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1、10申请公布号CN104154553A43申请公布日20141119CN104154553A21申请号201310610631022申请日20131127F23J15/0820060171申请人北京大学工学院包头研究院地址014010内蒙古自治区包头市青山区装备制造园区管理委员会B座408室72发明人张信荣李宁崔增光杜洪亮付加庭刘勇王少茹刘彪于华伟李林凤54发明名称一种烟气处理装置57摘要一种烟气处理装置，特别是对湿法烟气脱硫工艺后的烟气进行处理的装置。具体的，一种烟气处理装置，其特征在于，所述的烟气处理装置为包括第一换热器的蒸汽压缩循环系统，所述的第一换热器设置在湿式脱硫装置与烟囱之间的烟道。
2、中；所述的第一换热器作为蒸汽压缩循环系统的冷凝器，加热烟气。本发明增加了烟气在烟囱出口的抬升高度，避免了结露，防止了石膏雨的发生，很好地保护了环境；减轻了对烟囱的腐蚀；减少了冷却塔的运行负荷，机组的发电效率也得到提高。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图5页10申请公布号CN104154553ACN104154553A1/1页21一种烟气处理装置，其特征在于，所述的烟气处理装置为包括第一换热器的蒸汽压缩循环系统，所述的第一换热器设置在湿式脱硫装置与烟囱之间的烟道中；所述的第一换热器作为蒸汽压缩循环系统的冷凝器。
3、。2根据权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的第一换热器的冷媒入口与节流部件连接，第一换热器的冷媒出口与压缩机连接，且压缩机和节流部件之间还连接有第二换热器。3根据权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的蒸汽压缩循环系统采用的冷媒工质为CO2，且在所述第一换热器中的CO2为超临界状态。4根据权利要求3所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的第一换热器设置在烟气通道中，且第一换热器的冷媒换热管为竖直设置。5根据权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的第一换热器设置在一旁通烟道中，处理后的烟气在汇合处与其他烟气混合。6根据权利要求1至5中任一项所述的烟气处理装置，其特征在于。
4、，所述的蒸汽压缩循环系统中设置有四通阀，该四通阀对第一换热器的冷媒流向进行控制；所述蒸汽压缩循环系统包括第一换热器作为蒸发器的第一状态；所述蒸汽压缩循环系统包括第一换热器作为冷凝器的第二状态。7根据权利要求6所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的蒸汽压缩循环系统中的第二换热器为空气换热器，在第一状态情况下，第二换热器作为冷凝器；在第二状态下情况下，第二换热器为蒸发器。8根据权利要求1至5中任一项所述的烟气处理装置，其特征在于，所述的蒸汽压缩循环系统中还有作为蒸发器使用的第二换热器，该第二换热器设置在第一换热器与湿式脱硫装置之间的烟道中。9一种烟气处理装置的控制方法，根据权利要求6所述的烟气处理。
