本申请是申请号为201510420605.0、申请日是2015年7月17日、发明名称为“一种烟囱白烟低能耗治理方法”的发明专利申请的分案申请。
本发明属于环保、能源技术领域，具体涉及一种烟囱白烟低能耗治理方法。
背景技术：
在湿法脱硫等系统中，通常排出50℃的湿饱和烟气。在烟囱壁的冷却，以及环境空气混合冷却作用下，烟气出现过饱和，产生白烟现象。
白烟不但影响环境美观，还包含一定有害成分，世界各国都非常重视白烟问题，并不惜重金投入治理。
目前，解决烟囱白烟的方法为给外排烟气加热、降低相对湿度，如ggh法或直接加热法。
理论与实践证明，当外排烟气加热到100℃以上，才能彻底消除烟气，而ggh法只能加热到80℃，即现有的ggh法不能完全消除白烟，同时，ggh在回收高温烟气热能的时候，面临严重腐蚀问题，并由此产生大量维护成本。而直接加热法也同样面临大量的能源成本。如：每处理100万立方湿法脱硫烟气，每年约消耗20万吨蒸汽、以蒸汽成本120元/吨计算，使用成本达2千万元。
换言之，如果进入脱硫装置的烟气热存在回收空间，则此部分热并非废热，可用于提高锅炉热效率。即理论上ggh法本质上仍然是消耗可用能源的方法。
因此，需要有一种更经济、实用的方法解决烟囱白烟问题。
技术实现要素：
本发明的目的，在于实现一种烟囱白烟低能耗治理方法，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种烟囱白烟低能耗治理方法，其特征在于：在排烟装置内沿净烟气输入至输出的方向设置有换热装置，烟气利用换热装置采用先降温再升温的方法实现白烟的消除，所述烟气先降温时散失的热量作为后续为烟气再升温所使用换热装置的热源，所述后续烟气升温时冷却的能量作为前续为烟气降温所使用换热装置的冷源。
进一步的，所述换热装置包括第一换热装置、第二换热装置、第三换热装置，所述第三换热装置通过循环系统与第一换热装置连接，所述第二换热装置与冷却塔及循环装置相连。
进一步的，所述第一换热装置、第二换热装置、第三换热装置由一组或多组换热器组成,所述装置设有多组换热器时，换热器并联设置。
第三换热装置回收第二换热装置排出的烟气冷量用于第一换热装置对烟气预冷、降低了第二换热装置的冷却负荷，而第一换热装置回收烟气热量用于第三换热装置、加热烟气，达到消除白烟目的。所述第一换热装置、第二换热装置、第三换热装置为多组换热器并列组成，有利于综合、合理利用能量。
进一步的，所述第一换热装置、第二换热装置为表冷器，或喷淋室，或以上二者的组合。
第一换热装置、第二换热装置采用喷淋室结构，能同时实现降温、除湿、辅助净化等功能。在被处理的烟气不完全达标，或需要对烟气深度处理时，优选喷淋室结构。
进一步的，所述第一换热装置通过循环系统与冷却塔的排风再热器相连。
进一步的，所述第一换热装置的冷源为冷却塔，或第三换热装置，或地源、水源，或环境空气，或其中不低于2种形式的组合；所述第二换热器的冷源为冷却塔，或制冷机组的蒸发器，或地源、水源，或环境空气，或其中不低于2种形式的组合。
结合现场条件，充分利用各类高效能源，有利于进一步降低第二换热装置的冷却负荷及能耗，甚至在一定程度上取代第二换热装置。即，将第一换热装置与第二换热装置合二为一。
进一步的，所述第三换热装置的热源来自第一换热装置，或制冷机组的冷凝器，或锅炉蒸汽，或电加热装置，或其中不低于2种形式的组合。
进一步的，所述冷却塔循环水为自来水，或脱硫碱性水，或以上二者的组合。通常情况下，循环水采用自来水即可，在被处理的烟气脱硫不完全达标，或需要对烟气深度脱硫时，循环水优选为脱硫碱性水。此时，进一步采用自来水为循环水，有利于洗涤含有脱硫碱性水烟气。
进一步的，经所述第三换热装置热交换流出的烟气温度小于60℃。即，主要利用第一换热装置回收的热量，结合现场条件，充分利用各类高效能源，有利于进一步降低第一换热装置的回收热量及投资，甚至在一定程度上取代第一换热装置。
