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燃煤电厂湿烟羽治理技术研究

2017-12-12  来源:互联网      燃煤电厂  湿烟羽治理  湿法脱硫   

我国多数燃煤电厂湿法烟气脱硫工艺饱和湿烟气直接排放,形成可视湿烟羽。当下已有许多环保节能技术对湿烟羽治理有明显效果,但技术指标尚未结合湿烟羽治理来制订。湿烟羽治理技术可归纳为三大类:加热类、冷凝类、冷凝再热类。对各类技术的特点及其在湿烟羽治理中的适应性进行了研究,并结合湿烟羽形成和消散机理探索了三类技术在不同环境温度、环境湿度条件下的适用范围。

0引言

目前我国燃煤电厂脱硫设施90%以上机组均采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺,随着全国燃煤烟气超低排放扩围提速,为满足超低排放限值要求,其中大部分脱硫装置未设置GGH。饱和湿烟气从烟囱排出与温度较低的环境空气混合降温,其中水蒸汽过饱和凝结,对光线产生折射、散射,使烟羽呈现出白色或者灰色的“湿烟羽”(俗称“大白烟”)。湿烟羽现象削弱了公众对环境保护工作的“获得感”,一些燃煤电厂附近群众对湿烟羽的治理提出了相关诉求,也有某些地方政府部门对燃煤电厂湿烟羽控制提出了要求。

1湿烟羽形成机理

目前国内绝大多数燃煤电厂的烟气在排放前都进行了湿法脱硫,温度降至45~C一55~C,此时的烟气通常是饱和湿烟气,烟气中含有大量水蒸汽。如果烟气由烟囱直接排出,进入温度较低的环境空气,由于环境空气的饱和比湿较低,在烟气温度降低过程中,烟气中的水蒸汽会凝结形成湿烟羽。湿烟羽的形成机理如图1所示。图1中的曲线为湿空气的饱和曲线,假设湿烟气在烟囱出口处的状态位于A点,而环境空气的状态位于F点,烟气在离开烟囱时处于未饱和状态。湿烟气与环境空气}昆合过程开始沿AB线变化,达到B点后烟气变为饱和湿烟气,此后湿空气与环境空气的混合沿着曲线BDE变化,而多余的水蒸汽将凝结成液态小水滴,形成湿烟羽。

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2湿烟羽主要治理技术

根据湿烟羽形成及消散的机理,可将现有的对湿烟羽有治理效果的技术归纳为烟气加热技术、烟气冷凝技术、烟气冷凝再热技术。目前电力行业内已有投运的烟气冷凝和烟气冷凝再热技术,大多数并非针对湿烟羽的治理,主要目的是减排、收水、节水。其技术指标尚未结合湿烟羽的消除来制定,但在客观上还是起到了湿烟羽治理的效果。

一些燃煤电厂所采用湿式电除尘器、烟道除雾器、声波除雾、烟囱收水环和除雾器等技术虽可去除烟气的凝结水,但由于烟气凝结水在烟气中水汽的占比十分有限(不到1‰),因此去除烟气的凝结水只能减轻“湿烟羽”,不能有效消除湿烟羽,本文不做深入研究。此外,还有采用冷却塔排放的方式可以实现湿烟羽治理,但更适用于新建机组,不适合现役机组改造,本文亦不对此深究。

以下按技术原理分类对烟气加热技术、烟气冷凝技术、烟气冷凝再热技术进行阐述。

3烟气加热技术

烟气加热技术是对脱硫出口的湿饱和烟气进行加热,使得烟气相对湿度远离饱和湿度曲线。湿烟羽消除机理如图2所示,湿烟气初始状态位于A点,经过加热后按AB升温,再沿BC掺混、冷却至环境状态点C,整个ABC变化过程均与饱和湿度曲线不相交,因此不产生湿烟羽。

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目前在役的加热技术按换热方式分为两大类:即间接换热与直接换热。间接换热的主要代表技术有:回转式GGH、管式GGH、热管式GGH、MGGH、蒸汽加热器等¨¨。直接换热的主要代表技术有:热二次风混合加热、燃气直接加热、热空气混合加热等。各加热技术若按实现湿烟羽治理的同等技术指标,其主要技术经济对比情况如表1所示。

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直接加热的技术虽一次投资较低,但因其热源并非利用烟气余热,运行费用太高,作为湿烟羽治理的手段代价过大,在实际应用当中案例也极少。间接加热技术中,回转式GGH与管式GGH均有不同程度漏风¨,在中国燃煤电厂超低排放的大环境条件下,作为湿烟羽治理手段,其应用也受到限制。热管式GGH大型化后,将使吹灰器布置有一定难度,且加大了占地面积引,在大机组上暂无应用。蒸汽加热的方式同样因热源问题能耗过高。因此,结合时下烟气超低排放及节能的要求,MGGH若作为湿烟羽治理的手段之一,具有最广阔的应用前景。

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