随着国家对环保要求越来越严格,火力发电企业烟囱排放物指标也相应的被提出了越来越严格的要求。2016年1月上海市发布《燃煤电厂大气污染物排放标准》[DB31/963-2016],明确要求燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象。2017年8~10月浙江省、邯郸市、天津市相继发布相关环保标准,要求辖区相关燃煤发电锅炉采取烟温控制、收集烟气中过饱和水蒸气及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象。2018年4月徐州市出台了关于烟羽治理的明确标准:供暖季经过冷凝的烟气烟温45℃,非供暖季经过冷凝的烟气烟温48℃及相关的湿度要求,为后续烟气消白方面的改造提供了具体的标准,但各地区标准仍不统一。
2018年11月河南省洛阳市洛政明电[2018]2号文要求,洛阳地区所属发电企业需在2019年6月30日前完成烟羽消白改造,改造标准为:供暖季经过冷凝的烟气烟温45℃,非供暖季经过冷凝的烟气烟温48℃。洛阳辖区某电厂为解决石灰石湿法脱硫中石膏雨、有色烟羽问题、满足要求,特对其产生机理结合节能要求及现场实际情况,对目前行业内各技术路线进行收集分析,并经过对比找出适合、节能的技术路线。通过实际改造,对选择的技术路线进行节能分析等,优化出一条高效节能的“烟羽消白”技术路线 石膏雨、烟羽生成机理
湿法脱硫过程中,开云体育 kaiyun.com 官网入口首先是高温烟气(120℃左右)进入脱硫塔与喷淋的脱硫液(50℃左右) 混合,从而一部分较小的脱硫液滴在吸收烟气中大量热量的条件下变成蒸汽,与烟气混合后形成55℃左右饱和湿烟气进入烟囱。在出烟囱进入大气时气压降低、温度降低,自然微正压下55℃的饱和蒸汽立马变成雾,且在急速降温与降压情况下蒸汽变成雾的过程中不是直接变成透明的水滴而是变成雪花状的白色晶体,则形成了部分“白烟”,严重时将形成液滴,这种现象统称为“石膏雨、有色烟羽”。
从烟气中含湿量与温度的关系看,要想消除“石膏雨、有色烟羽”,必须让烟气排出烟囱后温降线与烟气中含湿量与温度线中B点处形成切线,由此可从原理分析有以下技术路线 将烟气在出烟囱前温度降至B点附件,在出烟囱后无降温过程
该技术在吸收塔出口至烟囱出口间设置换热冷凝设备,将吸收塔净烟气温度由55℃左右(每台锅炉有差别)降至环境温度。在吸收塔至烟囱出口降低烟气温度只能布置气液换热器,假定环境温度18℃情况下(B点),换热冷源必须18℃,且换热面积布置与冷源温度息息相关。一般发电企业无合适冷源,换热器布置也较大,故此路线 将烟气在出吸收塔前温度升高至C点,在出烟囱后过程如A点→C点→B点
该技术在吸收塔出口至烟囱出口之间设置换热器,将吸收塔净烟气温度由55℃左右(每台锅炉有差别)升温至90℃左右。需要换热源温度120℃以上(热源温度太低要求的换热器换热面积极大),热源温度越高,所需换热器换热面积越小。可从辅汽管道取热源,也可结合电除尘前低温省煤器有效利用原烟气热量。
此方案存在问题:对热源要求温度较高,热源温度对换热器换热面积影响较大;利用辅汽可减少换热器换热面积,但不节能;利用电除尘器前低温省煤器换热后介质来加热净烟气时,换热器热源温度较低,需要的换热器换热面积太大,现场不方便布置,另外冬季环境温度低时需要的加热热量大,与该季节烟温较低相互矛盾,设计时换热面积的余量要预留的太大。此路线 将烟气在出吸收塔前温度先降低至D点,再升高至E点,在出烟囱后过程如A点→D点→E点→B点
