燃煤電廠濕煙羽綜合治理方案探討

時(shí)永興

摘 要 國(guó)家目前針對(duì)煙氣“消白”仍沒(méi)有具體的明確要求，但2017年下半年以來(lái)，各地地方政府逐步出臺(tái)了“深度減排”的攻堅(jiān)方案，并給出了明確的煙氣溫度和濕度要求。要求達(dá)到如下煙氣綜合排放標(biāo)準(zhǔn)：煙囪入口處煙溫不高于45℃，煙氣含濕量不高于9.5%，夏季（6月15日-9月15日）煙囪入口處煙溫不高于47℃，煙氣含濕量不高于10.4%。環(huán)境溫度15℃以上時(shí)不見有色煙羽，環(huán)境溫度15℃以下時(shí)煙囪排放處煙氣溫度不低于70℃。

關(guān)鍵詞 煙羽；技術(shù)路線；技術(shù)方案

1 項(xiàng)目背景

1.1 技術(shù)背景

煙氣中的水蒸氣有兩個(gè)來(lái)源：

煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的水分，即脫硫前煙氣攜帶的水分，取決于燃煤煤質(zhì)，煙氣濕度通常在3%～8%之間，對(duì)應(yīng)的蒸汽飽和溫度約為26～42℃（煙氣的水露點(diǎn)溫度）；

濕法脫硫過(guò)程中煙氣蒸發(fā)脫硫漿液產(chǎn)生的水蒸氣，鍋爐排煙溫度通常在110～150℃，高于煙氣中水露點(diǎn)溫度。排煙溫度高于煙氣水露點(diǎn)部分溫差產(chǎn)生的熱量，大部分將會(huì)通過(guò)漿液蒸發(fā)釋放，提高了煙氣濕度，少部分提高了煙氣的顯熱（在煙氣溫度50℃左右時(shí)比例約為10%，隨煙氣溫度降低而增加），從而使煙氣的溫度和濕度達(dá)到新的平衡，最終確定凈煙氣溫度。

1.2 濕煙羽治理的意義

（1）協(xié)同脫除可凝結(jié)顆粒物和超細(xì)粉塵。在白色煙羽治理政策出臺(tái)前，有部分企業(yè)采用過(guò)冷凝式除塵除霧技術(shù)作為超低排放中粉塵控制措施，這對(duì)煙氣中污染物的去除有良好的效果，但降溫幅度較小，并沒(méi)有達(dá)到部分地區(qū)政策中對(duì)冷凝后凈煙氣溫度的要求。

（2）消除（減輕）視覺(jué)污染。早在白煙治理政策之前，一些近市區(qū)或毗鄰居民區(qū)的電廠煙囪排放白煙會(huì)對(duì)周圍居民生活造成困擾，環(huán)保局也經(jīng)常會(huì)受到類似的投訴，一些配備濕法煙氣脫硫裝置的企業(yè)已經(jīng)采用WGGH進(jìn)行了消白煙的改造。這是改善民生的重要措施，但已經(jīng)完成WGGH是沒(méi)有地方政策指導(dǎo)和約束條件下進(jìn)行的，目前是否符合當(dāng)?shù)卣咝枰匦略u(píng)估。

（3）回收水資源。我國(guó)相當(dāng)一部分燃煤機(jī)組建設(shè)在缺水地區(qū)。燃煤電廠排放大量的“白煙”的同時(shí)也會(huì)消耗大量的水分。以一臺(tái)300MW機(jī)組為例，滿負(fù)荷工況下通過(guò)煙囪排放的水分約150噸/小時(shí)，如果通過(guò)冷凝消白的方案，每小時(shí)可回收20～40噸/小時(shí)的煙氣凝結(jié)水[1]。

2 主要治理技術(shù)路線

存在原理性差別的技術(shù)流派的主要有如下三種：

（1）煙氣再熱：通過(guò)對(duì)飽和凈煙氣進(jìn)行加熱升溫，通過(guò)使煙氣有一定的不飽和度實(shí)現(xiàn)消除或減輕“白煙”，但本身不會(huì)減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，在要求比較高時(shí)需要較高的能耗。

（2）降溫冷凝除濕：通過(guò)降低凈煙氣溫度，進(jìn)而減小煙氣蒸汽飽和度，析出煙氣過(guò)飽和部分水蒸氣并進(jìn)行回收，可以減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，但要達(dá)到完全消除“白煙”，需要較大的初投資。

（3）冷凝—再熱：含降溫冷凝除濕和煙氣再熱兩部分，先通過(guò)煙氣降溫除濕降低煙氣蒸汽飽和度并去除部分污染物，再進(jìn)行加熱升溫，可以減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，相同“白煙”治理要求時(shí)，煙氣再熱升溫幅度比直接加熱要小，能耗較低。

