淺談熱泵技術(shù)在鍋爐煙氣余熱回收及“消白”工藝中的應(yīng)用

管立君 左國(guó)輝

河北漢堯環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?河北 石家莊 050031

概述

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)吸收塔出口凈煙氣由于處于濕飽和狀態(tài),在流經(jīng)煙道、煙囪排入大氣的過(guò)程中因溫度降低,煙氣中部分汽態(tài)水和污染物會(huì)發(fā)生凝結(jié),液體狀態(tài)的漿液量會(huì)增加,并在一定區(qū)域內(nèi)有液滴飄落,沉積至地面干燥后呈白色石膏斑點(diǎn),稱(chēng)為石膏雨。

煙氣在煙囪口排入大氣的過(guò)程中因溫度降低,煙氣中部分汽態(tài)水和污染物會(huì)發(fā)生凝結(jié),在煙鹵口形成霧狀水汽,霧狀水汽會(huì)因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發(fā)生顏色的細(xì)微變化,形成“有色煙羽”,通常為白色、灰白色或藍(lán)色等顏色。

在進(jìn)行煙氣深度治理的同時(shí),對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收利用,達(dá)到資源的綜合利用以及合理配置目的,確保工藝裝置的平穩(wěn)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,進(jìn)一步挖潛節(jié)能減排的力度,增強(qiáng)企業(yè)的生命力和競(jìng)爭(zhēng)力。

工藝原理流程圖

系統(tǒng)構(gòu)成說(shuō)明

(1)煙氣系統(tǒng)。煙氣自原濕法脫硫塔后凈煙道引出,煙氣進(jìn)入一個(gè)噴淋塔,噴淋降溫之后,煙氣從塔頂排出,返回?zé)焽枧畔虼髿狻?/p>

煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣增壓風(fēng)機(jī)、煙氣余熱噴淋塔、擋板門(mén)等。煙氣的流程為:鍋爐出口煙氣經(jīng)脫硫后由原有煙囪下部抽出,抽出的煙氣進(jìn)入余熱噴淋塔底部,由下至上經(jīng)過(guò)余熱噴淋塔,經(jīng)煙道至原煙囪上部排出,在余熱噴淋塔進(jìn)出口連接煙道設(shè)置擋板門(mén),以便于在余熱噴淋塔停運(yùn)時(shí)實(shí)現(xiàn)余熱噴淋塔煙氣系統(tǒng)與聯(lián)合循環(huán)煙氣系統(tǒng)的隔離。在余熱噴淋塔中,煙氣中的熱量被噴淋中介水吸收,溫度由50℃降為35℃。

(2)熱力管網(wǎng)系統(tǒng)。煙氣深度余熱利用系統(tǒng)熱網(wǎng)水側(cè)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱網(wǎng)站串聯(lián)設(shè)計(jì)。自廠外的50℃熱網(wǎng)回水首先進(jìn)入煙氣深度余熱利用系統(tǒng)的余熱利用熱泵機(jī)組,吸熱升溫至約80℃后引至聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱網(wǎng)站繼續(xù)加熱,加熱至120℃后對(duì)外供出。

煙氣深度余熱利用系統(tǒng)熱網(wǎng)水側(cè)設(shè)置有旁路,即煙氣深度余熱利用系統(tǒng)若發(fā)生故障,也不會(huì)影響聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

經(jīng)煙氣深度余熱利用系統(tǒng),熱網(wǎng)水側(cè)壓降不大,不需設(shè)置熱網(wǎng)循環(huán)水升壓泵。

(3)余熱水系統(tǒng)。余熱循環(huán)水在塔內(nèi)與煙氣直接接觸換熱之后溫度升高,從塔底排出進(jìn)入中介水箱,在中介水箱經(jīng)過(guò)加藥處理,通過(guò)中介水泵加壓打入熱泵機(jī)組。進(jìn)入熱泵機(jī)組換熱后重新進(jìn)入噴淋塔完成換熱循環(huán)。循環(huán)過(guò)程中,煙氣自脫硫塔出來(lái)之后已經(jīng)是飽和態(tài),進(jìn)入噴淋塔與循環(huán)水換熱后溫度降低,其中所含的水蒸汽會(huì)部分冷凝析出進(jìn)入循環(huán)水,所以整個(gè)循環(huán)過(guò)程水量會(huì)不斷增加。因此在中介水箱處設(shè)置溢流管道,將新增的水量從循環(huán)中排出進(jìn)入脫硫系統(tǒng),作為原脫硫系統(tǒng)工藝水補(bǔ)水,減少脫硫工藝用水量。

(4)煙氣冷凝水系統(tǒng)。煙氣冷凝水通過(guò)余熱系統(tǒng)配備有全自動(dòng)加藥裝置處理,對(duì)煙氣凝水處理,并達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)由于回收處理后的凝水品質(zhì)較高,可用于脫硫塔補(bǔ)水。

燃?xì)鉄崴仩t余熱深度利用系統(tǒng),有大量的冷凝水生成。由于煙氣中含有SO2和NOx,這些氣體溶解在冷凝水中,使水呈酸性,PH值在3-4之間。水質(zhì)報(bào)告在附件。

水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求,廢水的排放PH值在6-9之間,因此,需對(duì)煙氣冷凝水進(jìn)行加堿中和處理,確保廢水排放滿足環(huán)保要求。

(5)煙氣再熱系統(tǒng)。經(jīng)噴淋降溫后的飽和煙氣溫度在30℃左右,如果直接從煙囪排放還會(huì)有一定的白色煙羽拖尾現(xiàn)象。在煙囪上增加一臺(tái)再熱器,引出一部分80℃的供暖水對(duì)煙氣進(jìn)行加熱,使煙氣溫度提高至不飽和狀態(tài),再經(jīng)由煙囪排出,可消除視覺(jué)“白煙”現(xiàn)象。

實(shí)施效果

采用上述余熱回收技術(shù),能夠?qū)駸煔鉁囟扔擅摿蛩隹诘?5℃～55℃降低至30～40℃左右,充分回收煙氣中的熱量,回收熱量用于加熱工藝需的熱水;同時(shí)回收煙氣中的冷凝水,作為脫硫塔補(bǔ)水利用,減少濕法脫硫工藝系統(tǒng)補(bǔ)水量;而且通過(guò)對(duì)排煙進(jìn)行再次洗滌處理,減少約55%以上的SO2排放,減少約9%以上的NOx排放,減少約10%顆粒物排放。從而同時(shí)達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、減排多重效果。

煙氣直接噴淋降溫余熱回收技術(shù)特點(diǎn):

(1)回收余熱的同時(shí)減少污染物排放濃度,回收大量水分,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,節(jié)水,減排多重功效。

(2)自動(dòng)對(duì)中間循環(huán)水進(jìn)行水處理,有效避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。

(3)煙氣余熱深度回收,增加燃料利用效率,減少燃料消耗,降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益。

(4)冷凝水經(jīng)水處理后可以回收利用或直接作為濕法脫硫的補(bǔ)水,減少了煙氣排放中水蒸汽的含量,避免了冒“白煙”現(xiàn)象。

(5)采用直接接觸式換熱器可以完美替代間壁式翅片管式換熱器,換熱效率高,解決間壁式換熱器在應(yīng)用過(guò)程中的諸多不利問(wèn)題。