一种烟气处理装置以及焚烧炉烟气处理系统

技术领域

本发明涉及污泥焚烧烟气处理技术领域，特别涉及一种烟气处理装置以及焚烧炉烟气处理系统。

背景技术

市政污泥成分复杂，除含有大量的水分外，还含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物，以及砷、铜、铬、汞等重金属和有毒有害物质，任意堆放、排放会造成环境污染。城市污水污泥的妥善处理、处置的问题十分突出，其无害化处置已经成为环保课题。

污泥的处置方法主要是填埋、堆肥和焚烧三种。污泥填埋要占用大量土地且污染环境；污泥堆肥时，由于不能有效去除污泥中的重金属和有害物质，土地利用受到限制，且堆肥环境较差；焚烧是无害化最彻底的一种方式，由于污泥含有较高的灰分和硫含量，焚烧产生的烟气达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485排放标准，需要充分脱硫除尘。

常用的污泥焚烧烟气净化工艺为“静电除尘器+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器+湿法脱酸+蒸汽加热器”，即如图1所示，污泥在焚烧炉内完全燃烧，并经余热锅炉01余热利用后，烟气出口温度约220℃，烟气中含有酸性气体SO

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种烟气处理装置，以回收烟气中的热能，用于处理后冷烟气的加热排放，减少或避免冷烟气加热所需的额外能源，实现能源的充分利用，节能环保。

本发明的第二目的在于提供一种包括上述烟气处理装置的焚烧炉烟气处理系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种烟气处理装置，包括：

烟气净化装置，所述烟气净化装置包括湿法洗涤塔以及热泵装置，所述热泵装置的低温端串联于所述湿法洗涤塔的循环洗液管路；

一级烟气加热器，所述一级烟气加热器的冷侧入口与所述烟气净化装置的烟气出口连通，所述一级烟气加热器的热侧入口与所述一级烟气加热器的热侧出口之间串联有所述热泵装置的高温端；

二级烟气加热器，所述二级烟气加热器的冷侧入口与所述一级烟气加热器的冷侧出口连通，所述二级烟气加热器的冷侧出口与烟囱连通，所述二级烟气加热器的热侧入口为待处理烟气进口，所述二级烟气加热器的热侧出口与所述湿法洗涤塔的烟气进口连通。

可选地，所述烟气净化装置还包括汽水分离装置以及除尘装置，所述汽水分离装置的烟气入口与所述湿法洗涤塔的烟气出口连通，所述汽水分离装置的烟气出口与所述除尘装置的烟气入口连通，所述除尘装置的烟气出口作为所述烟气净化装置的烟气出口与所述一级烟气加热器的冷侧入口连通；

或者，所述除尘装置的烟气入口与所述湿法洗涤塔的烟气出口连通，所述除尘装置的烟气出口与所述汽水分离装置的烟气入口连通，所述汽水分离装置的烟气出口作为所述烟气净化装置的烟气出口与所述一级烟气加热器的冷侧入口连通。

可选地，所述汽水分离装置为屋脊式除雾器，所述屋脊式除雾器包括除雾器本体以及设置于所述除雾器本体上方的冲洗装置。

可选地，所述除尘装置为湿式电除尘装置。

可选地，所述湿法洗涤塔、所述汽水分离装置、所述除尘装置、所述一级烟气加热器以及所述二级烟气加热器从下之上依次集成为一体结构，或者，所述湿法洗涤塔、所述除尘装置、所述汽水分离装置、所述一级烟气加热器以及所述二级烟气加热器从下之上依次集成为一体结构。

