1.本发明涉及脱硫技术领域，具体而言，涉及一种湿法脱硫尾气的热回收再利用系统及方法。


背景技术：

2.随着城镇化的进一步发展，城市集中供暖面积会进一步增加，供暖总量也势必上升；而随着co2减排要求的工作深入，城市内的燃煤供暖项目新建机组必然减少；二者之间产生的供暖总量差值，势必带来低温余热回收技术的需求，和应用市场的发展，因此低温余热回收必将成为市场的重要发展方向。
3.石灰石-石膏湿法脱硫技术是应用最广泛的最成熟的烟气脱硫工艺，其排烟温度普遍在50～60℃之间，由于外界环境温度较低，在将脱硫后的烟气排出时，较大的温度差会导致烟气中的水蒸气迅速冷凝，从而会产生大量的白烟从烟囱口冒出，造成视觉污染。
4.另外，脱硫尾气中的热量直接排放会造成热能的浪费，因此直接将脱硫后的尾气排出，既不符合环保、绿色发展的要求，又会造成热量的浪费，同时还会产生视觉污染。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种湿法脱硫尾气的热回收再利用系统及方法。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.本发明提供一种湿法脱硫尾气的热回收再利用系统，包括冷却凝结塔和空气预热塔，所述冷却凝结塔和空气预热塔上分别设有进气口和出气口；所述冷却凝结塔内固定安装冷凝喷淋装置，所述空气预热塔内固定安装预热喷淋装置；所述冷凝喷淋装置包括至少一个喷淋层，每个所述喷淋层通过一条管路与所述空气预热塔连通；所述预热喷淋装置包括至少一个喷淋层，每个所述喷淋层通过一条管路与冷却凝结塔连通。
8.本发明上述技术方案的有益效果为：通过设置互相连通的冷却凝结塔和空气预热塔可以分别对湿法脱硫尾气和用于回收热量的环境空气进行热交换，从而实现对湿法脱硫尾气中的热量进行回收，防止其排出后产生“白烟”造成视觉污染；使升温的环境空气可以用于对锅炉的预热，节省了能源；通过设置冷凝喷淋装置、预热喷淋装置及连通的管路，可以实现冷却水在冷却凝结塔和空气预热塔之间循环，节省了冷却水的用量。
9.本发明还可以通过以下进一步技术方案实现：
10.进一步，所述冷却凝结塔的侧壁设有第一进气口，顶部设有第一出气口，所述冷凝喷淋装置在竖直方向上位于所述第一进气口和所述第一出气口之间；所述空气预热塔的侧壁设有第二进气口，顶部设有第二出气口；所述预热喷淋装置在竖直方向上位于所述第二进气口和所述第二出气口之间。
11.采用上述进一步技术方案的有益效果为：将冷凝喷淋装置设置在第一进气口和第一出气口之间，可以使向下喷淋的低温循环水与向上运动的尾气具有足够大的接触面积和
接触时间，可以延长换热过程，使尾气和冷却之间能够充分换热，提高热回收的效率；对于预热喷淋装置的效果与上述相同。
12.进一步，所述冷凝喷淋装置的每个喷淋层与所述空气预热塔连通的位置位于所述第二进气口的下侧；所述预热喷淋装置的每个喷淋层与冷却凝结塔连通的位置位于所述第一进气口的下侧。
13.采用上述进一步技术方案的有益效果为：由喷淋层喷淋的低温循环水或高温循环水落至冷却凝结塔或空气预热塔底部后，能够迅速流出并进行循环，可以防止循环水在冷却凝结塔或空气预热塔底部的过度存留；这样能够提高循环水的循环效率、降低循环水的总用量。
14.进一步，所述冷却凝结塔固定安装除雾器，所述除雾器在竖直方向上位于所述冷凝喷淋装置的上侧。
15.采用上述进一步技术方案的有益效果为：通过设置除雾器，可以将换热后的脱硫尾气在由第一出气口排出前，除去其中含有的液滴，进一步避免排出后产生由水汽组成的“白烟”。
16.进一步，所述空气预热塔内固定安装循环喷淋装置，所述循环喷淋装置在竖直方向上位于所述预热喷淋装置的上侧；所述空气预热塔的外部设有循环管路，所述循环管路的进液口与所述空气预热塔的下部连通，所述循环管路的出液口与所述循环喷淋装置连通。
17.采用上述进一步技术方案的有益效果为：可以实现低温的循环水在空气预热塔内自循环。
18.进一步，与每个所述喷淋层连接的管路上均设有阀门和排出泵，并且所述排出泵接近该管路连通的喷淋层，所述阀门远离该管路连通的喷淋层。
19.采用上述进一步技术方案的有益效果为：可以实现对每个喷淋层的独立控制。
