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烟气脱白方案对比分析跟工业烟气除雾脱白工艺方法

2020-09-23 15:44:33
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一、烟气脱白方案对比分析

烟气冷凝技术和烟气再热技术虽然温差变化接近,但是由于湿烟气含有水蒸汽冷凝潜热,冷凝所需的冷量是升温所需热量的6倍多,冷凝脱白工艺是否可行,关键是看是否有廉价的冷源,低温余热和冷凝水是否得到充分的利用,换热器的选择是否合理可用。在北方地区,冷源温度低,换热效果好,但需要降温的幅度也大大增加,因此整个投资费用和阻力都很大,仅使用烟气冷凝技术无论是在经济还是技术上都不合算,烟气冷凝技术受技术特点的影响,适用范围很有限。

烟气再热技术主要适用于我国南方地区,由于南方地区常年气温比较高,使用烟气再热技术把烟气加热到80℃基本可以白烟羽现象,仅仅在冬季,南方地区会出现白烟羽现象。随着环境温度的降低,烟气再热技术需要再热的幅度将呈指数型增加,从脱白角度出发,在我国北方区域寒冷地区不适合使用烟气再热技术。

相对于以上两种烟气脱白除尘设备工艺,烟气冷凝再加热技术比较适合我公司工况。烟气冷凝降温后,湿度大大降低,可以使白烟羽所需的烟温升幅大大降低,同时降低烟气再热产生的热消耗,可以使用低品质的热源进行加热,大大降低机组的能耗。

锅炉烟气经除尘、脱硫后排放,目前烟气中含有饱和水蒸汽,经烟囱排出后与空气接触冷凝,“白烟”现象严重,成为环保部门督改目标。根据我公司现有工艺,可采取冷凝再加热技术,具体路线如下:原除尘器+原脱硫塔+新增低温非金属烟气冷凝换热器+新增非金属烟气再热器+原烟囱,改造效果可以按以下锅炉参数进行核算。

采用烟气冷凝工艺后,管式除尘出目烟气温度从48℃降低至43℃,单台480t/h锅炉烟气凝结水量为14068kg/h,烟气中的大量水分被脱除,同时凝结水可大量吸附烟气的酸性气体(SO3)和颗粒物,降低了污染物的排放。降低下游烟道和烟囱的腐蚀压力,降低日常运行维护费用。采用烟气再热工艺,烟气排放温度由43℃提升为70℃,全年烟囱出目烟气无可见白色水雾。锅炉烟气冷凝冷却水采用电厂冷却塔冷却水。烟气升温采用电厂90℃热水作为升温热源。锅炉烟气消白装置产生废物,主要是烟气中的凝结水及杂质,可用作脱硫补水,也可用作冲渣水。

综上所述采用烟气冷凝再加热技术可以降低烟气的含湿量,对冷凝形成的液滴实现捕集,可以实现节能、节水、多污染减排、白色烟羽等多种功能,具有良好的环境、经济、社会效应,符合我国节能减排的政策要求,为我国烟煤电厂节能减排和治理白色烟羽提供了很好的技术改造思路,同时达到治理减排的要求。在北方地区燃煤锅炉建议采用烟气冷凝再加热技术,具体的设计方案和参数建议充分考虑到各地季节气候变化、负荷高低对各方案经济性的影响,然后确定改造技术路线和终改造方案。

二、工业烟气除雾脱白工艺方法

一定温度、湿度的工业烟气用热源(蒸汽、高温烟气案采用间接换热、直接加热的方式给烟气升温,当升高到一定温度时,烟气通过排烟筒高空排放,可以白烟。降温阶段BC不经过过饱和区域,因此不会出现白烟。

一定温度、湿度的工业烟气先用冷源(循环水、冷冻水等)换热降温,把部分烟气中的水冷凝下来,再通过热源(蒸汽、高温烟气案换热升温,当升高到一定温度时,烟气通过排烟筒高空排放,可以白烟,工艺流程。

利用除雾器对一定温度、湿度的工业烟气换热降温,换热采用风冷气一气热交换。烟气通过除雾器降温后,凝结出大量水,同时利用尾气水分凝结时放出的大量热能,对鼓入的环境干空气进行加热,使其温度升高。温度升高的干空气与降温后的烟气在排烟筒内混合,这样就使烟气的含湿量和相对湿度大大降低,从而降低了排空烟气的结露温度,使排空烟气在排出后很短时间内达不到结露温度,然后降温过程不经过过饱和区域,从而不会凝结形成水雾,达到消灭白烟的目的。

对工业湿烟气除雾脱白的处理工艺中,直接加热法工艺简单,投资相对小,但要做到“全年无白”,难度高,能耗大;先降温、再加热法工艺复杂,投资相对大,运行成本适中;降温混风法工艺简单,投资相对适中,由于采用混风,省去了再加热工序,相对能耗小,运行成本低。

上述三种方法适合风量20万Nm3/h以下的工业烟气消白除尘设备的处理,对于风量超过50万Nm3/h甚至100万Nm3/h烟气,若采用这三种方法,无论固定投资还是运行费用都是巨大的。

目前针对钢铁、水泥行业风量超过50万Nm3/h甚至100万Nm3/h的烟气,出现了回转式GGH换热、管式GGH换热和MGGH换热等新工艺,这些工艺对处理大风量工业烟气脱白取得了一定的效果,但无论是GGH还是MGGH,使用中都存在许多制约条件,例如要求除尘后,脱硫前的烟气温度达到120℃或者以上,难以做到烟气全年无白烟等。

随着社会的发展和科学技术的进步,烟气脱白新工艺和新设备会不断出现。针对各行业湿烟气的脱白,一定能找到工艺技术、环保投入和环境保护的平衡点。