環保形勢的日益嚴峻,天津地方大氣污染物排放標準中要求采取煙溫控制及有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現象。天津某電廠采用了氧化鎂濕法脫硫工藝,煙氣排放存在冒“白煙”問題,為了后續環保提標改造制定了白色煙氣治理方案,其方案采用了煙氣先降溫除濕后升溫的技術路線。
1.概述
隨著國家對環保問題的日益重視,京津冀作為國家的大氣治理的重點區域,提出了加強對燃煤電廠大氣污染物的排放控制要求,其天津地方標準中指出應采取煙溫控制及有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現象。天津某熱電廠有3臺75t/h和3臺130t/h循環流化床蒸汽鍋爐,并配備背壓及抽背機組。
該電廠積極響應國家環保政策,進行了超低排放的環保提標改造,其中脫硫系統采用氧化鎂濕法脫硫工藝,目前煙氣仍存在冒“白煙”現象。為了進一步達到燃煤電廠大氣污染物排放控制要求的目標,將有色煙羽治理提上議程。
2.方案介紹
2.1技術原理
燃煤鍋爐排放的煙氣經過除塵、脫硫后排入大氣,濕法脫硫后煙溫度在45℃~55℃之間后進入煙囪排放至大氣,煙氣蘊含大量的潛熱,直接排放不僅帶來了能源的浪費,而且由于濕度較高,同時伴有煙囪冒“白煙”現象。
消除冒“白煙”的現象目前較為成熟的技術路線是先將煙氣溫度降低,這也導致了濕煙氣的水分冷凝使煙氣濕度降低,后再對煙氣進行加熱,提高了煙氣過熱度、煙氣排放的提升力及在環境中的擴散能力,從而徹底消除石膏雨或有色煙氣。
基于以上技術路線,在脫硫塔后增加一個直接接觸式噴淋換熱器,噴淋換熱器可以直接替代部分煙道與脫硫塔串聯布置。煙氣進入噴淋換熱器之后,與其中的低溫噴淋水直接接觸換熱降溫,溫度降低至露點以下,煙氣水蒸氣冷凝成凝冷水并釋放出大量的潛熱。
降溫后的煙氣再經過煙氣再熱器加熱經原煙道煙囪排放。升溫后的噴淋水進入蓄水池,進行沉淀過濾,過濾后的清水在主循環泵的作用下進入吸收式熱泵蒸發器作為低溫熱源。過濾產生的污水及大量的煙氣凝水則進入污水處理設備進行凈化處理,凈化合格的水作為脫硫塔的工藝補水或其他工藝補水。
吸收式熱泵機組以蒸汽高溫熱源驅動運轉,從噴淋水中提取熱量,將需要加熱的工藝循環水加熱,在熱泵機組中降溫的中介水再返回噴淋換熱器,完成一整套循環。具體工藝流程圖如下:
技術原理圖
2.2 技術特點
基于噴淋直接換熱的降溫技術路線,具有以下技術特點
(1)回收余熱的同時減少污染物排放濃度,回收水分,實現節能,節水,消白減排多重功效。
(2)自動對中間循環水進行水處理,有效避免對設備產生腐蝕。
(3)煙氣余熱深度回收,增加燃料利用效率,減少了消耗,提高經濟效益。
(4)冷凝水經水處理后可以回收利用,減少了排煙中水蒸氣的含量,避免了冒“白煙”現象。
(5)可以在原有工藝管道上安裝流量調節閥,將工藝水引入熱泵機組。通過調節閥門,實現原始運行模式與余熱回收模式之間的自由切換,對原系統并無影響。
(6)采用噴淋式換熱塔可以完美替代間壁式翅片管試換熱器,在解決間壁式換熱器在應用過程中的許多問題。
2.3技術方案
(1)設備基礎參數
(2)設計基準
(3)設計流程及參數
燃煤鍋爐煙氣自脫硫塔(濕電除塵器)流出后進入噴淋式換熱塔內放出顯熱和潛熱,使燃煤鍋爐的煙氣溫度從50℃降至33℃(41℃),后通過進煙囪排至大氣。熱泵以廠內蒸汽為驅動熱源,回收煙氣的余熱,用于采暖季供暖及全年鍋爐補水預熱,整體系統實現了煙氣冷凝降溫、煙氣余熱再利用,凝水回用至脫硫塔工藝補水,確保了整個系統污水零排放。
2.4 效益分析
以上方案實施后,經計算采暖季回收煙氣低溫余熱24.6MW,冷凝水回收8.4萬t,非采暖季回收煙氣低溫余熱10.9MW,冷凝水回收4.4萬t。因此系統全年回收煙氣余量折合39.2萬GJ,回收煙氣凝水12.8萬噸。
3.結論
本工程響應國家政策,積極發展循環經濟和節能環保產業,努力推進煙氣消白余熱回收利用,采用吸收式熱泵回收鍋爐的排煙損失熱量,將這部分余熱通過吸收式熱泵加以利用,降低了燃煤鍋爐能源消耗,提高鍋爐的熱效率,合理利用了能源。
(1)通過對燃煤鍋爐排煙的初步分析,脫硫后的排煙溫度約50℃,煙氣中仍存在大量的水蒸氣,水汽的汽化潛熱含量大,排煙熱損失大,因此該鍋爐具有巨大的余熱回收利用的空間。
(2)煙氣消白系統分別針對采暖季及非采暖季對鍋爐煙氣進行余熱回收,使鍋爐煙氣溫度降至33℃(41℃)。
(3)系統全年回收煙氣余量39.2萬GJ,回收煙氣凝水12.8萬噸。
來源:中國期刊網
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