进一步的，经所述第三换热装置热交换流出的烟气温度为35-45℃。在南方地区，多数条件下，从第三换热装置流出的烟气温度达到35℃，可满足消除白烟要求。在环境空气相对湿度接近饱和或环境空气温度低于-20℃时，则相应提高排烟温度，以使混合后的气体含湿量不饱和。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：能彻底消除烟囱白烟，显著降低烟囱白烟治理能耗，显著减少外排有害物质含量。以治理100万m3/h脱硫烟气白烟为例，每小时仅需消耗约150kw功率。同时，回收的烟气热量还能用于配套的冷却塔白烟治理。
附图说明
图1是本发明一种烟囱白烟低能耗治理方法实施例之一：冷源为冷却塔的系统示意图；
图2是本发明一种烟囱白烟低能耗治理方法实施例之二：冷源为冷却塔与制冷机组的复合系统示意图之一；
图3是本发明一种烟囱白烟低能耗治理方法实施例之三：冷源为冷却塔与制冷机组的复合系统示意图之二；
其中：1、净烟气入口，2、第一换热装置，3、3-1、第二换热装置，4、4-1、第三换热装置，5、处理后的烟气出口，6、装置外壳，7、冷却塔，8、阀门，9、冷却塔循环泵，9-1、第一与第三换热装置循环泵，9-2、制冷机组冷冻循环泵，9-3、制冷机组冷却循环泵，10、制冷机组蒸发器，11、制冷机组冷凝器。
具体实施方式
如图1-3所示，净烟气自净烟气入口1进入，经过第一换热装置2初步冷却、除湿，进入第二换热装置3、3-1，进一步冷却、除湿，进入第三换热装置4、4-1加热、降低相对湿度，最后由处理后的烟气出口5排出。烟气出口5排出烟气温度小于60℃。即，主要利用第一换热装置回收的热量。进一步，从处理后的烟气出口5排出烟气温度优选为35-45℃。在南方地区，多数条件下，经第三换热装置热交换流出的烟气温度达到35℃，可满足消除白烟要求。在环境空气相对湿度接近饱和或环境空气温度低于-15℃时，则相应提高排烟温度，以使混合后的气体含湿量不饱和。
通常情况下，第二换热装置3优先采用喷淋室结构，以利于降低项目投资与消除表冷器的传热温差，提高系统能效。
所述净烟气为除尘、脱硫后达标排放的烟气，如进入净烟气入口1的烟气夹沫严重，则应设置预处理单元，如：降低风速后，碱液洗涤等，此单元附图未示。
其中：初步冷却、除湿的冷源为冷却塔7，冷却塔7具有很高的冷却能效、且冷却效果大多数条件下，能满足消除烟囱白烟目标。在通常情况下，冷却塔循环水采用自来水即可，在被处理的烟气脱硫不完全达标，或需要对烟气深度脱硫时，循环水优选为脱硫碱性水。
在图1-3所示实施例中，循环冷却水系统为通常的循环冷却水系统，包含必要的组件(附图未全示)。
在图1-3所示实施例中，第三换热装置4、4-1在必要时(如环境温度极低等情况)，可设置于烟囱排出端，以防止烟囱对烟气的过分冷却，降低消除白烟的效果，同时利用第三换热装置4、4-1的消能作用，有利于排出的烟气与环境空气迅速混合，另一方面，在必要时(如因排出烟气不能快速与环境空气迅速混合，而导致产生白烟的情况)，烟囱排出端可设置消能器或速混器(附图未示)，以实现排出烟气与环境空气迅速混合。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
实施案例一，如图1所示，本案例是冷源为冷却塔的系统示意图，其中：净烟气通过第一换热装置2时，被初步降低温度与含湿量，再进入第二换热装置3，受冷却塔冷却，烟气温度与含湿量进一步降低，再进入第三换热装置4加热、降低相对湿度后排出，达到消除白烟目的。
其中：在第一与第三换热装置循环泵9-1作用下，第三换热装置4回收第二换热装置3冷却之后的烟气冷量，作为第一换热装置2的冷源，而第一换热装置2回收净烟气的热量，作为第三换热装置4的热源，同时，因第一换热装置2对净烟气提供了初步的降温与除湿，因此减少了第二换热装置3的冷却负荷；由于经过第一换热装置2的湿热烟气所能释放的热量，远超过第三换热装置4加热烟气所需热量，此时，第一换热装置2可向外输出过剩热量，用于其他用途(此部分附图未示，下同)。
