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1、 电厂 工业锅炉消白烟技术 展示时间 2019 5 17 浙江大学硕士学位论文答辩 1 白烟的形成与消散 1 2 3 脱白工艺 4 工程实例 PART01 PART02 PART03 PART04 白烟概述 电厂 工业锅炉消白烟技术 PART01 白烟概述 白烟概述 何为白烟 在湿法脱硫中 烟囱的排放烟气从感观上有滚滚白烟排放 也称之为烟羽 烟羽是由携带细微颗粒物的饱和烟气水蒸气遇冷凝结形成的白色 或多色 烟带 烟羽远看如一条延绵数公里的 景观带 造成视觉污染 4 白烟概述 白烟的危害 高湿环境会促进污染物生成 气溶胶二次转化 不利于污染物扩散 湿法脱硫装置会强化SO2及逃逸NH3向PM2 5
2、气溶胶的转化 而近地面相对湿度高或形成逆湿层 积聚的气溶胶不断吸湿增长 可能引起持续性雾霾天气 燃煤电厂烟囱排放的高湿烟气在逆温层内释放 对周边局部区域内污染物的生成及扩散产生不利影响 除此之外 环境空气能见度会随环境相对湿度的增加而降低 5 脱白政策 浙江 2018年 浙江 燃煤电厂大气污染物排放标准 报批稿 报批稿对燃煤电厂的大气污染物限值 排放绩效值做了具体要求 并附录了石膏雨和有色烟羽测试技术要求 石家庄 燃煤电厂积极推进消除有色烟羽 冒白烟 工作 配合省环保厅开展试点工作 推动燃煤锅炉烟气 脱白 工作 开展电力行业深度减排专项行动 在原有燃煤机组超低排放基础上 进一步优化运行管理 提
3、高治理设施去除效率 实施电厂有色烟羽 冒白烟 深度治理 对具备深度减排改造条件的燃煤机组 2年内完成改造任务 河北 实施石膏雨和有色烟羽治理 新建 含搬迁 钢铁 焦化 燃煤电厂项目要同步开展石膏雨和有色烟羽治理 2018年全省城市开展石膏雨和有色烟羽治理试点工程 2019年 全省继续推进钢铁烧结机 焦化 燃煤电厂锅炉等烟气石膏雨和有色烟羽治理工程 完成具备改造条件的60 以上治理任务 到2020年 全省具备改造条件的钢铁烧结机 焦化 燃煤电厂锅炉等烟气全部完成石膏雨和有色烟羽治理工程 6 脱白政策 唐山 2018年9月底前完成19家燃煤电厂 含自备电厂 煤和其他能源混烧电厂 湿法脱硫烟气 脱白
4、 治理 连云港 火电 钢铁 平板玻璃企业以及65蒸吨 小时以上的燃煤锅炉实施烟气脱白工作 邯郸 开展重点行业消白烟治理专项行动 按照冷凝再加热 的技术路线 10月底前 完成全市电厂 钢铁 焦化和燃煤锅炉等51家高架源企业93根烟囱的消白烟治理 徐州 采取脱硫 脱硝 脱尘 脱白的四脱工程 其中在电力行业 主要是在超低排放的基础上实施降温除尘和升温脱白工程 7月底前完成除湿脱白工程 临汾 3月底前 全市所有火电企业启动烟羽脱白治理 5月底前工程要有明显进展 确保9月底前完成并正常运行 安阳 大唐安阳电厂 大唐林州电厂要开展烟气除湿 消白 治理 7 徐州电力脱白标准在夏季烟气冷凝后的温度要在47 以
5、下 烟气的含湿量要在10 4 以下 在冬季 烟气的温度要在45 以下 烟气的含湿量在9 5 以下 河北省燃煤电厂有色烟羽治理要求 一 燃煤电厂应采取相技术降低烟气排放温度和含湿量 通过收集烟气中过饱和水蒸汽中水分 减少烟气中可溶性盐 硫酸雾 有机物等可凝结颗粒物的排放 二 燃煤电厂锅炉烟气采取烟温控制及其他有效措施 基本消除石膏雨和有色烟羽现象 烟温控制采取降温冷凝方法的 正常工况下 夏季 4 10月 冷凝后烟温达到48 以下 烟气含湿量11 0 以下 冬季 11月 次年3月 冷凝后烟温达45 以下 烟气含湿量9 5 以下 采取其他方法的 由各市环境保护主管部门确定验收标准 三 鼓励燃煤发电企