20.进一步，所述空气预热塔的下部还连通外排管路。
21.采用上述进一步技术方案的有益效果为：便于排出循环水。
22.本发明提供一种湿法脱硫尾气的热回收再利用方法，采用上述的系统进行热回收和再利用，通过在所述冷却凝结塔内进行的第一次换热过程和在所述空气预热塔内的第二次换热过程将湿法脱硫尾气的热量通过循环水转移至用于回收热量的空气中。
23.该方法的有益效果在于，不仅可以对湿法脱硫尾气中的热量进行再回收，而且能够将回收的热量换热至空气中，吸收热量的高温空气可以被用于其他需要加热的系统或工艺中，例如可以将高温空气通入锅炉，将其用于对锅炉的预热，这样可以节约能源，具有降低生产成本的优点。
24.进一步，所述第一次换热过程为，通过所述冷却凝结塔上的进气口向所述冷却凝结塔内通入脱硫尾气，同时所述冷凝喷淋装置喷淋低温的循环水，使低温的循环水与脱硫尾气换热并转换为高温的循环水；所述第二次换热过程为，通过所述空气预热塔上的进气口向所述空气预热塔内通入空气，同时，高温的循环水通过管路循环至所述预热喷淋装置并被喷淋至所述空气预热塔内，使高温的循环水与空气换热并转换为低温的循环水；循环水经过所述第一次换热过程和所述第二次换热过程完成一个循环后，再进行下一个循环。
25.进一步，所述低温的循环水的温度低于向所述冷却凝结塔内通入的脱硫尾气温
度；所述高温的循环水的温度高于向所述空气预热塔内通入的空气的温度。
附图说明
26.图1为本发明的湿法脱硫尾气的热回收再利用系统的结构示意图。
27.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
28.1、冷却凝结塔；2、空气预热塔；3、第一进气口；4、冷凝喷淋装置；5、除雾器；6、第一排出泵；7、第二排出泵；8、第三排出泵；9、第四排出泵；10、第二进气口；11、预热喷淋装置；12、循环喷淋装置；13、第一出气口；14、第二出气口；15、循环管路；16、外排管路。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
30.如图1所示，本发明的湿法脱硫尾气的热回收再利用系统，包括冷却凝结塔1和空气预热塔2，冷却凝结塔1和空气预热塔2上分别设有进气口和出气口；冷却凝结塔1内固定安装冷凝喷淋装置4，空气预热塔2内固定安装预热喷淋装置11；冷凝喷淋装置4包括至少一个喷淋层，每个喷淋层通过一条管路与空气预热塔2连通；预热喷淋装置11包括至少一个喷淋层，每个喷淋层通过一条管路与冷却凝结塔1连通。
31.本发明的热回收再利用系统，通过设置互相连通的冷却凝结塔1和空气预热塔2可以分别对湿法脱硫尾气和用于回收热量的环境空气进行热交换，从而实现对湿法脱硫尾气中的热量进行回收，并且使升温的环境空气能够被再利用；通过设置冷凝喷淋装置4、预热喷淋装置11及连通的管路，可以实现冷却水在冷却凝结塔1和空气预热塔2之间循环，节省了冷却水的用量。
32.另外，采用本发明的热回收再利用系统对湿法脱硫尾气进行处理后，脱硫尾气外排时与外界空气混合，基本不会出现湿度过饱和的情况，水汽也就不会凝结出来，也就是不会出现“白色烟羽”现象。同时，在冷却凝结塔1内，低温的循环水对脱硫尾气的淋洗，使其中残存的so2、no2、脱硫浆液尘等污染物得以进一步脱除，实现了深度净化功能。
33.上述实施例中，优选的，冷却凝结塔1的侧壁设有第一进气口3，顶部设有第一出气口13，冷凝喷淋装置4在竖直方向上位于第一进气口3和第一出气口13之间；空气预热塔2的侧壁设有第二进气口10，顶部设有第二出气口14；预热喷淋装置11在竖直方向上位于第二进气口10和第二出气口14之间；将第一进气口3设置于冷却凝结塔1的侧壁，可以便于向冷却凝结塔1内通入湿法脱硫尾气，将第一出气口13设置于冷却凝结塔1的顶部，可以使尾气的由下自上流动；将冷凝喷淋装置4设置在第一进气口3和第一出气口13之间，可以使向下喷淋的低温循环水与向上运动的尾气具有足够大的接触面积和接触时间，可以延长换热过程，使尾气和冷却之间能够充分换热，提高热回收的效率。对于空气预热塔2、第二进气口10、第二出气口14以及预热喷淋装置11的位置设置，其优点与上述冷却凝结塔1中各部件的优点相同。