实施案例二，如图2所示，本案例是冷源为冷却塔与制冷机组的复合系统示意图之一，净烟气通过第一换热装置2时，被冷却塔7初步降低温度与含湿量，再进入第二换热装置3，由与制冷机组相连接(此部分附图未示，下同)的制冷机组蒸发器10提供冷量进一步降低温度与含湿量，再进入第三换热装置4，由与制冷机组相连接(此部分附图未示，下同)的制冷机组冷凝器11提供热量提高烟气温度、降低烟气相对湿度，达到消除白烟目的。
其中：第一换热装置2、第二换热装置3的换热形式为闭式的表冷器，或开式的喷淋室，或以上二者的组合(附图所示的换热形式为闭式的表冷器，下同)，同时，第一换热装置2可以回收热能，向外输出(此部分附图未示，下同)；通常，制冷机组冷凝器11所输出的热量往往超过加热烟气所需热量，此时，制冷机组冷凝器11可向外输出过剩热量(此部分附图未示，下同)。
实施案例二，适用于输入净烟气温度比较低的情况(如：小于40℃的湿饱和烟气)，此时，第一换热装置2所回收热能的温度，不能满足彻底消除白烟所需的温度或相对湿度，通过设置制冷机组，可以进一步降低烟气温度与含湿量，并将排出烟气的温度、相对湿度调整到所需要要求，由于输入净烟气受冷却塔7的初步冷却，去除了较多的焓(在环境温度低时，作用尤其明显)，减少制冷机组负荷，此系统综合能效仍然非常高，达到了低能耗消除白烟目的。
实施案例三，如图3所示，本案例是冷源为冷却塔与制冷机组的复合系统示意图之二，净烟气通过第一换热装置2时，被初步降低温度与含湿量，再进入与冷却塔7循环冷却系统相连的第二换热装置3，以及与与制冷机组相连接(此部分附图未示)的制冷机组蒸发器10相连的第二换热装置3-1联合进一步降低温度与含湿量，再进入第三换热装置4与4-1，提高烟气温度、降低烟气相对湿度，达到消除白烟目的。
其中：在第一与第三换热装置循环泵9-1作用下，第三换热装置4回收第二换热装置3、3-1冷却之后的烟气冷量，作为第一换热装置2的冷源，而第一换热装置2回收净烟气的热量，作为第三换热装置4的热源，第二换热装置3-1与制冷机组蒸发器10连接，第三换热装置4-1与制冷机组冷凝器11连接。
实施案例三，同样适用于输入净烟气温度比较低的情况(如：小于40℃的湿饱和烟气)，此时，第一换热装置2所回收热能的温度，不能满足彻底消除白烟所需的温度或相对湿度，通过设置制冷机组，可以进一步降低烟气温度与含湿量，并将排出烟气的温度、相对湿度调整到所需要要求，由于输入净烟气受冷却塔7的初步冷却，去除了较多的焓(在环境温度低时，作用尤其明显)，减少制冷机组负荷，此系统综合能效仍然非常高，达到了低能耗消除白烟目的。
与实施案例二比较，实施案例三由于增加了能量回收与反馈单元(由第一换热装置2、第三换热装置4、第一与第三换热装置循环泵9-1、管道等组成)能耗更低，但投资费用高。
本发明可为已建成项目提供改造，也可以为新建项目提供设计。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
1.一种烟囱白烟低能耗治理方法，包括：
从排烟装置的入口将净烟气输入排烟装置，所述净烟气为除尘、湿法脱硫后达标排放的烟气，并且所述排烟装置包括第一换热装置、第二换热装置和第三换热装置；
使所述净烟气经过所述第一换热装置进行初步降温、除湿；
在所述净烟气经过所述第一换热装置之后，使所述净烟气经过所述第二换热装置进行进一步降温、除湿；
在所述净烟气经过所述第二换热装置之后，使所述净烟气经过所述第三换热装置进行加热、降低相对湿度，其中，经过所述第一换热装置和所述第二换热装置之后所述净烟气的温度小于所述排烟装置的入口处所述净烟气的温度；
在所述净烟气经过所述第三换热装置之后将所述净烟气从所述排烟装置的出口排出。
