技术领域
[0001] 本发明涉及烟气处理技术领域，具体涉及一种内循环耦合熔盐储热的氧化镁制备烟气处理装置及方法。
相关背景技术
[0002] 氧化镁是一种不可或缺的无机化工材料，被广泛应用于耐火材料、陶瓷、化工、医药及食品等各个领域，生产氧化镁的固体原料主要有菱镁矿和白云石。
[0003] 目前，我国主要通过煅烧菱镁矿（成分MgCO）3 和白云石（成分CaCO3·MgCO3）来制备氧化镁，主要制备工艺流程为开采的菱镁矿或白云石块状原料，首先经过破碎机破碎，粒径较小(粒径通常在20mm～40mm)的经过振动筛筛分后进入各类窑炉（回转窑、竖窑或悬浮窑），在窑炉中通入燃料（煤气或者天然气）与空气一起燃烧，煅烧温度1000℃左右，分解后的物料进入磨机磨成粉末，再压球成为氧化镁成品，窑炉燃烧后产生400℃～500℃烟气，烟气经过烟气处理装置、引风机和烟囱排入大气中。
[0004] 窑炉产生的烟气成分复杂，主要成分为热空气、颗粒物、NOx、SO2等，该烟气具有温度不高、流量小、随产能波动大、间歇性等特点，能量密度低、有一定腐蚀性、不适合采用传统的锅炉和汽轮机发电，且生产厂家产能较小，无法集中大规模利用。目前一般直接排入大气或者冬季供暖，造成大量的环境污染和热能的浪费，然而面对这种普遍存在的问题，菱镁矿和白云石煅烧设计和生产单位为简化系统及考虑生产工艺的便利性一般都不加以利用，如何有效回收氧化镁制备过程中的烟气余热成为亟待解决的问题。
具体实施方式
[0015] 现在将详细参照本公开的实施例，其一个或多个示例在本文中下面阐述。每个实施例和示例通过解释本公开的装置、组成和材料来提供，而不是限制。相反，以下描述提供了用于实现本公开的示例性实施例的方便图示。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本公开的教导内容中制作出各种改型和变型，而不会脱离本公开的范围或精神。
[0016] 如图1所示，本发明公开一种内循环耦合熔盐储热的氧化镁制备烟气处理装置，包括用于对烟气进行脱硫、脱氮处理的原料煅烧烟气内循环系统，用于和烟气进行换热吸收余热的烟气换热储热循环系统以及用于将吸收的烟气余热转换为电能利用的有机工质发电循环系统；所述原料煅烧烟气内循环系统包括沿烟气流动方向依次的设置的烟道1、烟气处理设备2、引风机3和烟囱4，引风机3与烟气处理设备2的烟气出口相连通，引风机3的烟气出口通过回风管路5与用于煅烧原料进行氧化镁制备的窑炉6的空气入口；烟气换热储热循环系统设置在烟道1和烟气处理设备2之间，通过烟气换热储热循环系统吸收烟气余热并与有机工质发电循环系统的工质换热。
[0017] 本发明应用于氧化镁制备产线，常规的氧化镁制备产线如图1所示，原料12经依次经破碎机13和振动筛14处理后进入窑炉6内，窑炉6煅烧的烟气进入烟道1，而煅烧产品经过后续的磨机15、压球机16进行加工处理后形成最终的氧化镁成品17。通过将处理后的烟气重新引入到窑炉6的空气入口，因为烟气相较于新鲜空气气体成分单一，进入窑炉6参与原料煅烧时，在多次循环过程中，可以减少NOX、和SO2和温室气体CO2的产生，一方面减轻处理装置对污染气体的处理压力，同时可以减轻对设备的腐蚀，从而提高设备的使用寿命。
[0018] 对于产能较小的产线，其产生的烟气余热无法满足集中大规模利用的需求，同时因为存在腐蚀性气体，也无法使用传统的锅炉和汽轮机发电，针对这一情形，在本发明具体的实施例中，烟气换热储热循环系统包括烟气熔盐换热装置7和烟气熔盐储热装置8，方便热能的远距离传输和设备灵活布置，烟气熔盐换热装置7和烟气熔盐储热装置8的壳程相互连通，烟气熔盐换热装置8的管程与烟道1的烟气出口相连通，烟气熔盐储热装置8的管程与有机工质发电循环系统的有机工质管路相连通，烟气和有机工质通过烟气熔盐换热装置7和烟气熔盐储热装置8壳程内的熔盐流体进行无接触换热。
[0019] 本发明的有机工质发电循环系统包括膨胀发电机9、冷凝器10和工质泵11，烟气熔盐储热装置8设置在工质泵11与膨胀发电机9之间，工质泵11输送的有机工质在烟气熔盐储热装置8内与熔盐流体换热后进入膨胀发电机9内进行膨胀做功，做功后的有机介质经过冷凝器10冷凝降温后再次进入循环。
[0020] 本发明还公开基于上述烟气处理装置的一种烟气处理方法，煅烧产生的烟气从窑炉的烟气出口进入烟道内，从烟道的烟气出口进入烟气换热储热循环系统进行换热，再依次经过烟气处理设备进行烟气内污染气体和杂质的处理，部分烟气通过引风机通过回风管路输送至窑炉的空气入口，其余烟气从烟囱排放；有机工质发电循环系统的有机工质与烟气换热储热循环系统进行换热，有机工质吸热膨胀做功，将烟气余热转化为电能进行利用。
[0021] 在通过烟气换热储热循环系统进行烟气与有机工质之间的换热时，烟气在烟气熔盐换热装置7管程不断放热降温，烟气熔盐换热装置7壳程中的熔盐流体受热温度升高，从烟气熔盐换热装置7壳程出口进入烟气熔盐储热装置8的壳程进口，与来自烟气熔盐储热装置8管程的有机工质换热，则烟气熔盐储热装置8壳程的熔盐流体开始冷凝，压力逐渐下降，重新变成低温液态，从烟气熔盐换热装置7的壳程出口回到烟气熔盐换热装置7壳程进口，如此不断往复循环；流经烟气熔盐储热装置8管程的有机工质不断吸热升温，发生相变成为气态工质进入膨胀发电机9膨胀做功，实现由热能→机械能→电能的转化过程，工质膨胀后，温度和压力降低，进入冷凝器10内，与冷却介质换热，温度和压力下降发生相变变成液态，再通过工质泵11在等温条件下加压形成高压液态工质后，再次进入烟气熔盐储热装置8进行换热。
[0022] 本发明利用熔盐换热设备进行烟气与有机工质之间的间接换热，保证热量传输的稳定，不会因为烟气流量、温度等参数的波动变化，导致有机工质发电循环系统产生较大的波动，从而维持稳定的运行，满足小产能环境下的烟气余热回收利用需求，实现能源的就近转化和消纳。
