燃煤電廠深度超低排放之白煙治理技術(shù)

2018-01-25 12:19:01 電力行業(yè)節(jié)能環(huán)保公眾服務(wù)平臺(tái) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

導(dǎo) 讀2016年底全國(guó)已有60％以上火電機(jī)組完成煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，到2017年10月估計(jì)全國(guó)(上網(wǎng)電廠)大約完成80％左右煙氣超低排放的要求。

導(dǎo) 讀

2016年底全國(guó)已有60％以上火電機(jī)組完成煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，到2017年10月估計(jì)全國(guó)(上網(wǎng)電廠)大約完成80％左右煙氣超低排放的要求。目前，相當(dāng)多的電廠正進(jìn)行或完成煙氣超低排放靈活性控制改造，使機(jī)組能在超低排放的基礎(chǔ)上，機(jī)組可以全負(fù)荷調(diào)峰，滿足社會(huì)不同時(shí)段電負(fù)荷要求，同時(shí)可以配合風(fēng)電、太陽(yáng)能供電、水電等可再生能源充分發(fā)揮作用。另外，火電廠為了進(jìn)一步清潔生產(chǎn)，已經(jīng)有幾十臺(tái)機(jī)在改造或已完成在運(yùn)行的脫硫廢水零排放技術(shù)裝備。

最近，電力系統(tǒng)不負(fù)眾望，又出新招，使火電廠逐漸成為清潔能源一個(gè)重要組成部分，又踏入煙氣深度超低排放技術(shù)，使煙囪看不到白煙、告別石膏雨，進(jìn)一步使煙氣中的硫酸鹽、硝酸鹽、S03以及氨逃逸的氣溶膠等再減少，使煙氣中一次生成的污染物更少，也就是小于PM2.5um以下顆粒物更少，使大氣更清潔，使我們都有更健康的身體。

這不是幻想，上海外高橋三廠7號(hào)1000MW機(jī)組在脫硫后使用煙氣冷凝除水技術(shù)，在2016年8月投運(yùn)后完全消除了白煙，回收煙氣水份約50t/h，在達(dá)到設(shè)計(jì)溫度和額定負(fù)荷時(shí)預(yù)計(jì)可回收約80t/h。每年可減排多種污染物約200純。另外還有大唐托克托6號(hào)600MW機(jī)組小型試驗(yàn)裝置也采用了煙氣冷凝除水技術(shù)，也可以消除白煙，折算到600MW負(fù)荷回收水量將達(dá)到60t/h，回收污染物沒(méi)做檢測(cè)。

總之，在脫硫后加裝煙氣冷凝除水裝置可以消除煙囪上的白煙，可以深度減排多種污染物，可回收大量水，一舉三得，值得推廣應(yīng)用，現(xiàn)已有電廠在調(diào)研，有些電廠已打算改造采用。下面介紹主要的案例。

1.外三＃7機(jī)組煙氣冷凝除水技術(shù)

1.1 外三電廠概況

上海外三7號(hào)1000mw超超臨界機(jī)組，鍋爐為2953t/h，當(dāng)前的燃煤煙氣量853.2m3/s，采用三層除霧器濕法脫硫裝置，煙氣污染物排放指標(biāo)已達(dá)到超低排放要求，NOX、SO2和煙塵的平均排放濃度分別19.27mg/m3、14.83mg/m3和2.42mg/m3，符合國(guó)家超低排放排放要求。因經(jīng)濕法脫硫后的出口煙氣是飽和濕煙氣，含有大量的水蒸汽，經(jīng)煙囪排出后，在低溫下空氣凝結(jié)成含有其它污染物微小的液滴，從而造成煙囪“白煙”現(xiàn)象。

1.2 煙囪消除白煙方案選擇

外三電廠一臺(tái)1000MW機(jī)組煙囪外排100t/h水量，同時(shí)還產(chǎn)生視覺(jué)污染的白色煙羽和部分的污染物。采用濕式電除塵可以進(jìn)一步可深度除去煙氣中的污染物，不節(jié)水還增加耗水，維護(hù)較麻煩；采用MGGH只能減輕白煙和使煙氣抬升高度增加，使污染物稀釋擴(kuò)散更大的范圍，對(duì)減少用水量沒(méi)有作用。經(jīng)過(guò)調(diào)研以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證后，采用冷凝法煙氣除水減排法技術(shù)；