2.根据权利要求1所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，从所述排烟装置的入口输入的所述净烟气的温度为约50℃。
3.根据权利要求1所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，所述净烟气降温时散失的热量作为后续所述净烟气升温的热源，所述净烟气升温时冷却的能量作为前续所述净烟气降温的冷源。
4.根据权利要求3所述的烟囱白烟低能耗治理方法，包括：
在所述第一换热装置和所述第三换热装置之间连接循环泵，其中，所述第一换热装置对所述净烟气降温时散失的热量作为所述第三换热装置的热源，所述第三换热装置对所述净烟气升温时冷却的能量作为所述第一换热装置的冷源。
5.根据权利要求4所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，
从所述排烟装置的入口输入的所述净烟气的温度小于40℃；
所述方法还包括：
沿所述净烟气输入至输出的方向在所述第二换热装置和所述第三换热装置之间设置另一换热装置，将所述另一换热装置与制冷机组的蒸发器连接，其中，所述第二换热装置和所述另一换热装置联合对所述净烟气进行进一步降温、除湿，其中，经过所述第一换热装置、所述第二换热装置和所述另一换热装置之后所述净烟气的温度小于40℃；
沿所述净烟气输入至输出的方向在所述第三换热装置和所述排烟装置的出口之间设置再一换热装置，将所述再一换热装置与所述制冷机组的冷凝器连接，其中，所述第三换热装置和所述再一换热装置联合对所述净烟气进行加热、降低相对湿度。
6.根据权利要求4或5所述的烟囱白烟低能耗治理方法，包括：将所述第二换热装置与冷却塔连接，其中，所述第二换热装置不与所述循环泵连接。
7.根据权利要求6所述的烟囱白烟低能耗治理方法，包括：将所述第一换热装置回收的过剩热能还用于所述冷却塔排风再热、消除所述冷却塔白烟。
8.根据权利要求6所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，所述冷却塔循环水为自来水，或脱硫碱性水，或以上二者的组合。
9.根据权利要求3所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，
从所述排烟装置的入口输入的所述净烟气的温度小于40℃；
所述方法包括：
将所述第一换热装置与冷却塔连接；
将所述第二换热装置与制冷机组的蒸发器连接，其中，经过所述第一换热装置和所述第二换热装置之后所述净烟气的温度小于40℃；以及
将所述第三换热装置与所述制冷机组的冷凝器连接。
10.根据权利要求9所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，所述冷却塔循环水为自来水，或脱硫碱性水，或以上二者的组合。
11.根据权利要求1-5及9任一项所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，
在所述从排烟装置的入口将净烟气输入排烟装置之前，所述方法还包括：对所述净烟气进行预处理，所述预处理包括降低风速后碱液洗涤。
12.根据权利要求1-5及9任一项所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，从所述排烟装置的出口排出的净烟气的温度小于60℃。
13.根据权利要求12所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，从所述排烟装置的出口排出的净烟气的温度为35-45℃。
14.根据权利要求1-5及9任一项所述的烟囱白烟低能耗治理方法，其中，所述第一换热装置、所述第二换热装置、所述第三换热装置由一组或多组换热器组成，当设有多组换热器时多组换热器并联设置。
技术总结