本發(fā)明涉及能源環(huán)境工程領(lǐng)域，特別的是涉及一種高溫含塵煙氣的余熱回收、除塵凈化、水蒸氣冷凝回收一體化的方法和裝置。

技術(shù)背景

工業(yè)鍋爐是我國(guó)是煉油化工中重要的設(shè)備，而在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中能耗高、污染高的主要原因之一就是鍋爐的煙氣排放；鍋爐排煙問題一方面在于過(guò)高的排煙溫度，另一方面就是煙氣污染物的直接污染。

隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，人們環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，在能量回收、氣體凈化、催化劑回收及防大氣污染等工程中，高效分離器則成為關(guān)鍵設(shè)備之一。通過(guò)換熱分離一體化裝置，對(duì)含塵煙氣進(jìn)行高效除塵凈化后排入大氣，煙氣在旋風(fēng)分離器中分離粉塵，同時(shí)與殼程中的冷卻介質(zhì)換熱，加熱后的冷卻介質(zhì)用于下游設(shè)備的熱能利用。

目前企業(yè)普遍采用的方法有兩種，一是先進(jìn)行余熱回收，后進(jìn)行除塵處理；二是先進(jìn)行除塵處理，后進(jìn)行余熱回收。兩種方法都存在一定的弊端：第一種方法煙氣中的煙塵會(huì)堵塞換熱器的煙氣通道，時(shí)間久了，黏附在換熱面上的高溫?zé)焿m將增大換熱面的熱阻，因而換熱效率降低，影響設(shè)備的換熱效果。如果采用第二種方法，在除塵設(shè)備內(nèi)進(jìn)行除塵的過(guò)程中會(huì)降低煙氣的溫度，從而產(chǎn)生一定的余熱損失。另外，由于高溫?zé)煔獾酿ざ却笥诘蜏責(zé)煔?，所以煙氣在除塵器內(nèi)的阻力損失增大，需要消耗更多的動(dòng)力，造成能源的浪費(fèi)。

目前利用熱管和旋風(fēng)分離器組合、熱管和電除裝置組合的換熱除塵一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積大。將旋風(fēng)分離器與管殼式換熱器相結(jié)合的裝置還未見，本文提出了催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化方法及其設(shè)備，方法合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，換熱、除塵除水同步進(jìn)行，換熱分離效率高，恰好填補(bǔ)了這一空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)催化裂化焚燒煙氣進(jìn)行換熱分離一體化的方法與裝置，對(duì)煙氣的余熱進(jìn)行回收，同時(shí)對(duì)煙氣中的粉塵顆粒進(jìn)行高效分離，且高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。不僅提高能量的利用率，避免能量浪費(fèi)，還可對(duì)煙氣除塵除水，防止空氣污染。

本發(fā)明提供了一種對(duì)焚燒煙氣進(jìn)行換熱分離一體化的方法，它包括：

高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱型離心分離器，煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的冷卻介質(zhì)換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能；

高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能；

所述煙氣氣流在旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和冷卻介質(zhì)在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。

所述冷卻介質(zhì)可為工藝水、預(yù)熱油、常溫空氣等。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，煙氣中含有N₂、CO₂、水氣、灰塵、NO_x、SO₂、催化劑顆粒物等多種組分。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，焚燒煙氣溫度由300℃以上降至100℃以下，水蒸氣含量由10％以上降至6％以下，粉塵含量由400mg/Nm3以上降至50mg/Nm3以下。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，煙氣流動(dòng)動(dòng)力可由煙囪抽提提供，也可由外加風(fēng)機(jī)提供，換熱分離器的壓降低于1200Pa。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化的裝置，包括：

與換熱分離一體化裝置的進(jìn)氣口相連的催化裂化焚燒余熱鍋爐，CO和空氣進(jìn)入鍋爐中焚燒，焚燒后的煙氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入換熱分離一體化裝置；

與所述換熱分離一體化裝置相連的脫硫塔，用于換熱除塵后從換熱分離一體化裝置出氣口流出煙氣的脫硫處理。

與所述脫硫塔相連的脫硫液緩沖罐，脫硫液從脫硫液緩沖罐流出并在脫硫塔的上方流入后向下噴淋，同時(shí)換熱分離后的煙氣從脫硫塔的下方通入，脫硫后的凈化氣在風(fēng)機(jī)的作用下從脫硫塔上方流出排入大氣，脫硫液吸收SO₂后的含硫液從脫硫塔的底部流出，進(jìn)入下游設(shè)備；