5、装置，该装置还设置有检测进入第一换热器前烟气温度T1的温度传感器，获得其湿度T2的传感器，以及检测烟囱外部环境温度T3的温度传感器，所述控制方法的步骤包括S1读取T1，T2，T3；S2计算加热需要的能耗QHFT1，T2，T3；计算蒸发除湿需要的能耗QCFT1，T2，T3；S3比较QH、QC两者的大小，切换四通阀的方向，按照能耗小的运行方式运行。权利要求书CN104154553A1/4页3一种烟气处理装置技术领域0001本发明涉及一种烟气处理装置，特别是对湿法烟气脱硫工艺后的烟气进行处理的装置。背景技术0002目前，大多数发电厂都安装了烟气脱硫系统。采用湿法烟气脱硫工艺，具体如采用石灰石石膏脱硫。
6、工艺，在烟气从烟囱中排放过程中易出现石膏雨现象，即“湿烟囱”的情况，不仅对发电厂的运作安全带来一定的危害，而且对周围的生态环境带来污染。现行的解决方法多数都采用烟气换热器（GGH），还有的采用锅炉二次风加热净烟气、增加电加热装置、控制烟气流速、强化除雾器效果。但是问题诸多，如达不到预期效果、耗能高、运行不稳定、后期维护量大等。因此，寻找合理有效的治理措施，从而可以最大程度减少石膏雨现象的产生，无论是当前还是未来都是迫切需要的。发明内容0003本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，而提供一种新型的、有效防止石膏雨产生的烟气加热系统。0004本发明采用的技术方案为一种烟气处理装置，所。
7、述的烟气处理装置为包括第一换热器的蒸汽压缩循环系统，所述的第一换热器设置在湿式脱硫装置与烟囱之间的烟道中；所述的第一换热器作为蒸汽压缩循环系统的冷凝器。0005所述的第一换热器的冷媒入口与节流部件连接，第一换热器的冷媒出口与压缩机连接，且压缩机和节流部件之间还连接有第二换热器。0006所述的蒸汽压缩循环系统采用的冷媒工质为CO2，且在所述第一换热器中的CO2为超临界状态。0007所述的第一换热器设置在烟气通道中，且第一换热器的冷媒换热管为竖直设置。0008所述的第一换热器设置在一旁通烟道中，处理后的烟气在汇合处与其他烟气混合。0009所述的蒸汽压缩循环系统中设置有四通阀，该四通阀对第一换热器的。
8、冷媒流向进行控制；所述蒸汽压缩循环系统包括第一换热器作为蒸发器的第一状态；所述蒸汽压缩循环系统包括第一换热器作为冷凝器的第二状态。0010所述的蒸汽压缩循环系统中的第二换热器为空气换热器，在第一状态情况下，第二换热器作为冷凝器；在第二状态下情况下，第二换热器为蒸发器。0011所述的蒸汽压缩循环系统中还有作为蒸发器使用的第二换热器，该第二换热器设置在第一换热器与湿式脱硫装置之间的烟道中。0012另一方面，本发明还提供一种烟气处理装置的控制方法，具体的，在烟气处理装置中还设置有检测进入第一换热器前烟气温度T1的温度传感器，获得其湿度T2的传感器，以及检测烟囱外部环境温度T3的温度传感器。包括如下控。
9、制步骤说明书CN104154553A2/4页4读取T1，T2，T3；计算加热需要的能耗QHFT1，T2，T3；计算蒸发除湿需要的能耗QCFT1，T2，T3；比较两者的大小，切换四通阀的方向，按照能耗小的运行方式运行。这样既可以减少能耗，又可以避免过多的热能对外部环境的污染。0013其中，石灰石石膏法烟气脱硫或者氨法烟气脱硫都属于湿法烟气脱硫，经湿法脱硫，烟气湿度增加，温度降低，烟气极易在烟囱内壁结露。主要因为，脱硫后的烟气湿度大于饱和湿度，进入烟囱时，烟囱外的大气温度要低于烟气的露点温度，所以，就会使烟囱中的烟气产生凝露，本发明就是通过第一换热器对烟气进行降温除湿，降低烟气的绝对湿度，或者在某。
10、些情况下经过加热降低烟气的相对湿度；或者除湿和提高烟气温度相结合，使烟囱中的烟气还没有达到露点温度的情况下就离开烟囱，避免出现湿烟囱的现象。附图说明0014图1是本发明第一实施例的结构示意图；图2是本发明第二实施例的结构示意图；图3是本发明第三实施例的结构示意图图4是本发明第三实施例另一种实施形式的结构示意图；图5是本发明另一种实施例的示意图。0015其中1烟气处理装置，2湿式脱硫装置，3烟道，4烟囱，5第一换热器，6第二换热器，7压缩机，8节流部件，9四通阀，10换热风扇，11旁通烟道，12汇合处。具体实施方式0016下面通过具体实施方式详细介绍本发明实施例一如图1所示，虚线框中的为烟气处理。