可选地，所述湿法洗涤塔包括：

喷淋组件，所述喷淋组件包括填料层以及设置于所述填料层上方的喷淋装置；

循环洗液水箱，设置于所述喷淋组件的下方；

循环泵，所述循环泵以及所述热泵装置的低温端串联于所述喷淋组件与所述循环洗液水箱之间的所述循环洗液管路。

可选地，所述湿法洗涤塔包括多个所述喷淋组件，各所述喷淋组件从下之上间隔布置。

可选地，所述湿法洗涤塔还包括补液装置，所述补液装置包括：

PH值检测装置，所述PH值检测装置设置于所述循环洗液水箱内；

循环洗液补充装置，所述循环洗液补充装置与所述循环洗液水箱连通；

控制器，所述控制器的信号输入端与所述PH值检测装置通信连接，所述控制器的信号输出端与所述循环洗液补充装置信号连接，所述控制器用于在所述PH值检测装置检测到所述循环洗液水箱内的循环洗液的PH值低于下限预设值时控制所述循环洗液补充装置向所述循环洗液水箱补充循环洗液，并在所述循环洗液水箱内的循环洗液的PH值高于或等于上限预设值时控制所述循环洗液补充装置停止。

可选地，所述热泵装置为溴化锂热泵。

一种焚烧炉烟气处理系统，包括沿烟气方向依次设置的余热锅炉、静电除尘器、干法脱酸装置、活性炭吸附装置以及布袋除尘器，还包括如上任意一项所述的烟气处理装置，所述烟气处理装置的二级烟气加热器的热侧入口与所述布袋除尘器的烟气出口连通。

由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种烟气处理装置，该烟气处理装置包括烟气净化装置、一级烟气加热器以及二级烟气加热器，其中，烟气净化装置包括湿法洗涤塔以及热泵装置，热泵装置的低温端串联于湿法洗涤塔的循环洗液管路；一级烟气加热器的冷侧入口与烟气净化装置的烟气出口连通，一级烟气加热器的热侧入口与一级烟气加热器的热侧出口之间串联有热泵装置的高温端；二级烟气加热器的冷侧入口与一级烟气加热器的冷侧出口连通，二级烟气加热器的冷侧出口与烟囱连通，二级烟气加热器的热侧入口为待处理烟气进口，二级烟气加热器的热侧出口与湿法洗涤塔的烟气进口连通，湿法洗涤塔的烟气进口即为烟气净化装置的烟气进口。

在应用时，待处理烟气经过二级烟气加热器的热侧后，进入烟气净化装置的烟气进口，经烟气净化装置净化后再一次经过一级烟气加热器以及二级烟气加热器，待处理烟气在烟气净化装置的净化过程中，湿法洗涤塔使用循环洗液对烟气进行湿法脱酸，循环洗液回收烟气中的余热，在循环洗液循环过程中，热泵装置回收循环洗液中的低品质热量，并将热量转移至一级烟气加热器，用于加热初步加热烟气净化装置的烟气出口的烟气，经过一级烟气加热器后，处理后的烟气进入二级烟气加热器，在二级烟气加热器中与待处理烟气进行换热，从而实现对处理后烟气的二次加热。

可见上述烟气处理装置能够回收烟气中的余热用于处理后烟气的两次加热，可以实现将烟气净化装置出口60℃左右的处理后烟气升温至120℃，这样一方面可以充分、合理的利用烟气热量，减少喷淋废水量，也无需设置蒸汽加热器，减少蒸汽用量，不额外添加能源，达到脱白效果，节能减排，另一方面可以提高排烟温度，避免烟气达到酸露点，析出酸性气体腐蚀烟囱。

本发明还提供了一种焚烧炉烟气处理系统，该焚烧炉烟气处理系统包括沿烟气方向依次设置的余热锅炉、静电除尘器、干法脱酸装置、活性炭吸附装置、布袋除尘器以及如上所述的烟气处理装置，烟气处理装置的二级烟气加热器的热侧入口与布袋除尘器的烟气出口连通，由于该焚烧炉烟气处理系统采用了上述烟气处理装置，因此该焚烧炉烟气处理系统理应具有与上述烟气处理装置相同的有益效果，在此不在赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中烟气净化工艺的系统图；