6、业利用回收余热或其他方式对烟气再加热 以提高排烟温度 抬升排烟高度 尽量减少石膏雨和有色烟羽 山西临汾燃煤电厂有色烟羽治理标准燃煤电厂锅炉烟气采用烟温控制及其他有效措施 基本消除石膏雨和有色烟羽现象 烟温控制采取降温冷凝的 正常工况下达到以下要求 夏季 4月 10月 冷凝后烟温达到48 以下 烟气含湿量9 5 以下 冬季 11月 次年3月 冷凝后烟温达到45 以下 烟气含湿量8 5 以下 脱白相关标准 8 烟气脱白的功用与目的 9 PART02 白烟形成与消散 白烟的形成 湿法脱硫之所以会产生白烟 是因为在湿式脱硫系统中 脱硫剂溶液和高温烟气直接接触 使烟气被增湿冷却 而脱硫剂溶液中的水分则吸
7、热汽化 导致烟气中的水蒸气总量大大増加 而随着脱硫过程的进行 烟气温度逐渐降低 烟气温度的降低使烟气携带蒸汽的能力降低 如蒸汽总量超出了烟气的携带能力 就会有大量的水蒸汽凝结为小水滴 混烟气直接排放形成白烟 白烟的形成与消散 11 形成与消散机理 假定白烟在烟囱出口的状态点为A环境空气的状态点为E白烟和环境空气的含湿量均小于相应温度下的饱和含湿量 即白烟与环境空气的相对含湿量均小于100 处于未饱和状态 白烟的形成与消散 12 形成与消散机理 白烟由烟囱排出与环境空气混合过程中 烟的状态点开始沿AB线变化 达到点B后白烟变为饱和状态 饱和白烟与环境空气混合过程中白烟的状态点沿着饱和曲线BCD变
8、化随着白烟温度的降低 白烟中过饱和的水蒸气凝结成液态小水滴 小水滴对光线产生折射 散射作用 从而使烟囱出口的烟羽呈现白色或者灰色 形成白烟 白烟的形成与消散 13 形成与消散机理 达到D点后 白烟与环境空气的混合过程沿虚线变化 白烟变为非饱和状态白烟 不再有小液滴凝结 析出 同时白烟中的小液滴开始蒸发 白烟逐渐消失若初始状态点A与环境空气状态点E的连线ABDE与饱和曲线不相交 烟气由烟囱排出后便不会形成白烟 白烟的形成与消散 14 基于该机理的脱白方法 白烟的形成与消散 由上图可知 有3种技术可以使白烟在环境空气中扩散过程中始终不会变为饱和状态 烟气直接加热 烟气降温再热 烟气直接降温 15
9、烟气直接加热 烟气直接加热可以使 白烟 的状态点由A变为B 白烟 的相对含湿量降低 白烟 由状态点B变为环境空气状态点C的过程中不会变为饱和状态 不会形成 白烟 烟气降温再热 降温可以减少 白烟 的绝对含湿量 烟气再热可以降低 白烟 的相对含湿量 降温再热可以将 白烟 的状态点由A变为E 白烟 由状态点E变为环境空气状态点C的过程中不会变为饱和状态 不会形成 白烟 烟气直接降温 烟气直接降温将 白烟 的状态点由A变为F 白烟 由状态点F变为环境空气状态点C的过程中不会变为饱和状态 不会形成 白烟 16 PART03 脱白工艺 脱白工艺 烟气加热技术 目前在役的加热技术按换热方式分为两大类 即间
10、接换热与直接换热 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 18 常规烟气加热技术 尾部烟气加热技术使用最普遍的是回转式GGH 热管式GGH 在加热热管的蒸发段 管芯内的工作液体受热蒸发 并带走热量 该热量为工作液体的蒸发潜热 蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段 凝结成液体 同时放出潜热 在重力的作用下 液体回流到蒸发段 能耗较大 运行成本高 脱白工艺 19 20 回转式GGH 对于大机组湿法脱硫系统 一般优先考虑回转式GG
11、H 而对于小机组或者空间位置受限的 热管式GGH更具优势 无泄漏式烟气换热器 无泄漏式烟气换热器 MGGH 常用于尾部烟气余热利用 通过热媒介质将锅炉原烟气热量传递给脱硫吸收塔出口的低温烟气 烟气冷却器利用锅炉空预器出口的烟气加热热媒介质 烟气加热器利用热媒介质加热脱硫吸收塔出口的低温烟气 热媒介质采用除盐水 闭式循环 增压泵驱动 脱白工艺 21 降温冷凝 包括直接和间接降温两种 直接降温为烟气和冷却介质直接接触降温 间接降温为烟气和间接换热器接触降温 烟气冷凝技术对脱硫后湿烟气冷却 使得烟气中大量的气态水冷凝为液滴 在此过程中能够捕捉微细颗粒物 SO3等多种污染物 因此 烟气冷凝技术作为湿烟