11、装置1，该装置1包括蒸汽压缩循环系统，即图1中由冷媒管道顺序连接的压缩机7、第一换热器5、节流部件8和第二换热器6，冷媒按照压缩机7的排出口方向顺序通过第一换热器5、节流部件8和第二换热器6后，回到压缩机7。即第一换热器5的冷媒入口与压缩机7连接，冷媒出口与节流部件8连接，且压缩机7和节流部件8之间还连接有第二换热器6。0017具体的，第一换热器5设置在湿式脱硫装置2与烟囱4之间的烟道3中，第一换热器5作为蒸汽压缩循环系统的冷凝器，对烟气进行加热，第一换热器5外侧为烟气，通过冷媒工质在蒸汽压缩循环系统中循环往复，从而实现对烟气的加热处理。这里提到的冷凝器是指，冷媒在换热器中进行冷凝，由高压的气。
12、体变成高压的液体，释放大量的热，在这里是指冷媒释放热量对烟气进行加热。0018在本实施例中，换热器作为蒸汽压缩循环系统中的冷凝器，压缩机排出高压高温的冷媒气体，该冷媒气体在冷凝器中对烟气进行加热，当加热后的烟气温度超过其露点温度后，即烟气不会冷凝。具体的，经过湿式脱硫后，烟气的实际温度为T152度，但是当时的露点温度为T262度，也即在烟气中水分含量已经超出了饱和湿空气的含湿量，需要加热到超出露点温度以上才有可能避免凝露。在实际处理过程中，湿式脱硫后的露点温度T2为说明书CN104154553A3/4页5烟气当前温度T1，其中的范围在5至15度之间，本实施例中等于10度。而且，烟囱在传送烟气的。
13、上升过程中，烟囱的外壁会和外部空气进行换热，当垂直高度越高时，烟囱外空气的温度会降低，所以一般在冷凝器中会加热烟气到一定的温度，从而确保在烟囱出口处的温度T3会高于62度的露点温度T2，从而避免烟气在烟囱中凝露,烟囱出口处的最小不凝露温度T与烟气的露点温度T2的温差由烟囱的围护结构和室外空气温度决定。一般，为了减少加热烟气的能量消耗，采用实际的T2T3至10度，在本实施例中第一换热器5的冷凝器温度为90度，处理后的烟气的实际温度为70度，从而即使烟气在烟囱中降温，其温度也会高于露点温度。0019进一步的，本实施例的蒸汽压缩循环系统采用的冷媒工质为CO2，由于第一换热器作为冷凝器的实际温度较高，。
14、在第一换热器中的CO2为超临界状态。超临界状态的CO2在做管内流动时，温度对CO2的比重的影响较为明显，特别是在换热管竖直设置的情况下，经过降温后的超临界状态的CO2会形成管道侧壁与管道中的相互置换，从而在竖直管上形成外壁温度间隔变化的情况，从而提高了换热效果。具体的，在本实施例中，第一换热器5中的冷媒换热管采用竖直设置，管外强化换热的肋水平设置。0020实施例二图2的方案，与实施例一的区别在于，第一换热器5设置在旁通烟道11内，与该旁通烟道11内的烟气进行换热，一部份烟气经过旁通烟道11内的第一换热器5进行换热后，处理过的烟气在汇合处12与另一部分烟气混合成温度高于最小不凝露温度T的烟气。0。
15、021在实际的烟气处理中，往往采用定制的加热处理装置，为了适应烟气处理装置的设计要求，会只对部分烟气进行处理，再进行混合的形式，提高了烟气处理装置设置的灵活性。再比如，当另一个烟道中的设备进行检修，则旁通烟道中的换热器就可以担负起加热烟气的工作。0022实施例三如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，蒸汽压缩循环系统中还设置有四通阀9，该四通阀9对第一换热器的冷媒流向进行控制，当四通阀9如图3中的流向流动时，第一换热器5做为冷凝器使用，即烟气处理装置包括第一换热器作为冷凝器的第一状态；当四通阀9如图4中的流向流动时，第一换热器5作为蒸发器使用，即烟气处理装置包括第一换热器作为蒸发器的第二状态。