與換熱分離一體化裝置相連的換熱介質(zhì)緩沖罐，換熱介質(zhì)從換熱介質(zhì)緩沖罐流出后，經(jīng)換熱分離一體化裝置進(jìn)液口流進(jìn)，換熱后從出液口流出進(jìn)入下游設(shè)備。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化裝置中的換熱型離心分離器可為單級(jí)也可為多級(jí)串并聯(lián)。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，冷卻介質(zhì)從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出后進(jìn)入下游設(shè)備。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化裝置可為立式也可為臥式。如有必要，該裝置和離心風(fēng)機(jī)均可采用耐高溫、耐腐蝕材料。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明換熱分離一體化工藝流程圖。

圖2本發(fā)明換熱分離一體化裝置俯視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明人經(jīng)過(guò)廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，焚燒鍋爐外排煙氣中含有大量的余熱、灰塵、水蒸氣，這些煙氣的直接外排極易造成能量浪費(fèi)和空氣污染。利用換熱分離一體化裝置對(duì)煙氣進(jìn)行余熱回收、除塵除水，提高能量的利用率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊，生產(chǎn)成本低，基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思如下：

1高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱型離心分離器，煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的冷卻介質(zhì)換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能。

2高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。

3煙氣氣流在旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和冷卻介質(zhì)在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。

在本發(fā)明的第一方面，提供了催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化的方法，該方法包括：

高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱型離心分離器，煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的冷卻介質(zhì)換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能。

高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨危苓M(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。

煙氣氣流在旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和冷卻介質(zhì)在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。

在本發(fā)明中，所述冷卻介質(zhì)可為工藝水、預(yù)熱油、常溫空氣等。

在本發(fā)明中，所述焚燒余熱鍋爐煙氣中含有N₂、CO₂、水氣、灰塵、NO_x、SO₂、催化劑顆粒物等多種組分。

在本發(fā)明中，所述焚燒余熱鍋爐煙氣溫度由300℃以上降至100℃以下，水蒸氣含量由10％以上降至6％以下，粉塵含量由400mg/Nm3以上降至50mg/Nm3以下。

在本發(fā)明中，所述焚燒余熱鍋爐煙氣流動(dòng)動(dòng)力可由煙囪抽提提供，也可由外加風(fēng)機(jī)提供，換熱分離器的壓降低于1200Pa。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化的裝置，該裝置包括：

催化裂化焚燒余熱鍋爐、換熱介質(zhì)緩沖罐、換熱分離一體化裝置、脫硫液緩沖罐、風(fēng)機(jī)、脫硫塔等；

在本發(fā)明中，催化裂化焚燒煙氣的換熱分離主要在換熱分離一體化裝置中進(jìn)行，換熱分離后的煙氣流入脫硫塔中脫硫處理，進(jìn)一步凈化煙氣。

在本發(fā)明中，所述催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化裝置中的換熱型離心分離器可為單級(jí)也可為多級(jí)串并聯(lián)。

在本發(fā)明中，所述冷卻介質(zhì)從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出后進(jìn)入下游設(shè)備。

在本發(fā)明中，所述催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化裝置可為立式也可為臥式。如有必要，該裝置和離心風(fēng)機(jī)均可采用耐高溫、耐腐蝕材料。

以下參看附圖：

圖1是催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化裝置的工藝流程圖。如圖1所示，與換熱分離一體化裝置(3)的進(jìn)氣口相連的催化裂化焚燒余熱鍋爐(1)，CO和空氣進(jìn)入鍋爐中焚燒，焚燒后的煙氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入換熱分離一體化裝置(3)；與所述換熱分離一體化裝置(3)相連的脫硫塔(6)，用于換熱分離后從換熱分離一體化裝置(3)出氣口流出煙氣的脫硫處理。與所述脫硫塔(6)相連的脫硫液緩沖罐(4)，脫硫液從脫硫液緩沖罐(4)流出并在脫硫塔(6)的上方流入后向下噴淋，同時(shí)換熱分離后的煙氣從脫硫塔的下方通入，脫硫后的凈化氣在風(fēng)機(jī)(5)的作用下從脫硫塔上方流出排入大氣，脫硫液吸收SO2后的含硫液從脫硫塔(6)的底部流出，進(jìn)入下游設(shè)備；與換熱分離一體化裝置(3)相連的換熱介質(zhì)緩沖罐(2)，換熱介質(zhì)從換熱介質(zhì)緩沖罐(2)流出后，經(jīng)換熱分離一體化裝置(3)進(jìn)液口流進(jìn)，換熱后從出液口流出進(jìn)入下游設(shè)備。