3 技術(shù)方案

3.1 方案選擇

排煙溫度既有冷凝后煙溫要求，也有升溫后溫度要求的電廠只能采用煙氣冷凝再熱技術(shù)路線。

對(duì)于在電除塵前已裝有低低溫省煤器機(jī)組，需要在煙囪入口增設(shè)煙氣加熱器。所回收熱量直接加熱冷凝后凈煙氣，如有多余（夏季），不足部分作為余熱進(jìn)行回收，如有不足（冬季），不足部分由低加凝結(jié)水補(bǔ)充。

塔內(nèi)漿液冷凝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：

①換熱效率高：漿液換熱為水/水專用換熱器，漿液/煙氣為無(wú)端差混合換熱；降溫段/升溫段為專用換熱器，效率高，端差小；②煙道阻力增加小。漿液側(cè)阻力約為0.9米水柱，即使配套WGGH，煙氣再熱時(shí)降溫段和升溫段換熱器煙氣側(cè)總阻力也會(huì)減小，運(yùn)行功耗小，投資成本低；③冷凝水析出過(guò)程在吸收塔內(nèi)、除霧器前，不需要另設(shè)除霧器。

劣勢(shì)：

煙氣中冷凝下來(lái)的凝結(jié)水與漿液無(wú)法分離，直接進(jìn)入吸收塔，對(duì)脫硫水平衡有影響。

目前決水平衡問(wèn)題的措施是將部分脫硫漿液抽出進(jìn)行旋流、過(guò)濾設(shè)備的凈化，達(dá)到作為除霧器沖洗水的標(biāo)準(zhǔn)，替代原除霧器沖洗水，減少脫硫吸收塔進(jìn)水，但上述措施并無(wú)運(yùn)行業(yè)績(jī)。

煙氣冷凝器通常按最不利條件設(shè)計(jì)，即冷卻水溫取冬夏季的高溫點(diǎn)，特別是冬季，冷卻水溫低，煙氣溫度可以冷卻至明顯低于設(shè)計(jì)溫度（47℃或45℃），如不能解決，則需要增設(shè)管道回路或i冷卻循環(huán)水泵用變頻泵。

優(yōu)勢(shì)：

冷凝回收的水可以單獨(dú)收集處理回用，不影響脫硫水平衡；

系統(tǒng)獨(dú)立，不影響其他設(shè)備運(yùn)行。

劣勢(shì)：

換熱器選用腐蝕能力強(qiáng)的材質(zhì)時(shí)，通常存在體積大、造價(jià)高的問(wèn)題。

換熱器后需增設(shè)煙道除霧器。

換熱器和除霧器均會(huì)產(chǎn)生一定系統(tǒng)阻力，會(huì)產(chǎn)生一定的電耗，在引風(fēng)機(jī)裕量不足的情況下還需進(jìn)行風(fēng)機(jī)改造。

3.2 塔內(nèi)冷凝技術(shù)的水平衡問(wèn)題

脫硫塔出口溫度即為環(huán)保政策要求溫度，該方案存在的最大問(wèn)題是FGD的水平衡問(wèn)題。影響脫硫塔水平衡的問(wèn)題有：

脫硫塔進(jìn)水：原煙氣帶水、制漿水、氧化風(fēng)機(jī)冷卻水、真空泵/濾布水溢流、密封水、除霧器沖洗水、管道沖洗水等；

脫硫塔出水：凈煙氣帶水、石膏結(jié)晶水、脫硫廢水排放、去撈渣系統(tǒng)等。

該方案實(shí)施的前提條件是解決脫硫水平衡問(wèn)題，主要措施是：

將泵的冷卻循環(huán)水等進(jìn)塔水通過(guò)水的梯級(jí)利用，減少脫硫塔進(jìn)水水量，改變粗放式運(yùn)行模式；

通過(guò)旋流、過(guò)濾等凈化措施對(duì)脫硫塔漿液進(jìn)行凈化，形成的凈化后的漿液替代除霧器沖洗水，減少脫硫塔進(jìn)水。存在的風(fēng)險(xiǎn)是用凈化后漿液作為沖洗水有除霧器和噴嘴堵塞問(wèn)題，沖洗階段霧滴為高鹽廢水，可溶性鹽排放量大。

3.3 塔外冷凝技術(shù)換熱器選擇

冷凝器是濕煙羽綜合治理新增非傳統(tǒng)設(shè)備，其造價(jià)和穩(wěn)定運(yùn)行決定了整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，最常用的是氟塑料、氟塑鋼管式換熱器和PTH板式換熱器等，選擇的原則是工程造價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、運(yùn)行費(fèi)用和安全溫度運(yùn)行等因素，由機(jī)組具體條件決定。

4 結(jié)束語(yǔ)

減排可溶性性鹽、氣溶膠、微細(xì)顆粒物等污染物排放，具有良好的環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢海平.火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向和設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]浙江電力，2006， 25（3）：23-26.