16、。0023在本实施例中，第二换热器的功能也会随着四通阀9的切换发生对应的变化，在第一状态时，第二换热器6作为蒸发器使用；第二状态时，第二换热器6作为冷凝器使用。如图3或图4中，第二换热器6为空气换热器，其中换热器包括驱动空气流动的换热风扇10。可以理解的第二换热器6也可以是两个或者两个以上的可以相互切换的换热器的组合，只需要能够按照蒸汽压缩循环的需求切换成蒸发器或者冷凝器即可。0024当第一换热器作为冷凝器使用时，可以参考具体实施例一；当第一换热器作为蒸发器使用时，还是以52度的烟气，62度的露点温度为例，蒸发器可以直接把烟气中的水份冷凝掉，从而降低露点温度。在本实施例中，第一换热器的蒸发温度。
17、为15度，降温后的烟气温度为35度，露点温度为35度；该状态的烟气和另外一部分未处理的烟气混合，产生温度为43度，露点温度为40度的烟气，由于43度已经较接近外部空气的温度，所以传热温差小，并不会在烟囱内产生凝露。在第二状态下，第一换热器作为蒸发器使用，烟气处理后的说明书CN104154553A4/4页6实际温度要远远小于第一状态时的情况，但是，具体能耗情况，还需要考虑烟气的含湿量，如果含湿量较大，则由于需要处理的潜热大，而需要较多的能耗。0025本发明还提供一种烟气处理装置的控制方法，在本实施例中采用四通阀的技术方案中，通过切换四通阀的方向，使得烟气处理装置按照最节能的方式运行。0026在烟。
18、气处理装置中还设置有检测进入第一换热器前烟气温度T1的温度传感器，获得其湿度T2的传感器，以及检测烟囱外部环境温度T3的温度传感器。0027读取T1，T2，T3；计算加热需要的能耗QHFT1，T2，T3；计算蒸发除湿需要的能耗QCFT1，T2，T3；比较两者的大小，切换四通阀的方向，按照能耗小的运行方式运行。这样既可以减少能耗，又可以避免过多的热能对外部环境的污染。0028实施例四如图5所示,本实施例与实施例一的区别在于，第二换热器6设置在湿式脱硫装置2与第一换热器5之间的烟道3中，第二换热器6连接节流部件8的出口和压缩机7的吸入口，作为蒸发器使用。经过湿式脱硫的烟气先是经过第二换热器6的降温。
19、除湿，可以冷凝烟气中的水分，降低烟气的绝对含湿量；处理后的烟气再经过第一换热器5的等湿加热，提高烟气温度的同时，可以显著提高相对湿度，使得在烟囱中不易冷凝。由于第一换热器和第二换热器是作为蒸发压缩循环系统的一部分，即通过一个压缩机，同时完成了对烟气的降温除湿和等湿加热，比单独使用其中的一个换热器来说，可以显著的降低能耗。0029具体的，仍然以烟气的初始温度为52度，露点温度为62度，蒸发温度15度，冷凝温度90度为例，烟气从52度降低到35度，通过冷凝器又从新加热到55度，由于这个时候的露点温度只有35度，所以，可以与更多的未处理烟气进行混合，提高处理的烟气的量。采用如图5所示的形式，是使用效果最好的一种形式，对烟气既进行了蒸发器除湿，又进行了冷凝器的加热，使用同样的能量（驱动压缩机运行），蒸发和冷凝的两个效果都会对烟气除湿其作用。所需的能量应该比上面的方式减少40以上。而且，出口烟气的温度会显著降低，对外的热污染最小。说明书CN104154553A1/5页7图1说明书附图CN104154553A2/5页8图2说明书附图CN104154553A3/5页9图3说明书附图CN104154553A4/5页10图4说明书附图CN104154553A105/5页11图5说明书附图CN104154553A11。