圖2是換熱分離一體化裝置的俯視圖。如圖2所示，冷卻介質(zhì)從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出后進(jìn)入下游設(shè)備。高溫?zé)煔饨?jīng)進(jìn)氣口切向流入換熱型分離器，且煙氣氣流在換熱型分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和冷卻介質(zhì)在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的冷卻介質(zhì)換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能。高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于：

1)本發(fā)明的方法，將煙氣的余熱回收、除塵凈化、水蒸氣冷凝回收三種工藝過(guò)程合而為一，高效回收余熱，去除灰塵，收集冷凝水。冷卻介質(zhì)從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出。高溫?zé)煔饨?jīng)進(jìn)氣口切向流入換熱型分離器，且煙氣氣流在換熱型分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和冷卻介質(zhì)在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的冷卻介質(zhì)換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能。高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。

2)本發(fā)明的裝置，本發(fā)明的裝置，將換熱、除塵以及除水蒸汽這三項(xiàng)操作結(jié)合于同一設(shè)備中。該設(shè)備分離精度高、運(yùn)行高效穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，內(nèi)部空間利用率高、占地面積小，內(nèi)件安裝維修方便。

實(shí)施例

下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說(shuō)明，所有的百分比和份數(shù)按重量計(jì)。

某在石化公司的2#催化裝置焚燒CO焚燒余熱鍋爐煙氣的處理中，按照本發(fā)明的方法，采用換熱分離一體化裝置。對(duì)煙氣進(jìn)行余熱回收、除塵除水，其具體運(yùn)作過(guò)程及效果描述如下：

1.物料性質(zhì)及相關(guān)參數(shù)

煙氣換熱分離一體化裝置的換熱型分離器內(nèi)為含塵煙氣，罐體內(nèi)為工藝水。煙氣的流量為128761Nm3/h，初始溫度為160℃，壓力為5000Pa，NO_X為350mg/Nm3，SO₂為1500mg/Nm3，H₂O為10.1％粉塵顆粒物的濃度為200mg/Nm3。

2.煙氣換熱分離一體化裝置

該裝置為立式，且罐體中的換熱型分離器為單級(jí)裝置。工藝水從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出后進(jìn)入下游設(shè)備。煙氣從進(jìn)氣口流入換熱型分離器。換熱分離后從罐體的出氣口流出。

3.實(shí)施過(guò)程

工藝水從罐體的一側(cè)下方切向進(jìn)口流入，換熱后從另一側(cè)的上方切向出口流出。高溫?zé)煔饨?jīng)進(jìn)氣口切向流入換熱型分離器，且煙氣氣流在換熱型分離器中的旋轉(zhuǎn)方向和工藝水在罐體中的旋轉(zhuǎn)方向相反，提高換熱效率。煙氣中的粉塵受旋轉(zhuǎn)離心力而從煙氣中分離出來(lái)。同時(shí)高溫?zé)煔馀c離心分離器外的工藝水換熱，煙氣的溫度下降，余熱得以回收，實(shí)現(xiàn)一次分離和一次換熱功能。高溫的煙氣經(jīng)除塵降溫后，煙氣中的水蒸氣凝析變?yōu)橐合嗨?，能進(jìn)一步吸附聚并煙氣中的細(xì)微粒徑灰塵，含塵冷凝水被旋轉(zhuǎn)分離器分離從換熱分離器中旋流器的底部流出，實(shí)現(xiàn)二次吸附分離和二次相變換熱功能。

4.結(jié)果分析

通過(guò)使用催化裂化焚燒煙氣換熱分離一體化設(shè)備，高溫含塵煙氣中的余熱得以回收，粉塵顆粒得以去除，換熱后的煙氣初始160℃降至出氣口溫度的70℃，固體顆粒物濃度從100mg/Nm3及以上降低至50mg/Nm3以下，水蒸氣含量從10.1％降至6％，壓降為1500Pa。這表明該換熱分離一體化裝置余熱回收、除塵除水除效果很好，具有很高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用價(jià)值。

在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。