34.上述实施例中，优选的，冷凝喷淋装置4的每个喷淋层与空气预热塔2连通的位置位于第二进气口10的下侧；预热喷淋装置11的每个喷淋层与冷却凝结塔1连通的位置位于第一进气口3的下侧；这样，由喷淋层喷淋的低温循环水或高温循环水落至冷却凝结塔1或
空气预热塔2底部后，能够迅速流出并进行循环，可以防止循环水在冷却凝结塔1或空气预热塔2底部的过度存留；这样能够提高循环水的循环效率、降低循环水的总用量。
35.另外，循环水在循环流动的过程中实际上是始终与外接进行热交换的。如果吸收热量后的高温循环水在冷却凝结塔1内长时间留存，则会导致高温循环水中的部分热量被重新释放到冷却凝结塔1内，甚至可能与脱硫尾气重新结合，导致脱硫尾气中的热量回收率降低；而低温循环水如果在空气预热塔2内长时间留存，可能会重新吸收一些热量，导致其再次循环至冷却凝结塔1内对脱硫尾气进行降温时的效果变差。
36.上述实施例中，优选的，冷凝喷淋装置4和预热喷淋装置11可以分别具有多个喷淋层，并且多个喷淋层上下层叠布置；设置多个喷淋层，可以进一步提高换热效果，使脱硫尾气中的热量能够被回收的更加彻底。
37.上述实施例中，优选的，第一进气口3和第二进气口10分别与一个进气管道连通，两个进气管道均向上倾斜布置；通过设置倾斜的进气管道，可以使脱硫尾气和环境空气分别通入冷却凝结塔1和空气预热塔2内时能够先向下流动一段距离，这样可以进一步增加脱硫尾气和环境空气与喷淋的循环水之间的接触时间和接触面积，从而进一步提高换热效率和速度。
38.上述实施例中，优选的，冷却凝结塔1固定安装除雾器5，除雾器5在竖直方向上位于冷凝喷淋装置4的上侧；通过设置除雾器5，可以将换热后的脱硫尾气在由第一出气口13排出前，除去其中含有的液滴，进一步避免排出后产生由水汽组成的“白烟”。
39.上述实施例中，优选的，空气预热塔2内固定安装循环喷淋装置12，循环喷淋装置12在竖直方向上位于预热喷淋装置11的上侧；空气预热塔2的外部设有循环管路15，循环管路15的进液口与空气预热塔2的下部连通，循环管路15的出液口与循环喷淋装置12连通；通过设置循环喷淋装置12和循环管路15，可以使进行热交换后的低温循环水再次循环换热，提高环境空气对循环水中热量的吸收率，使热量回收更加完全。
40.理论上在冷却凝结塔1内也可以设置一些如循环管路15和循环喷淋装置12的部件使其内的循环水进行自循环；然而在实际使用中经过实验发现，在空气预热塔2内换热时，循环水将热量释放给环境空气，循环水的温度降低，低温的循环水在经过循环管路15和循环喷淋装置12自循环时，始终通入的低温环境空气能够不断的将其温度降低，使得设置自循环装置的效果显著；但是，在冷却凝结塔1内换热时，循环水吸收脱硫尾气中的热量，温度由低升高，将温度升高的循环水再次进行循环继续吸收不断通入的高温脱硫尾气，热量回收的效果并不明显；因此，为了使系统装置结构简单，仅在空气预热塔2上设置循环管路15和循环喷淋装置12。
41.上述实施例中，优选的，与每个喷淋层连接的管路上均设有阀门和排出泵，并且排出泵接近该管路连通的喷淋层，阀门远离该管路连通的喷淋层；通过在每条连通的管路上设置独立的阀门和排出泵，可以使每个喷淋层受到独立的控制，使该系统更加灵活。
42.上述实施例中，优选的，空气预热塔2的下部还连通外排管路16，外排管路16与循环水回收装置连通；通过设置外排管路16，可以便于对空气预热塔2残留的循环水进行清理和回收。
43.本发明的湿法脱硫尾气的热回收再利用方法，采用上述的系统进行热回收和再利用，通过两次换热过程将湿法脱硫尾气的热量通过水转移至用于回收热量的空气中。
44.采用本发明的湿法脱硫尾气的热回收再利用方法，不仅可以对湿法脱硫尾气中的热量进行再回收，而且能够将回收的热量换热至空气中，吸收热量的高温空气可以被用于其他需要加热的系统或工艺中，例如可以将高温空气通入锅炉，将其用于对锅炉的预热，这样可以节约能源，具有降低生产成本的优点。
45.另外，经过换热的脱硫尾气排出至外部环境中后，由于其温度已经降低，可以一定程度防止其出现“白烟”，从而防止视觉污染。