1、可以回收大量凝結(jié)水、回收水處理后可供脫硫系統(tǒng)使用并消除白煙；2、通過(guò)凝結(jié)水的過(guò)程同時(shí)回收部分煙氣中的PM2.5、Hg、S03、氨的氣溶膠等多污染物聯(lián)合脫除，并對(duì)大氣造成二次污染生成物得到減少；3、消除煙羽的視覺(jué)污染。這是一舉三得可行方案。

1.3 冷凝除水減排技術(shù)

在脫硫塔出口水平煙道加裝冷凝換熱器（相變凝聚器）。冷凝器內(nèi)是由數(shù)量眾多的柔性冷凝管排組成，管束采用高導(dǎo)熱性耐腐蝕CAC改性塑料構(gòu)成換熱器，和省煤器結(jié)構(gòu)相似，管外通過(guò)要冷卻的飽和濕煙氣。

其原理是進(jìn)入除濕器內(nèi)的飽和濕煙氣被管束進(jìn)行降溫，使得飽和煙氣中的水蒸氣發(fā)生相變，由汽態(tài)冷凝成液態(tài)，從而增加局部區(qū)域內(nèi)的霧滴濃度，促使煙氣中含塵的微細(xì)顆粒物長(zhǎng)大并脫除。較大粒徑顆粒由于自身慣性碰撞到柔性管排被攔截，而被壁面水膜粘附脫除。

系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)泵采用長(zhǎng)江水開(kāi)放式降溫，達(dá)到除水、污染物減排、消除白色煙羽的深度超低排放目的。

1.4 冷凝法除濕減排工程投運(yùn)后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2016年8月投入運(yùn)行后，由于當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度較高，循環(huán)冷卻水溫高于設(shè)計(jì)溫度，機(jī)組負(fù)荷也沒(méi)有達(dá)到額定設(shè)計(jì)值，所以性能試驗(yàn)沒(méi)有完成。僅提供當(dāng)時(shí)測(cè)試報(bào)告得出以下幾點(diǎn)結(jié)果；

（1）消除煙囪白煙效果明顯

2016年8月份投運(yùn)，當(dāng)僅投入冷凝系統(tǒng)之后，“大白煙”現(xiàn)象明顯減輕，煙羽顏色很淡且很短。9月份煙氣加熱系統(tǒng)投入之后，僅提高溫度6℃，“大白煙”即完全消除，效果顯著！

（2）節(jié)水明顯

節(jié)水效果已經(jīng)非常明顯，冷凝收集煙氣中水份約50t/h；預(yù)計(jì)在設(shè)計(jì)溫度下運(yùn)行時(shí)，收水可達(dá)80t/h以上。脫硫?qū)嶋H蒸發(fā)水量約為70-80t/h，可實(shí)現(xiàn)脫硫零水耗。

（3）去除多污染物效果

根據(jù)電廠煙囪冷凝水測(cè)試報(bào)告，冷凝法除濕減排工程投運(yùn)以后，按年利用小時(shí)數(shù)5500小時(shí)計(jì)算，可減排多污染物（含可溶性鹽分）約200噸。

（4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析

本技術(shù)革新項(xiàng)目總體投資費(fèi)用為4553萬(wàn)元。年運(yùn)行費(fèi)用約為79萬(wàn)元.

（5）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備少便于維護(hù)操作。

（6）不足之處，效率和效果受環(huán)境溫度影響。用一次性開(kāi)放式大量冷卻水，缺水地區(qū)使用有一定難度

1.5、冷凝除水減排技術(shù)從以上的簡(jiǎn)要分析，投資和年運(yùn)行費(fèi)用與節(jié)水和減少多項(xiàng)污染物排放比較具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益，全國(guó)第一家推出的革新成果，適合條件的電廠有推廣價(jià)值。希望盡快做出該系統(tǒng)性能試驗(yàn)。

2.托克托6號(hào)機(jī)組煙氣冷凝除水

（冷卻水與煙氣接觸+空冷）技術(shù)

大唐托克托電廠6號(hào)600MW機(jī)組，采用的是清新環(huán)境公司開(kāi)發(fā)的濕法脫硫零補(bǔ)水技術(shù)，即煙氣冷卻除水技術(shù)。是通過(guò)在傳統(tǒng)脫硫吸收塔后串聯(lián)冷卻凝結(jié)塔的方式，回收脫硫凈煙氣中的飽和水汽，從而達(dá)到脫硫零補(bǔ)水的效果。冷卻塔采用―旋匯耦合‖技術(shù)后，在極小的液氣比條件下即可實(shí)現(xiàn)氣液的充分接觸換熱，提高了換熱效率。

