèi)充入氫氣或氦氣的氣球，取氣裝置的管道上安裝有取氣風(fēng)機(jī)，通過管道與氣體深加工系統(tǒng)連接，深加工裝置的排氣通過抽氣風(fēng)機(jī)將氣體排到擴(kuò)容腔體裝置中，取氣口內(nèi)置氣浮子式取氣器，根據(jù)需要從低到高依次可布置至少一個取氣口內(nèi)置氣浮子式取氣器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清灰裝置，其特征是清灰裝置安裝在熱管換熱器和煙氣加熱器的頂部，用水或水蒸汽(H2O、分子量18)噴淋沖洗熱管換熱器和煙氣加熱器的表面，清灰裝置具有耐腐蝕特性。
全文摘要
一種煙氣密度法脫硫提碳廢熱生產(chǎn)蒸汽的方法及裝置，由煙道、擴(kuò)容腔體、引風(fēng)機(jī)、煙囪、加熱器、水泵、氣體提取裝置、水池等裝置連接組成，本方法及裝置是利用化學(xué)法實現(xiàn)煙氣的凈化，利用煙氣中水蒸汽(H
文檔編號B01D53/78GK1523269SQ0310369
公開日2004年8月25日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者徐寶安 申請人:徐寶安