12、羽治理的手段 不仅能够对白烟消除有良好效果 还可以实现烟气多污染物联合脱除 冷凝水可作为脱硫补水使用 脱白工艺 22 降温再热 首先对湿饱和烟气进行降温 降低含水量 同时可对烟尘 SO3及可溶解盐等污染物也起到一定的协同去除作用 然后对烟气进行再热 可利用烟气余热或蒸汽 使烟气在扩散降温时达不到湿饱和烟气的状态 达到消除湿烟羽的目的 脱白工艺 23 工艺对比 三种方法适用界线以上范围为对应技术的湿烟羽消除区域 显然降温再热技术的适用范围远大于其他两种 当环境相对湿度为80 时 加热技术在环境温度 15 时可消除湿烟羽 降温技术在环境温度 9 时可消除湿烟羽 降温再热技术在环境温度 6 5 时可
13、消除湿烟羽 脱白工艺 24 PART04 工程实例 加热升温工程实例 合肥某电厂采用烟气换热器对烟气进行加热升温 以满足低温时烟囱 消白 的要求烟气换热器采用蒸汽和烟气的翅片管换热方式 入口蒸汽参数为0 5 0 8MPa 270 烟气换热器布置在引风机后的混凝土烟道或烟囱内 工程实例 26 冷凝再热工程实例一 选用的方法 B厂装机容量2 1000MW 使用烟气冷凝再热技术进行烟气脱白 具体实施 采用高导热性耐腐蚀管式换热器 换热器材料选用氟塑料 直流冷却水作为冷源 脱硫系统出口的湿烟气进入烟气冷却器进行冷却降温至45 左右 春秋季设计工况 冷凝水可回用 经过一级除雾器之后进入烟气加热器 加热到
14、60 左右后由烟囱排放 加热方式采用凝结水进行换热 应用效果 当春秋季环境温度较高时湿烟羽基本不可见 夏季环境温度较高 烟气冷凝后基本不用加热或者只需要加热较低温度便可消除湿烟羽 冬季目前无法避免 除非消耗大量能源将烟温从45 提高到100 以上 工程实例 冷凝再热工程实例二 烟气通过常规的脱硫喷淋层脱硫后 进入到一级旋流耦合式高效除尘除雾装置 进行一次去除水雾和粉尘 工程实例 28 冷凝再热工程实例二 旋流耦合式高效除尘除雾装置利用离心原理实现除尘除雾功能 烟气流在旋流板的引导下 在筒状单元内发生高速旋转并产生离心效果 这种离心力分离作用更大 能比碰撞方式分离更小的雾滴粒径 15 m以下 从
15、而在实现脱水除雾功能的同时高效去除超细微粉尘 工程实例 29 冷凝再热工程实例二 然后经过冷却喷淋冷凝降温 将烟气中所含水蒸气析出后 进入到二级旋流耦合式高效除尘除雾装置 进行二次去除水雾和粉尘 最后进行升温后 降低饱和度 通过烟囱排放大气 工程实例 30 冷凝再热工程实例二 史丹利公司复合肥生产工艺产生大量氨气 烟气排放过程中又生成大量极细微气溶胶颗粒物 该项目对原有脱硫系统进行改造 运用了此两级旋流耦合高效除尘除雾装置和中间喷淋冷凝降温的技术 经过两年多的运行 实践证明 颗粒物稳定排放在10mg m3以内 烟羽也几乎消除 夏天完全看不到烟羽 冬天肉眼感观能看到少许烟羽 达到了脱白的目的 工
16、程实例 31 展望与参考文献 从技术上讲 烟气直接加热和冷凝再热技术能够成功运用于百万千瓦级机组 标志着所有等级火电机组能够实现烟气脱白 在解决烟气湿烟羽问题的前提下 如何抛弃传统高能耗技术 寻求更为简洁 经济的方式 例如回收烟气中的水分和余热 节水节能 进一步提髙燃煤效率 能兼顾解决环境与发展的矛盾 这将是今后不断持续进步的方向 展望 32 展望与参考文献 参考文献 1 高劲豪 姜树伟 高原 湿烟气消白雾技术经济比较 J 环保科技 2019 02 61 64 2 王小飞 冯丽军 生物质锅炉烟气超低排放 脱硝 协同消白 技术研究 J 广西节能 2019 01 34 35 3 孙陟 浅谈燃煤烟气收水消白烟及污染物协同治理 J 中国环保产业 2019 03 48 50 4 谭厚章 刘兴 王文慧 刘鹤欣 超低排放背景下烟气消白技术路线研究 J 洁净煤技术 2019 25 02 38 44 5 吕刚 向轶 吕文豪 苟远波 冷健 吴迪 燃煤锅炉烟气消白技术的应用现状及研究进展 J 煤化工 2019 47 01 1 5 6 王守柱 火电厂 烟气消白 技术对比 J 低碳世界 2019 9 02 42