同時(shí)旋匯耦合裝置擁有良好的氣液接觸功能也保證了煙氣中夾帶的塵和石膏液滴的捕集，再經(jīng)過(guò)管束除塵器進(jìn)一步除塵。系統(tǒng)整體不但能夠回收水分，同時(shí)可以對(duì)污染物進(jìn)行二次脫除。所以，在傳統(tǒng)的脫硫塔后搭建了滿負(fù)荷約20000Nm3/h煙氣量的熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架。進(jìn)行工程試驗(yàn)。

2.1 煙氣冷凝除水技術(shù)

脫硫塔排出的飽和凈煙氣進(jìn)入冷卻凝結(jié)塔，經(jīng)過(guò)旋匯耦合裝置與噴淋的冷卻循環(huán)水進(jìn)行劇烈的汽水混合，實(shí)現(xiàn)換熱降溫冷凝，大顆粒的冷凝液被循環(huán)噴淋水捕集直接進(jìn)入冷凝塔底水池，其余的細(xì)小液滴被管束式除塵除霧器捕集后進(jìn)入水池。冷卻凝結(jié)塔內(nèi)也設(shè)置管束式除塵、除霧器，用于減少冷凝煙氣的夾帶水量。見(jiàn)圖1

圖1零補(bǔ)水濕法脫硫工藝流程圖

冷卻凝結(jié)塔內(nèi)利用氣液直接接觸的高效換熱，冷卻循環(huán)液通過(guò)空冷器間壁氣液換熱，換熱效率高，可有效保證和控制凈煙氣的降溫凝結(jié)過(guò)程。調(diào)整噴淋量，調(diào)整運(yùn)行溫度，調(diào)整冷卻空氣流量等，來(lái)保證煙氣冷凝水量的穩(wěn)定；凝結(jié)水質(zhì)呈酸性PH≈2.7，塔內(nèi)襯玻璃鱗片防腐，塔內(nèi)噴淋水管采用FRP管道。

塔外閥門、管道等均按防腐蝕襯膠管道，冷卻循環(huán)泵按耐酸腐蝕泵選型，空冷器通流部件選用316材質(zhì)。冷卻凝結(jié)塔下部可儲(chǔ)存大量的凝結(jié)水，用冷卻水泵送入空冷器冷郤后送回冷凝塔循環(huán)噴淋冷卻使用。系統(tǒng)中為了供水穩(wěn)定，加裝緩沖箱。

2.2 運(yùn)行較果

該項(xiàng)主要目的是脫硫零補(bǔ)水試驗(yàn)，該系統(tǒng)其滿負(fù)荷煙氣量約為20000m3/h，其相當(dāng)于600MW機(jī)組滿負(fù)荷煙氣量的1%。在固定空冷器工況以及循環(huán)冷卻水流量的工況下，逐步的增加節(jié)水系統(tǒng)負(fù)荷。由于節(jié)水效率跟環(huán)境溫度有一定的關(guān)系，一天中的各個(gè)時(shí)間段溫度變化的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果可以看出，回收水量平均量為0.618m3/h，折合成600MW機(jī)組回收水量將達(dá)到60m3/h，可以滿足單臺(tái)600MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)用水量。

空冷器是裝置中最容易受結(jié)垢影響甚至堵塞的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)運(yùn)61天，空冷器進(jìn)出口差壓在160Kpa以內(nèi)，有可能可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到預(yù)想的目的，阻力、能耗、回收水質(zhì)等項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)分析，表明對(duì)節(jié)水效果非常好

第三方檢測(cè)單位的檢測(cè)結(jié)論：能實(shí)現(xiàn)濕法脫硫凈煙氣中冷凝液回收，實(shí)現(xiàn)高效脫硫除塵以及濕法脫硫系統(tǒng)廢水零排放。

2.3 今后的發(fā)展趨勢(shì)

（1）上面介紹只是一種小型試驗(yàn)裝置，放大到300MW、600MW、1000MW機(jī)組上使用，首先是體績(jī)很大，在工程應(yīng)用方面確實(shí)存在一些局限性。首先裝置需要一定的占地空間。裝置主體包括了幾乎和脫硫吸收塔同樣尺寸的冷卻凝結(jié)塔，工程應(yīng)用中的空冷器組同樣需要充分的場(chǎng)地，此外需要增加冷凝水緩沖箱。

