[发明专利]天然气烟气余热及冷凝水回收与脱硝一体化处理利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气的综合处理利用技术，特别是关于一种天然气烟气余热及冷凝水回收与脱硝一体化处理利用装置。

背景技术

天然气作为一种绿色的清洁能源，在我国大中城市越来越受到广泛的应用。但是，天然气相对于煤的高价格也使供热实际成本呈大幅度增长趋势。从国内和国际的能源供应形势来看，天然气价格仍有很大的上涨空间，因此城市供热运行成本和行业成本将越来越大。另一方面，现有天然气热工设备热效率已处于较高水平，天然气锅炉与燃气-蒸汽联合循环的烟气温度大都可以降至100℃以下，烟气显热绝大部分已得到利用。然而，天然气的主要成分是甲烷，具有较高的氢/碳（H/C）比，天然气燃烧后的烟气中含有大量的水蒸气，烟气中水蒸气的汽化潜热占天然气高位发热量的比例达到10%～11%，目前这些热量基本上都没有利用而是直接排放到环境中。回收利用烟气中水蒸气的汽化潜热可以极大地提高系统热效率，减少天然气的使用量，改善城市供热行业的经济性。

二氧化硫（SO₂）、氮氧化物NO_x和粉尘排放会对大气造成污染，是造成酸雨和PM2.5的主要原因。世界各国对工业生产中SO₂、NO_x和粉尘的排放都有严格的限制。天然气作为一种洁净能源，燃料本身含硫（S）量与含氮（N）量非常少。因此，天然气烟气中的SO₂含量非常少，可以达到直接排放的标准。但是，烟气中NO_x的含量不仅与燃料本身有关，还与燃烧过程有关。在现有的天然气利用设备中，如天然气锅炉和燃气轮机，燃烧过程中会产生大量相关的NO_x，即热力型NO_x。如何采取一定措施降低NO_x的排放，是工业生产中一直致力于解决的问题。另外，天然气烟气中的水蒸气排入大气后冷凝，造成了冒白烟现象，形成景观污染，同时加剧PM2.5排放情况。减少天然气燃烧后的污染物排放对于我国城市化进程具有重要意义。

烟气余热深度回收装置可以分为间接接触式与直接接触式。由于间接接触式装置需要较大的金属接触面，且传热系数较低，所以回收装置的体积往往较大，成本较高。同时烟气冷凝液的酸性对于金属材料也有一定腐蚀，需要特殊的金属材料或者是喷涂防腐材料，进一步增加了设备成本。直接接触式装置又分为填料直接接触式与无填料直接接触式。填料直接接触式装置在设备内加装填料，增加了烟气流动阻力，在使用一段时间后，填料可能会被沾污或堵塞，降低了设备可靠性。无填料直接接触式装置为空塔布置，使用喷淋管束将循环冷却水均匀雾化，同时可以保证足够小的雾滴粒径与接触换热时间。

天然气烟气中含有SO₂、NO_x与粉尘等污染物，SO₂、NO₂和粉尘与碱性水直接接触后，可以被碱性水吸收中和，实现对这些污染物的脱除。但是烟气中95%的NO_x是以溶解度很低的NO形式存在，难以被碱性水吸收。如果要采用与碱性水直接接触的方法实现脱硝，如何提高NO的氧化度，是实现同时脱硫、脱硝的关键。

为了充分回收利用天然气烟气中的水蒸气潜热，提高能源利用效率，实现天然气烟气中水蒸气作为水资源的收集，同时吸收烟气中的SO₂、NO_x和粉尘等污染物，提高经济效益，洁净烟气，保护环境，需要一种天然气烟气余热、冷凝水回收与脱硝一体化综合处理利用装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种烟气与水直接接触换热的方式回收烟气余热的天然气烟气余热及冷凝水回收与脱硝一体化处理利用装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种天然气烟气余热及冷凝水回收与脱硝一体化处理利用装置，其特征在于：它包括一直接接触式喷淋塔、一喷射装置、一臭氧发生器、一循环水泵、一热泵和一喷淋装置；所述直接接触式喷淋塔具有一烟气出口和一入口烟道，所述入口烟道中设置所述喷射装置，所述喷射装置通过一鼓风机与所述臭氧发生器连通；所述直接接触式喷淋塔底部具有一水箱，所述水箱侧外壁设有一溢流口；所述水箱底部设置有循环冷却水出口，所述循环冷却水出口通过所述循环水泵连通所述热泵冷端入口，同时所述循环水泵入口连通一碱液箱；所述热泵冷端出口连通所述喷淋装置，所述喷淋装置设置在所述直接接触式喷淋塔内与所述入口烟道相对且高于所述入口烟道的另一侧；所述热泵热端入口与一热网回水系统中的热网回水管连接，热端出口与所述热网回水系统中的热网供水管连接。