46.其中，第一次换热为，通过进气口向冷却凝结塔1内通入脱硫尾气，同时冷凝喷淋装置4喷淋低温的循环水，使低温的循环水与脱硫尾气换热并转换为高温的循环水；第二次换热为，通过进气口向空气预热塔2内通入空气，同时，高温的循环水循环至预热喷淋装置11并被喷淋至空气预热塔2内，使高温的循环水与空气换热并转换为低温的循环水；经过第二次换热后，低温的循环水再次循环至冷却凝结塔1内，重复第一次换热。
47.低温的循环水的温度低于向冷却凝结塔1内通入的脱硫尾气温度；高温的循环水的温度高于向空气预热塔2内通入的空气的温度。
48.需要说明的是，在起始状态时，由于该系统中没有循环水，因此，需要先向其中通入一定量的循环水，用于启动上述换热的循环过程。
49.由于在起始状态时，该系统尚未与脱硫尾气或环境空气连通，因此，理论上可以通过任意开口向冷却凝结塔1或空气预热塔2内添加低温的循环水。当该系统中已有低温的循环水后，可以通过各个排出泵提供动力实现低温的循环水的换热和循环。
50.优选的，起始时，可先通过第二进气口10通入一定量的低温的循环水。通入后，开启与冷凝喷淋装置4连通的管路上的排出泵，同时通过第一进气口3通入待换热的脱硫尾气，实现在冷却凝结塔1内的第一次换热。
51.低温的循环水通入完毕后，可将第二进气口10与环境空气连通，准备进行空气预热塔2内的换热过程。
52.以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行举例说明：
53.实施例1
54.如图1所示，本实施例的湿法脱硫尾气的热回收再利用系统中，冷凝喷淋装置4包括一个喷淋层，预热喷淋装置11也包括一个喷淋层。
55.除上述已经记载的部件和装置外，还包括第一排出泵6、第二排出泵7、第三排出泵8和第四排出泵9；第一排出泵6安装于预热喷淋装置11与冷却凝结塔1连通的管路上，该管路上还设有阀门，并且阀门接近冷却凝结塔1；第二排出泵7安装于冷凝喷淋装置4与空气预热塔2连通的管路上，该管路上还设有阀门，并且阀门接近空气预热塔2；第三排出泵8安装于循环管路15上，该管路上还设有阀门，并且阀门接近空气预热塔2的底部；第四排出泵9安装于外排管路16上，该管路上还设有阀门，并且阀门接近空气预热塔2。
56.本实施例中，各管路与各阀门之间、各管路与排出泵之间、各管路与喷淋层之间全部采用法兰连接。
57.本实施例的工作过程为：
58.起始时，先通过第二进气口10通入一定量的低温的循环水。当低温的循环水到达设定的液位时，开启第二排出泵7，同时通过第一进气口3通入待换热的脱硫尾气。
59.冷凝喷淋装置4喷淋低温的循环水，使低温的循环水与脱硫尾气换热并转换为高
温的循环水；换热后的脱硫尾气由第一出气口13排出至系统外。
60.当高温的循环水到达设定的液位时，开启第一排出泵6，使高温的循环水循环至预热喷淋装置11并被喷淋至空气预热塔2内，同时，通过第二进气口10向空气预热塔2内通入空气，使高温的循环水与空气换热并转换为低温的循环水；换热后的空气由第二出气口14排出，并通入锅炉系统，为锅炉进行预热。
61.低温的循环水再次循环至冷却凝结塔1内，重复第一次换热。
62.在上述过程中，当高温循环水与空气换热后，可同时开启第三排出泵8，使一部分低温的循环水通过循环管路15和循环喷淋装置12在空气预热塔2内自循环。
63.在本实施例中，低温的循环水的温度低于向冷却凝结塔1内通入的脱硫尾气温度；高温的循环水的温度高于向空气预热塔2内通入的空气的温度。其中，通入的脱硫尾气温度为50～60℃，通入的空气温度为0～10℃，冷却凝结塔1内换热区域的温度为30～45℃，空气预热塔2内换热区域的温度为25～40℃。
64.采用本实施例的系统对湿法脱硫尾气中的热量进行回收后，尾气外排时没有出现“白色烟羽”现象。并且经过检测，尾气中的so2、no2、脱硫浆液尘等污染物与不经过该系统处理的尾气含量更低，说明实现了深度净化功能。
65.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
66.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
70.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。