（2）在大機(jī)組使用時(shí)阻力、能耗、流速都會(huì)影響到換熱效率，能否在工程應(yīng)用還有大量工作要做。

（3）與上海外三電廠有很大的差別，沒(méi)有做到一舉三得，消除白煙、大量節(jié)水、去除煙囪排放污染物等，目前，只是小型工程試驗(yàn)。

（4）效率環(huán)境溫度影響較大。

3.高性能旋流式分離深度凈化器

高性能旋流式分離器是一種靜態(tài)設(shè)備，運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需用電和用水，本技術(shù)具有穩(wěn)定性高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是解決燃煤電廠尾部煙氣石膏雨、硫酸雨排放以及粉塵超低排放并減緩煙囪腐蝕的先進(jìn)專利技術(shù)。

煙氣進(jìn)入凈化器殼體內(nèi)的分離渦管，分離渦管把凈煙氣中的煙塵（包括石膏顆粒和硫酸霧滴）進(jìn)行分離，且通過(guò)對(duì)渦管的特殊設(shè)計(jì)將分離下來(lái)的霧滴及顆粒與主流隔離，避免煙塵的二次攜帶，當(dāng)脫硫塔出口煙氣霧滴濃度≤75mg/Nm³時(shí)，設(shè)備出口可達(dá)到≤20mg/Nm³。收集系統(tǒng)則將分離出來(lái)的霧滴及塵顆粒進(jìn)

行收集并排入集水箱，然后送入脫硫塔內(nèi)。沖洗系統(tǒng)采用脫硫系統(tǒng)的工藝水，僅在啟停機(jī)時(shí)對(duì)核心分離裝置進(jìn)行沖洗，避免裝置結(jié)垢。

安裝在脫硫塔出口和煙囪之間的水平或垂直煙道上，其截面尺寸基本與煙道一樣大小，長(zhǎng)度約為四米，可以看成為煙道的一部分，安裝方便，現(xiàn)場(chǎng)施工只需停機(jī)10天便可完成。

圖2高性能旋流式分離器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3安裝位置示意圖

據(jù)報(bào)導(dǎo)已在：

（1）山東章丘電廠145MW1號(hào)機(jī)組使用，煙塵二氧化硫、氮氧化物出口平均排放濃度分別為1mg/m3、27mg/m3、33mg/m3。

（2）長(zhǎng)沙電廠1號(hào)660MW機(jī)組在50％以及100％負(fù)荷測(cè)試出口排放結(jié)果；煙塵分別為2.4mg/m3、1.7mg/.m3。

（3）淄博熱電200t鍋爐在負(fù)荷167t/h時(shí)煙塵排放濃度1.51mg/m3。

由于結(jié)構(gòu)原理沒(méi)有得到詳細(xì)介紹，測(cè)試結(jié)果不全面，從系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)看沒(méi)有深度除水作用，所以沒(méi)有脫水狀況沒(méi)有測(cè)試結(jié)果，目前來(lái)看，只能說(shuō)是超低排放深度治理的一種手段，尚未有“脫白”功能。

4.結(jié)語(yǔ)

(1)目前制定大氣環(huán)境地方標(biāo)的有河南、河北、上海、山東、淅江等省市，現(xiàn)天津、上海、淅江又下文規(guī)定應(yīng)采取溫度控制及有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現(xiàn)象。即通過(guò)采取相應(yīng)技術(shù)降低煙氣排放溫度和含濕量，收集煙氣中過(guò)飽和水蒸汽中水分，減少煙氣中可溶性鹽、硫酸霧、有機(jī)物等可凝結(jié)顆粒物的排放?？赡芎芸炀统霈F(xiàn)煙氣深度超低排放治理出現(xiàn)日程上。

(2)采用MGGH只能減輕白煙和使煙氣抬升高度增加，污染物沒(méi)有減少，只起到稀釋擴(kuò)散更大的范圍，對(duì)節(jié)水量沒(méi)有作用，投資也不低。建議不再采用。

(3)用消除煙囪白煙較為通俗，但用煙氣深度超低排放較為全面適合，所以，標(biāo)題采用后者。

(4)上面只介紹了兩種案例，一種水冷、一種空冷，其他技術(shù)尚未收集到。在應(yīng)用中要根據(jù)電廠環(huán)境和周邊的條件因地至宜考慮方案。

作者簡(jiǎn)介

江得厚，原河南電力試驗(yàn)研究院副總、總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師。1993年榮獲政府特殊津貼有突出貢獻(xiàn)專家。近25年從事火電廠煙氣污染物排放治理等試驗(yàn)研究工作。

責(zé)任編輯：李鑫

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