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湿烟羽的形成去除机理及脱白工艺与烟气冷凝再热技术特点分析

2020-07-17 09:43:29
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一、湿烟羽的形成去除机理及脱白工艺

白色烟羽会造成视觉污染,同时部分微细颗粒物和可溶解性盐会随烟羽一起排放,对空气中PM的形成有一定作用。本文提出了一种多工艺组合方案,为国内烟羽烟气脱白除尘设备治理提供参考。

1湿烟羽的形成及去除机理1.1湿烟羽形成机理

我国锅炉烟气以湿法脱硫为主,经湿法脱硫处理后温度约45-55℃,处于湿饱和状态,排人大气后随温度降低烟气中水蒸气凝结成液滴形成白色烟羽。

1.2湿烟羽的消除机理

湿烟羽形成的主要原因是烟气中的饱和水蒸气在降温时生成凝结水。消烟羽就需要确保烟气的含湿量在降温过程中始终低于饱和含湿量值确保烟气中水蒸气始终处于气相状态不形成凝结水。

现有湿烟羽的处理技术主要包括:加热升温,将烟气温度加热至临界线,降温冷凝,采用冷却措施降低烟温,降温再热,先将烟气温度降低再升温至临界线温度,热风混合利用高温烟气与净烟气混合提高温度和干度。

2脱白工艺简述2.1加热升温

加热升温是将烟温提高至临界线温度。加热介质可采用烟气、热水或蒸汽等,能够在一定程度消烟羽;但在外环境温度较低或湿度较高时,所消耗的热量也会提高,导致能耗大,经济性差。

2.2降温冷凝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。通过降低湿饱和烟气温度以降低含湿量。该技术核心为采取合理的冷却源,但要将烟温降低至环境温度难度较大。水冷、空冷方式在冬季和夏季效果差距较大,人工制冷虽能够保证效果,但能耗高、经济性差,单独的降温冷凝技术应用较少。

2.3降温再热

单独的加热升温和降温冷凝技术都存在一定局限性,将两种技术的特点充分结合起来,可以一定程度上烟羽消除对外环境的适应范围。先对湿饱和烟气进行降温降低含水量,同时对烟尘、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,可采用烟气余热或蒸汽,使烟气在扩散降温时达不到湿饱和烟气的状态,达到消烟羽的目的”’。

2.4热风混合

传统的烟气再热技术存在投资、运行费用高及易腐蚀、堵塞、漏烟等问题。可采用热风混合技术提升烟气温度,热风温度越高、湿度越低,热风用量越小。将高温烟气引人净烟气中,直接接触后升温至合理温度。

该技术投资及运行费用低、无堵塞和腐蚀问题,可一定程度消除白色烟羽。

2.5工艺对比

将烟气加热升温、降温冷凝及降温再热等技术进行对比,这三种工艺对湿烟羽的去除效果及环境适应范围。

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。当环境相对湿度为境温度≥9℃时可消烟羽;降温再热技术在环境温度≥-6.5℃时可a80%时,加热技术在环境温度≥15℃时可消烟羽;降温技术在环境温度≥9℃时可消烟羽;降温再热技术在环境温度≥-6.5℃时可消烟羽。

二、烟气冷凝再热技术特点分析

烟气冷凝再热技术结合了烟气冷凝技术和烟气加热技术的特点,通过合适的冷源降温降低了烟气的含湿量,之后由热源进行小幅度的升温即可消烟羽。由于对热源品味要求不高,理论上采用少量机组热风直接混合(需考虑对污染物排放浓度的影响)、蒸汽直接混合或其他换热方式等,均能达到烟气消白的效果。

由于烟气冷却器布置在脱硫系统出目,与原烟气无交集,因此能够通过在除尘系统或脱硫系统前设置低温省煤器,将烟气余热利用至凝结水系统,提高锅炉效率。

烟气冷凝再热技术的应用在消烟羽的同时也能够收集大量冷凝水回用,降低电厂自身水耗,对我国北方地区缺水但冷源充沛的特点有着借鉴作用,同时对我国“水十条”政策中要求火电行业促进控制用水总量、提高用水效益有着积极的作用。

烟气冷却过程中产生的冷凝水pH在2左右,呈强酸性,因此对系统的防腐性能提出很高的要求,目前烟气冷却器中换热材料主要使用氟塑料或钦合金。其中氟塑料作为一种高分子材料,因其特殊的分子结构而具有特别的物化特性:强度高、稳定性强、高热阻、低摩擦系数和良好的表面不茹性。烟气冷却器(采用氟塑料作为换热材料)投运时间接近两年,未出现损坏泄漏等问题,体现了氟塑料的可靠性。