外三獨創的冷凝法除濕減排項目的技術方案介紹
外三作為中國火電的標桿企業,始終堅持走條有中國特色的節能型低成本環保之路。經過大量的前期調研工作,外三摸索并形成了全新的煙氣冷凝除濕減排技術思路,通過這一技術的實施,可同步獲得減少白煙、降低水耗、減除煙塵、SO3、Hg 等多種污染物的綜合效果,起到很好的環保效益和社會效益。該技術主要由兩個部分組成:去煙羽冷凝除濕部分;去煙羽加熱部分。
1、去煙羽冷凝除濕部分
冷凝法技術的原理是利用飽和煙氣的冷凝相變,使飽和濕煙氣在微細顆粒物表面凝結,同時在煙氣與換熱管冷表面產生熱泳和擴散泳力作用,促使細顆粒向溫度梯度相反的冷管子壁面遷移運動,相互碰撞接觸,不斷長大,最后通過毛細管表面收集該方法通過外部冷源探制過程相變度,是凝變+熱泳力凝并+雨室環境的洗滌+濕式慣性除塵四重凝聚與脫除疊加效果,可以有效促進微顆粒物的凝聚及脫除。在飽和煙氣的溫式相變凝聚過程中,煙氣中的微細顆粒物以及附著在顆粒物上的重金屬元素會在慣性力、撞擊力等力作用下被凝聚器內部的附著著液膜的冷凝管捕捉,順著液膜在熏力作用下被收集;同時煙氣中的水蒸氣還會以微細顆粒物為核冷凝、進一步凝聚長大,實現微細顆粒物及附著顆粒物上的重金屬元素的脫除;當水氣環境加劇凝聚器內部形成“雨室”效應時(類似于下雨),煙氣的可溶性鹽亦可被同時脫除。概括而言,該技術除濕減排的機理主要體現在以下四個方面:
1)水蒸氣相變凝聚
水蒸氣相變凝聚是指含塵的飽和濕煙氣,在降溫冷凝換熱的過程中,隨著水蒸氣的相變凝聚,凝結成無數細微霧滴,增加了與氣相中各類可溶污染物的碰撞接觸比表面積,提高了霧滴進一步洗滌吸收污染物的效果,同時溫差導致的相變換熱將促進細微顆粒物、氣溶膠、微量有機物等熱凝并,這些凝結出的液滴,包括煙氣中的微量氣態有機物等,會與塵粒彼此凝聚成較大的二次粒子,易于被脫除、捕捉。
2)熱泳力凝并機理
冷凝換熱器設備內部密集換熱管,濕相氣與換熱管接觸過。∴程中,煙氣被降溫冷凝,由于煙氣與換熱管表面存在溫度差,產生由煙氣主體指向換熱管表面的溫度梯度,在溫度梯度作用下,換熱管壁對微細顆粒物產生熱泳力(圖2),促使微細顆粒向管壁移動,并被捕捉,最終順著管壁的液膜在重力作用下流到設備底部被收集。
3)雨室洗滌作用
雨室洗滌(圖3)作用是指,降溫凝結的液滴在降落過程中對顆粒物的濕去除。
4)混式慣性除塵
濕式慣性除塵中慣性塵機制。冷凝管換熱器內部有數量眾多的冷凝管垂直排列,凝聚后的顆粒物隨氣流沖擊在冷凝管上,氣流方向發生急劇轉變,借助塵粒本身的慣性力作用,使其與氣流分離。
具體工程設計時,外三在脫硫除霧器之后增設煙氣冷凝析水換熱裝貿。煙氣冷凝析水換熱裝置應開式循環水用高導熱性耐腐蝕管式換熱器,通過開式循環水(長江水)對煙氣進行降溫,經過物理換熱將脫硫后煙氣降溫5攝氏度,從而凝結出煙氣中的含水,減少排放煙氣中的水蒸氣含濕量。凝結收集水(年平均析出水量70t/h)可用于脫硫除霧器的沖洗水,實現收集水廠內循環,不外排,節水顯著。該技術的實施能同時有效去除多污染物和水汽,實現多污染物聯合脫除。
2、去煙羽加熱部分
經冷凝,煙氣溫度水平降低,煙氣中冷凝水被大量收集后,煙氣中水蒸汽含量降低,水蒸氣的分壓力也隨之降低。對于煙囪出口煙氣排放的過程而言,由于煙氣溫度水平的降低導致煙氣與大氣環境溫度之間的溫差減小,這將有效減緩煙囪出口水蒸汽冷凝速度(即白羽的產生速度),同時由于水蒸氣的分壓力的降低,在煙氣冷卻和擴散過程中的水汽析出(生成白霧狀細小水滴)的速率相應降低。隨著煙氣在大氣中的不斷擴散,煙氣中水蒸氣的分壓力不斷降低,部分已析出的細小水滴會再次氣化,當水蒸氣的分壓力對應的飽和溫度降至霧狀水滴的溫度之下(再蒸發點)時,所有的細小水滴都會氣化,白色煙羽即消失不見。由于該技術實施后,煙囪出口煙氣中的水蒸氣初始分壓力已顯著下降,水蒸氣在大氣中的分壓力下降至再蒸發點的過程將顯著縮短,白色煙羽會得到眀顯改善。若再對煙氣進行適當的加熱,則能極大改觀白煙狀況。冷凝法對于改善白色煙羽的機理在附件一中將會進一步闡述。
責任編輯:蔣桂云
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