貝捷環(huán)保：超低排放和煙羽治理中漿液冷卻技術(shù)的應(yīng)用

摘要：通過選擇北京、沈陽地區(qū)建筑面積為6.5萬m²典型辦公樓作為分析模型，在分析當(dāng)前常用的燃?xì)饫洹?、電三?lián)供、固體蓄熱鍋爐+ 電冷機(jī)、地源熱泵等供能、采暖技術(shù)方案進(jìn)行比較分析基礎(chǔ)上，為北方地區(qū)選擇綜合經(jīng)濟(jì)性比較好的供能采暖方案提供參考。

0 引言

煙囪白煙對企業(yè)外部形象影響很大，對電廠外部經(jīng)營環(huán)境和自身工作環(huán)境帶來很多負(fù)面影響。另外，國家和當(dāng)?shù)卣吧鐣?huì)各界不斷提高環(huán)保要求，并繼續(xù)加大污染物排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，需要我們進(jìn)一步降低污染物排放，以進(jìn)一步提高社會(huì)形象，降低排污費(fèi)用。因此本工程的超低排放改造( 脫硫、脫硝、煙囪消白) 勢在必行。

1 項(xiàng)目基本情況

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31 /963－2016《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定自2017年9月1日起，現(xiàn)有600MW以下的公用燃煤發(fā)電鍋爐執(zhí)行顆粒物、SO₂濃度、氮氧化物濃度分別小于10mg /m³、35mg /m³、50mg /m³的排放限值。燃煤發(fā)電鍋爐應(yīng)采取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽。

改造前長興島第二發(fā)電廠主要生產(chǎn)與污染物排放指標(biāo)見表1。

我廠組織考察了數(shù)項(xiàng)技術(shù)后，認(rèn)為目前煙羽治理的主要技術(shù)手段是利用煙氣再熱的方式，即對脫硫塔出口的飽和煙氣進(jìn)行加熱除濕的方式來減輕煙羽形成的現(xiàn)象。但該技術(shù)僅僅消除了視覺污染，煙氣中的可溶鹽、灰塵等一點(diǎn)都沒減少，反而浪費(fèi)了約1.5g /kWh 的煤耗，不但不減排，反而是增排。同時(shí)常規(guī)MGGH 阻力較大，易堵塞、易腐蝕，造價(jià)高。而漿液冷卻可以大幅減少可溶鹽、灰塵。降溫后煙溫升5 ～ 8℃即可達(dá)到MGGH 升30℃的消白效果。采用該技術(shù)正好可以跟我廠的超低排放改造和煙羽治理結(jié)合起來。

2 技術(shù)方案

2.1 脫硫吸收塔系統(tǒng):

將頂層即第三層噴淋層改造為低溫噴淋層，并以頂層噴淋層為界將吸收塔分為下部、中部、上部三個(gè)區(qū): 第二層噴淋層及下部分區(qū)域?yàn)槌卣舭l(fā)脫硫吸收區(qū)，采用常規(guī)( 常溫) 漿液噴淋系統(tǒng)，主要作用是煙氣脫硫吸收、漿液部分水分蒸發(fā)發(fā)生相變成為水蒸汽，使煙氣進(jìn)入飽和狀態(tài); 第三層至第二層之間區(qū)域?yàn)橹胁康蜏乩淠C合脫除區(qū)，主要作用是通過向經(jīng)過常溫蒸發(fā)脫硫吸收區(qū)處理過的飽和煙氣中噴入低溫漿液，水蒸汽發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為液態(tài)，析出凝結(jié)水，減少煙氣濕度和煙羽，提高脫硫除塵效率，減少脫硫補(bǔ)水; 頂層即第三層噴淋層以上部分為上部相變凝聚脫除區(qū)，主要作用是強(qiáng)化相變凝并、慣性凝并，進(jìn)一步提高煙囪消白效率和除塵除霧效率。

將吸收塔頂層噴淋層改造為低溫噴淋層，在頂層漿液泵出口管上串接相變冷卻器，即專利產(chǎn)品－專門用于灰渣漿液的板式換熱器( 寬流道全焊接板式換熱器) 。其特點(diǎn)具有傳熱效率高，體積小，耐磨、耐腐蝕、不結(jié)垢、不堵塞等優(yōu)點(diǎn)。換熱器的漿液通道采用垂直方向，以確保不堵塞、不沉積。主要作用是通過降低漿液溫度降低煙氣溫度7℃，降低煙氣濕度。

檢查修復(fù)噴淋層，更換頂層噴淋層為相變高效噴嘴。最下層噴淋層與入口煙道之間增設(shè)相變增益模塊，強(qiáng)化脫硫除塵效果在最上層噴淋層頂部增設(shè)相變凝聚模塊，強(qiáng)化除塵除霧效果。原3臺循環(huán)泵經(jīng)更換電機(jī)，調(diào)整減速比，提高流量至420m3 /h，提高脫硫效率。增設(shè)漿液冷卻器冷卻水系統(tǒng)，采用機(jī)組開式冷卻水系統(tǒng)抽頭，增設(shè)增壓泵。增加備用循環(huán)泵，與頂層循環(huán)泵并聯(lián)設(shè)置，相應(yīng)增加管路及閥門等系統(tǒng)。主要是保證頂層低溫噴淋層的可靠性。通過以上改造可以實(shí)現(xiàn)煙羽減少、SO₂濃度達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)水目標(biāo)。