图2为本发明实施例提供的烟气处理装置的结构示意图。

图1中：

01为余热锅炉；02为静电除尘器；03为活性炭吸附装置；04为干法脱酸装置；05为布袋除尘器；06为湿法洗涤塔；07为蒸汽加热器；08为引风机；09为烟囱；

图2中：

1为湿法洗涤塔；101为循环洗液水箱；102为填料层；103为喷淋装置；104为循环泵；1a为湿法洗涤塔的烟气进口；2为热泵装置；201为热泵装置的低温端；202为热泵装置的高温端；3为屋脊式除雾器；301为除雾器本体；302为冲洗装置；4为湿式电除尘装置；5为一级烟气加热器；5a为一级烟气加热器的冷侧入口；5b为一级烟气加热器的冷侧出口；5c为一级烟气加热器的热侧入口；5d为一级烟气加热器的热侧出口；6为二级烟气加热器；6a为二级烟气加热器的冷侧入口；6b为二级烟气加热器的冷侧出口；6c为二级烟气加热器的热侧入口；6d为二级烟气加热器的热侧出口；7为烟囱。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种烟气处理装置，该烟气处理装置的结构设计使其能够回收烟气中的热能，用于处理后冷烟气的加热排放，减少或避免冷烟气加热所需的额外能源，实现能源的充分利用，节能环保。

本发明的另一核心是提供一种包括上述烟气处理装置的焚烧炉烟气处理系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的烟气处理装置的结构示意图。

本发明实施例提供了一种烟气处理装置，该烟气处理装置包括烟气净化装置、一级烟气加热器5以及二级烟气加热器6。

其中，烟气净化装置包括湿法洗涤塔1以及热泵装置2，热泵装置2的低温端201串联于湿法洗涤塔1的循环洗液管路，当然需要说明的是，除了湿法洗涤塔1以及热泵装置2外，烟气净化装置还包括其他的烟气净化设备，如除尘、除雾等设备；一级烟气加热器5的冷侧入口5a与烟气净化装置的烟气出口连通，一级烟气加热器5的热侧入口5c与一级烟气加热器5的热侧出口5d之间串联有热泵装置2的高温端202；二级烟气加热器6的冷侧入口6a与一级烟气加热器5的冷侧出口5b连通，二级烟气加热器6的冷侧出口6b与烟囱7连通，二级烟气加热器6的热侧入口6c为待处理烟气进口，二级烟气加热器6的热侧出口6d与湿法洗涤塔1的烟气进口1a连通，湿法洗涤塔1的烟气进口1a即为烟气净化装置的烟气进口。

在应用时，待处理烟气经过二级烟气加热器6的热侧后，进入烟气净化装置的烟气进口，经烟气净化装置净化后再一次经过一级烟气加热器5以及二级烟气加热器6，待处理烟气在烟气净化装置的净化过程中，湿法洗涤塔1使用循环洗液对烟气进行湿法脱酸，循环洗液回收烟气中的余热，在循环洗液循环过程中，热泵装置2回收循环洗液中的低品质热量，并将热量转移至一级烟气加热器5，用于加热初步加热烟气净化装置的烟气出口的烟气，经过一级烟气加热器5后，处理后的烟气进入二级烟气加热器6，在二级烟气加热器6中与待处理烟气进行换热，从而实现对处理后烟气的二次加热。

可以看出，与现有技术相比，本发明实施例提供的烟气处理装置能够回收烟气中的余热用于处理后烟气的两次加热，可以实现将烟气净化装置出口60℃左右的处理后烟气升温至120℃，这样一方面可以充分、合理的利用烟气热量，减少喷淋废水量，也无需设置蒸汽加热器，减少蒸汽用量，不额外添加能源，达到脱白效果，节能减排，另一方面可以提高排烟温度，避免烟气达到酸露点，析出酸性气体腐蚀烟囱7。

