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消除“白色烟羽”两种方法对比及经济效益分析

[2018-9-14] 点击:

湿电咨询服务:张经理18633235200 陶经理18332815001

直接加热法
 
  直接加热法就是将脱硫后45——55℃的湿烟气加热到70——80℃再排放。主要有:
 
  (1)利用锅炉二次风加热净烟气;
 
  (2)利用原烟气加热净烟气(回转式气气换热器、管式气气换热器);
 
  (3)在烟囱底部利用清洁燃料来加热净烟气。
 
  我国目前主要采用原烟气加热净烟气,而且要是管式气气换热器。由于回转式气气换热器不可能完全密封,脏烟气侧会向净烟气侧泄漏粉尘和SO2,不符合目前超低排放的要求,而且运行中存在严重的腐蚀、堵塞问题,影响机组的可用率,已基本放弃。
 
  脱硫后的湿烟气要再加热到多高的温度才能消除“白色烟羽”,不仅与环境空气的温度和湿度密切相关,而且与脱硫塔出口的湿烟气温度也密切相关。对于50℃的湿烟气,在10℃的环境温度下只要加热到71.4℃以上就可消除“白色烟羽”,而在5℃的环境温度下则需要加热到86.2℃以上。对于脱硫塔出口温度较高的湿烟气,则需要再加热的温度更高一些。例如,在10℃的环境温度下,对于45℃的湿烟气只要加热到57.9℃以上就能消除“白色烟羽”,而对于55℃的湿烟气,则需要加热到87.9℃以上才能达到目的。

湿烟气加热后排放状况 

  如图2所示,将脱硫塔出口饱和湿烟气从A状态加热到A1状态后,A1B1与饱和湿度曲线不再相交,表明当环境温度为B1(30℃)时,不会有“白色烟羽”产生;而A1B2与饱和湿度曲线还是相交,表明当环境温度为B2(15℃),温度较低时,仍然有“白色烟羽”产生,但是“白色烟羽”长度已经缩短。因此,在较低的环境温度下,要完全消除“白色烟羽”,还要将湿烟气加热到更高的温度,直到最后的状态点与环境温度点的连线不再与饱和湿度曲线相交。
 
  将脱硫塔出口的湿饱和烟气直接加热到一定温度后再排放能够消除“白色烟羽”,但是会增加发电机组的能耗。

先冷凝再加热法

湿烟气先冷凝再加热的过程
 

  如图3所示,A点湿烟气的初始温度为55℃,C点环境温度为20℃。如果采用直接加热法,需要将A点的湿烟气加热到A1点的72℃以上才能消除“白色烟羽”,温差为17℃;而如果先将A点湿烟气冷凝到B点(50℃)除去湿烟气中的部分水分,然后再从B点加热到B1点(60℃),能消除“白色烟羽”,而其温差仅为10℃。通过这种先冷凝再加热湿烟气的方法,一方面可以在冷凝过程中回收湿烟气冷凝放热量和凝结下来的水;另一方面由于冷凝后湿烟气需要再加热的温度降低,而且水分析出后湿烟气的定压比热降低,因此冷凝后湿烟气需要再加热的热量大为减少。
 
  这里以某超临界600MW机组为例来分析计算先冷凝再加热工艺的能耗情况。假定脱硫塔出口湿烟气温度为55℃,利用凝结水将其冷凝到50℃,加热后的凝结水回到#8低压加热器的出口。
 
  超临界600MW机组额定工况下,脱硫塔出口湿烟气量约为2200t/h,而标准大气压下55℃、50℃饱和湿烟气的含湿量分别约为114.6g/kg(烟气)和86.4g/kg(烟气),湿烟气比热约为1.1kJ/kg˙K。因此,湿烟气从55℃冷凝到50℃,凝结水的速率约为62.11t/h,放热量速率约为159.4GJ/h(包含部分潜热放热);而假定环境温度为20℃,为消除“白色烟羽”将冷凝后的湿烟气通过管式气气换热器加热到60℃每需要的热量仅为35.3GJ。而直接加热法将55℃的湿烟气加热到72℃每小时需要的热量为53.2GJ。因此,通过先冷凝再加热工艺,不仅每小时可回收62.11t的水和159.4GJ的余热,而且每小时还可节约17.9GJ的能耗。尽管这些余热由于温度较低,做功能力不强,但是可以弥补因烟气冷凝而增加的风机损耗;回收的冷凝水则可以加以综合利用。因此,对脱硫塔出口湿烟气先冷凝再加热不失为一种“白色烟羽”的节能治理模式。
 
  “白色烟羽”虽然对环境质量没有影响,但是影响环境感观,需要加以治理。目前主要采取直接加热法来消除“白色烟羽”,这会增加机组的能耗。而通过先冷凝再加热的处理工艺,不仅能回收部分余热来弥补机组能耗,而且能够回收一些冷凝水加以综合利用,不失为一种节能型的“白色烟羽”治理模式。

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