2.2 煙氣換熱系統(tǒng)

增設(shè)熱媒水系統(tǒng)，恢復(fù)電廠原有的煙氣降溫?fù)Q熱器，降低脫硫入口煙氣溫度，加熱熱媒水; 并將熱媒水進(jìn)出口管分為三路: 一路用于濕除后煙氣再加熱; 一路用于加熱汽機(jī)側(cè)凝水; 一路引至液氨蒸發(fā)器。

在濕除后增加一個(gè)煙氣加熱器即升溫段換熱器，采用專利產(chǎn)品－全焊接直通道煙氣水換熱器，傳熱元件采用2205，具有換熱效率高、體積小、阻力小、耐腐蝕、易吹掃、不積灰及空間安排方便、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)。再通過煙囪排放; 主要作用是利用來自于煙氣降溫段熱媒水提高排煙溫度17℃，消除煙囪煙羽現(xiàn)象。

增設(shè)凝水加熱器，采用可拆式水/水板式換熱器，具有換熱效率高、體積小、阻力小、耐腐蝕及空間安排方便、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)。主要作用是利用來自于煙氣降溫段熱媒水加熱凝水，在保證煙氣加熱系統(tǒng)消除煙羽的條件下盡量多的回收煙氣余熱，起到節(jié)能作用。熱媒水采用閉式循環(huán)，水溫由70℃加熱至90℃左右，水量27.4t /h; 煙氣降溫段和升溫段換熱器的煙氣側(cè)阻力控制在200Pa以內(nèi)。系統(tǒng)圖見圖1。

3 改造效果

3.1 改造前后對比

改造前后的技術(shù)參數(shù)對比表見表2。

3.2 改造后的運(yùn)行效果

改造后SO₂排放低于28.4mg /Nm³ ． ; 塵: 塵排放低于4.5mg /Nm³ ． ; 環(huán)境溫度15度以上時(shí)白色煙羽完全消失。夏天只需漿液冷卻，無需加熱即可消除白色煙羽。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測日平均值月報(bào)表見表3。

3.3 環(huán)境溫度對白色煙雨的影響

環(huán)境溫度15度以上時(shí)白色煙羽完全消失。夏天只需漿液冷卻，無需加熱即可消除白色煙羽。

4 改造后效果

通過加裝相變增益模塊、增大每層漿液循環(huán)量、漿液冷卻三個(gè)技術(shù)的結(jié)合，提高了脫硫效率，避免了提塔、串塔等復(fù)雜的工藝流程，節(jié)省了項(xiàng)目投資，縮短了項(xiàng)目工期。通過漿液冷卻，利用凝并收塵的原理，脫硫塔出口塵濃度降低40%以上，近而降低了煙囪煙氣的含塵濃度，穩(wěn)定運(yùn)行在4.5mg/Nm3以下。通過漿液冷卻技術(shù)，降低煙氣絕對濕度( 冬季收水3.79t/h，夏季2.82t/h) ，夏天只需漿液冷卻后就可以消除白色煙羽，環(huán)境溫度低時(shí)再加熱5～8℃即可達(dá)到MGGH 加熱30℃的效果。節(jié)能效果明顯( 比MGGH路線節(jié)能2/3以上，節(jié)能1g/kWh以上) ; 能實(shí)現(xiàn)真正意義的減排，會(huì)析出大量的PH為7的水，在此過程中，大量的可溶鹽( 降低80%左右) 、塵( 40%左右) 從煙氣中帶出。造價(jià)低，漿液降溫路線可以比MGGH路線造價(jià)降低10%～30%; 比常規(guī)降溫路線造價(jià)降低20%以上。工程實(shí)施簡單，安裝和檢修可以在開機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，對主系統(tǒng)影響較小。

5 結(jié)論

現(xiàn)在《上海市燃煤電廠石膏雨和有色煙羽測試技術(shù)要求》明確了采用煙氣加熱技術(shù)的，正常工況下排煙溫度應(yīng)穩(wěn)定達(dá)到75℃以上，冬季( 每年11 月至來年2 月) 和重污染預(yù)警啟動(dòng)時(shí)排煙溫度應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行到78℃以上; 采用冷凝再熱技術(shù)且能達(dá)到消除石膏雨和白色煙羽同等效果的，正常工況下排煙溫度應(yīng)穩(wěn)定達(dá)到54℃以上，冬季和重污染預(yù)警啟動(dòng)時(shí)排溫度應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行在56℃以上。天津市《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)我市火電、鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)大氣污染深度治理有關(guān)工作的通知》也明確了“通過采用相應(yīng)技術(shù)降低煙氣排放溫度和含濕量”。冷凝路線得到了越來越多的關(guān)注和認(rèn)可。漿液冷卻技術(shù)在超低排放改造和煙羽治理中具有很好的節(jié)能、減排效果。

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來源：《熱電技術(shù)》