作为优选地，在本发明实施例中，烟气净化装置还包括汽水分离装置以及除尘装置，汽水分离装置的作用是去除烟气流中液滴，除尘装置的作用是去除烟气流中的灰尘等杂质，汽水分离装置的烟气入口与湿法洗涤塔1的烟气出口连通，汽水分离装置的烟气出口与除尘装置的烟气入口连通，除尘装置的烟气出口作为烟气净化装置的烟气出口与一级烟气加热器5的冷侧入口5a连通；或者，除尘装置的烟气入口与湿法洗涤塔1的烟气出口连通，除尘装置的烟气出口与汽水分离装置的烟气入口连通，汽水分离装置的烟气出口作为烟气净化装置的烟气出口与一级烟气加热器5的冷侧入口5a连通。即在本发明实施例中，汽水分离装置与除尘装置的位置可以互换，需要说明的是，若有必要，汽水分离装置或者除尘装置可以设置多个，多个汽水分离装置以及多个除尘装置可以相互间隔设置，也可以各个汽水分离装置相互靠近设置，各个除尘装置相互靠近设置。

具体地，在本发明实施例中，汽水分离装置为屋脊式除雾器3，屋脊式除雾器3包括除雾器本体301以及设置于除雾器本体301上方的冲洗装置302，冲洗装置302带有多个冲洗喷头，可间歇地喷入高压清洁水清洗除雾器本体301，去除可能沉淀除雾器本体301上的盐类物质，当然需要说明的是，汽水分离装置并不局限于上述的屋脊式除雾器3，在其他实施例中，也可以采用其他形式的汽水分离装置。

具体地，在本发明实施例中，除尘装置为湿式电除尘装置4，该湿式电除尘装置4可以为立式除尘器，其主要由气室、电场区、清洗系统组成，核心部分是电场区，电场区主要包括六边形蜂窝状管束组成的阳极管以及钛合金材质阴极线，烟气从电场区下部进入，顶部离开，其工作原理为：将高压脉冲直流电引入，使悬挂在除尘器内的阴极线不断发射出电子，把电极间部分气体电离成正负离子，分散在气体中的尘与带负电离子相碰撞而荷电，在电场的作用下，带电颗粒移向除尘器的阳极管内壁上，以实现除尘；清洗系统可间歇性喷入冲洗水，冲洗阳极管和阴极线，将阳极管表面的固体物质冲洗下来。当烟气中酸性气体含量过高时，亦可采用碱液作为冲洗水，防止阳极管和阴极线腐蚀。

除尘装置并不局限于上述结构，在其他实施例中，还可以采用其他结构，如卧式、阳极采用板式等不同形式，也可以达到相同效果，在此不做限定。

作为优选地，在本发明实施例中，如图2所示，上述湿法洗涤塔1、汽水分离装置、除尘装置、一级烟气加热器5以及二级烟气加热器6从下之上依次集成为一体结构，或者，湿法洗涤塔1、除尘装置、汽水分离装置、一级烟气加热器5以及二级烟气加热器6从下之上依次集成为一体结构，这种集成化结构，能够减少设备占地和设备吨投资。

具体地，如图2所示，在本发明实施例中，湿法洗涤塔1包括喷淋组件、循环洗液水箱101以及循环泵104，其中，喷淋组件包括填料层102以及设置于填料层102上方的喷淋装置103，循环洗液水箱101设置于喷淋组件的下方，循环洗液水箱101用于为湿法洗涤塔1提供循环洗液并回收喷淋后的循环洗液，循环泵104以及热泵装置2的低温端201串联于喷淋组件与循环洗液水箱101之间的循环洗液管路，在工作时，循环泵104从循环洗液水箱101抽取循环洗液，驱动循环洗液经过热泵装置2的低温端201后进入喷淋装置103进行喷淋。

上述湿法洗涤塔1可以包括多个喷淋组件，各喷淋组件从下之上间隔布置，具体地，在本发明一种实施例中，湿法洗涤塔1设置两个喷淋组件，如图2所示，即包括两个喷淋装置103和两层填料层102。喷淋装置103通过喷淋管上的若干喷嘴，将循环洗液(NaOH溶液)均匀分布在整个塔截面，喷淋装置103的主管和支管采用增强聚丙烯材质，喷嘴采用PTFE材质。