在吸收塔出口至烟囱出口之间设置两个换热器,先将净烟气适当降温以降低烟气中含湿量,再将净烟气小幅度升温。因为降温、升温幅度均较小,故热源冷源选择较灵活。此种技术特点:受限于净烟道的位置,因为要布置两个换热器,要求净烟道较长,且对承重部位改动较大;烟气降温过程需要大量循环水,一方面增加电耗,另一方面增加循环水温后对机组经济性有一定影响;降温过程换热冷凝下来的水可再利用,不影响水平衡。
在电除尘器与吸收塔之间烟道布置换热器,利用电除尘至吸收塔入口烟道烟温余热增加低低温省煤器,将进入吸收塔的烟温降至85℃左右,使吸收塔出口排放温度降低至45℃以下,再在吸收塔出口增加烟气再热器,将烟温适当提高,再热器热源可用辅汽也可直接采用电除尘器与吸收塔之间换热器热源,以达到烟囱看不到白烟效果。此种技术特点:电除尘器与吸风机之间烟温较高,有再利用价值,可用于二次风暖风器等,是节能过程;电除尘器与吸收塔之间布置换热器烟温较高,Kaiyun App下载 全站可采用的防腐蚀等级稍低的2205或316L,在材料使用方面比在吸收塔后端增加冷凝节省;过程中除了烟气在热器外均为正向节能;会影响吸收塔的水平衡。
在浆液循环泵管道上布置换热器,降低烟气进入吸收塔后反应换热时换热介质的温度,从而实现降低吸收塔出口烟温的目的,使净烟气的含湿量降低,再在吸收塔出口至烟囱出口之间设置换热器适量提高。技术特点:可在停机前做对浆液管到冷凝的改造,可缩短停机检修工期;水水换热,换热效率相对较高;降温需要大量循环水;降温循环水产生的热量进入循环水系统,影响机组经济性;影响吸收塔水平衡。
利用闪蒸技术,将浆液循环泵入口浆液经闪蒸降温后,再进入浆液循环泵,用来降低吸收塔出口烟温,再增加烟气再热器以达到消白目的。技术特点:不破坏吸收塔水平衡;闪蒸后冷凝水可再利用;需要大量循环水;循环水温升高会影响机组经济性。
此种技术路线难点在于如何在不降低烟温情况下降低净烟气中含湿量。根据美国奥登研究实验室模拟的150多座潮湿烟囱模型研究分析,发明了一套烟气冷凝设施,该设施部件分布在烟囱中,由环形接收器、顶部排水槽及侧翼接收器组成,可实现烟囱排放无“石膏雨、有色烟羽”现象,目前该技术尚未公开。Kaiyun App下载 全站
河南华润电力首阳山有限公司针对各技术路线进行深入分析后选择了技术路线中的第一阶段——在电除尘及吸收塔间增设低低温省煤器,将吸收塔入口烟温降至85℃,从而使吸收塔出口烟温达到消白烟温要求:供暖季经过冷凝的烟气烟温45℃,非供暖季经过冷凝的烟气烟温48℃(图5)。
在电除尘前布置一级低温省煤器,在引风机出口布置二级低温省煤器,在一次风机、送风机出口水平烟道口布置暖风器。一级、二级低温省煤器串联布置,并设置对应低温省煤器旁路,在排烟温度低的时候可以实现其中一级运行,加装二级低温省煤器后,开云体育 kaiyun.com 官网入口可将引风机出口烟温降低至85℃。非供暖季节,一级低省出口凝结水全部送至#7低加进口,供暖季节,一级低省出口凝结水送至热网水加热器与热网回水进行换热,升温后的热网水送回至供热首站热网水加热系统。在一次风机、送风机出口水平烟道口布置暖风器,利用#7低加出口凝结水加热一次风机、送风机出口的冷风,暖风器回水送至#8低加入口。冬季工况下暖风器具有将10℃的冷一、二次风加热至40℃的能力,夏季工况下暖风器具有将30℃的冷一、二次风加热至40℃的能力。
改造项目历时4个月,其中停机时间45天,改造完成后经供暖季及非供暖季天气检验,可全时段满足“供暖季经过冷凝的烟气烟温45℃,非供暖季经过冷凝的烟气烟温48℃”的改造标准要求。
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