每个填料层102均位于相应的喷淋装置103下部，塔内填料层102作为气液两相间接触构件的传质设备，填料层102的底部装有填料支承板，填料以乱堆方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。填料采用陶瓷波纹填料；填料层102的支承板采用耐酸材料，具有足够的强度支撑填料层102。循环洗液从喷嘴喷淋到填料层102上，并沿填料层102表面流下。气体从填料层102底部送入，与液体呈逆流连续通过填料层102的空隙，在填料层102表面上，气液两相密切接触进行传质，发生酸碱中和反应。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，湿法洗涤塔1还包括补液装置，补液装置包括PH值检测装置、循环洗液补充装置以及控制器，其中，PH值检测装置设置于循环洗液水箱101内，循环洗液补充装置与循环洗液水箱101连通，控制器的信号输入端与PH值检测装置通信连接，控制器的信号输出端与循环洗液补充装置信号连接，控制器用于在PH值检测装置检测到循环洗液水箱101内的循环洗液的PH值低于下限预设值时控制循环洗液补充装置向循环洗液水箱101补充循环洗液，并在循环洗液水箱101内的循环洗液的PH值高于或等于上限预设值时控制循环洗液补充装置停止，从而调节循环洗液水箱101内的循环洗液的PH值，循环洗液经循环使用后，酸性气体被洗涤后变成盐溶于水中，循环洗液中的盐分的浓度越来越高，需要定期排放。

在本发明实施例中，上述热泵装置2为溴化锂热泵，热泵原理是利用高品位能源驱动实现热量从低温向高温输送的设备。主要分为压缩式热泵和吸收式热泵，压缩式热泵用电力驱动，吸收式热泵是用热能蒸汽、燃料、热水等驱动。本发明实施例中，溴化锂热泵采用溴化锂溶液为吸收剂，利用溴化锂溶液吸水发热的特性，采用低压饱和蒸汽作为热介质与循环洗液中的低品位热源共同驱动工作。

热泵装置2可以采用溴化锂之外的物质，如氟利昂等，热介质采用低压蒸汽之外的介质，如导热油、水等，均可达到相同效果。

进一步地，在本发明实施例中，上述一级烟气加热器5为管式换热器，其冷侧入口与湿式电除尘器的出口相连，冷侧出口与二级烟气加热器6的冷测入口相连，净化后烟气从一级烟气加热器5的冷测入口进入，初步加热至70℃-80℃后进入二级烟气加热器6。热源为热泵装置2吸收循环洗液中的热量后的热介质。一级烟气加热器5的热侧入口5c与热泵装置2的热介质出口，通过管道相连接，管道外部设置保温；一级烟气加热器5的热侧出口5d与热泵装置2的热介质进口通过管道相连，管道外部设置保温。

二级烟气加热器6为烟气-烟气换热器，二级烟气加热器6的冷侧入口6a与一级烟气加热器5的冷测出口相连，二级烟气加热器6的冷侧出口6b与烟囱7相连。经一级烟气加热器5初步加热后的排放烟气在二级烟气加热器6内被进一步加热至约120℃后从烟囱7排放。二级烟气加热器6的热源为待处理烟气，待处理烟气从二级烟气加热器6的热侧入口6c进入二级烟气加热器6，降温至约110℃后从二级烟气加热器6的热侧出口6d流出，继而进入烟气净化装置的烟气进口，即湿法洗涤塔1的烟气进口1a。二级烟气加热器6的热侧出口与湿法洗涤塔1的烟气进口1a通过烟道相连，烟道外部设置保温。

当然需要说明的是，上述一级烟气加热器5和二级烟气加热器6可以采用不同换热器形式，如板式、热管式等，也可达到相同效果，在此不做限定。

本发明实施例还提供了一种焚烧炉烟气处理系统，该焚烧炉烟气处理系统包括沿烟气方向依次设置的余热锅炉、静电除尘器、干法脱酸装置、活性炭吸附装置、布袋除尘器以及如上述实施例所述的烟气处理装置，该烟气处理装置的二级烟气加热器6的热侧入口6c与布袋除尘器的烟气出口连通，由于该焚烧炉烟气处理系统采用了上述实施例中的烟气处理装置，因此该焚烧炉烟气处理系统的技术效果请参考上述实施例。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，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一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。