燃煤电厂烟气脱白技术研究与分析

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2019年中国电机工程学会年会论文集燃煤电厂烟气脱白技术研究与分析胡炜，段超龙，张铮，马振龙，尹坤，慕富安兰州电力修造有限公司兰州市730050ResearchonFlueGasBleachingTechnologyofCoal-firedPowerPlantHuwei,Duanchaolong,Zhangzheng,Mazhenlong,Yinkun,MufuanLanzhouElectricPowerEquipmentCo.Ltd,Lanzhou,730050摘要：目前我国燃煤电厂脱硫设施90％以上机组均采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，饱和湿烟气从烟囱排出与温度较低的环境空气混合降温，形成白色烟羽，带走了水蒸气及所携带的热量，造成能源的浪费。通过烟气脱白技术处理，能对烟气中水分进行捕集，实现节水节能，同时能够减轻烟囱腐蚀问题及白烟视觉污染问题，并有望减轻大气雾霾现象。关键词：燃煤电厂；脱白技术Abstract:Morethan90%unitsofdesulfurizationfacilitiesofcoal-firedpowerplantsadoptlimestone-gypsumwetdesulfurizationprocessinChina.Saturatedwetfluegasisdischargedfromchimneysandmixedwithambientairwithlowertemperaturetocooldown,formingwhiteplume,whichtakesawaywatervaporandheatandcausesenergywaste.Throughthetreatmentoffluegasbleachingtechnology,waterinfluegascanbecaptured,watersavingandenergysavingcanberealized,corrosionproblemsofchimneysandvisualpollutionofwhitesmokecanbealleviated,andthephenomenonofatmospherichazecanbehopefullyalleviated.Keywords:Coal-firedPowerPlant;FlueGasBleaching1引言的温度及湿度来达到消除烟羽的效果，根据不同形2017年6月上海市环保局印发了《上海市燃式共分为三大类。煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求（试行）》，2.1直接加热型文件中对燃煤电厂采取烟气加热或烟气冷凝再热该技术可通过除尘器前烟气冷却器回收的热技术可免于测试，这是国内第一个对燃煤电站的烟量来加热烟囱前烟气温度，能耗较低，在一定条件气排放温度和石膏雨、有色烟羽污染的相关检测有下能够消除湿烟羽，但随着环境温度的降低，特别了明确的官方要求。随后浙江、河北邯郸及天津是冬季需要投入更多的热源才能达到消除烟羽的等地的环保机构也相继出台有关烟气脱白治理的效果，经济性不高。规定，这表明政府对有色烟羽的排放越来越重视。2.2快速冷凝型地方政府出台的政策大都对排烟温度、烟气湿该技术通过烟气冷凝器（也可直接降温不需要度有了明确的规定，这也与白烟形成因素有关，白增加冷凝设备），将烟气快速降低5~10度，将饱和烟是由烟囱排出的饱和湿烟气与温度较低的环境湿烟气中的水蒸气析出，以达到减少排放烟气湿度空气接触时，在烟气降温过程中烟气中所含水蒸气的目的。析出的冷凝水通过冷凝器下部的漏斗回收，过饱和凝结，凝结水滴对光线产生折射、散射，从进行简单的水处理回收利用。由于降温后仍为饱和而使烟羽呈现出白色或灰色。湿烟气，消除烟羽的效果不明显。烟羽的影响因素：2.3冷凝升温型(1)环境温度：温度越低，越容易出现白烟。该技术通过烟气冷凝器（也可直接降温不需要(2)环境湿度：湿度越高，越容易出现白烟。增加冷凝设备）、烟气加热器的组合应用，改变决(3)烟气温度：温度越高，越不容易出现白烟。定烟羽的两个要素：含湿量及温度，使消除白烟达(4)烟气湿度：湿度越低，越不容易出现白烟。到最佳效果。该技术使用范围最广，一定条件下技2烟气脱白三种常见技术路线及对比术经济性能较好。烟气脱白技术主要是通过改变烟囱排放烟气2.4三种技术路线的对比

12019年中国电机工程学会年会论文集下图所示为饱和水蒸气曲线图，图中蓝色曲线场中。为饱和水蒸汽临界曲线，左侧为过饱和区，右侧为氟塑料换热器是目前工程应用较多的一种换不饱和区。假设脱硫塔烟气出口温度为55度，此热器，用于氟塑料换热器的材料主要有聚四氟乙烯时饱和含水量为116.279g/kg,要想在环境温度20（PTFE），四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物度的情况下看不到白烟，直接加热型方案需将烟气（PFA）和聚全氟代乙丙烯（FEP）。氟塑料换热器温度一次性升高到115度及以上才能满足曲线一具有以下显著优点：直处于不饱和区，这需要大量的热源来加热烟气才（1）传热面积与体积比高，氟塑料换热管的密度能满足；快速冷凝型方案需将烟气温度一次性降低很小，仅为2.15×103kg/m3，约为金属换热管的到20度及以下才能满足不出现白烟，这种方案不27%。因此，在相同的换热面积要求下，氟塑料换仅需要大量冷源来支持，而且直接降到20度会对热器的重量远小于金属换热器。烟囱造成严重腐蚀；而冷凝升温型方案需要先将温（2）耐腐蚀性强，适用于各种强酸、强碱类强腐度从55度降低到45度，然后再升高到66度就可蚀条件。作为烟气换热器使用时，不存在换热器的满足，此方案降温升温幅度小，所需冷/热源小，低温酸腐蚀问题。且不会造成严重腐蚀。（3）氟塑料管摩擦系数小，流动阻力小，不易发生堵塞。（4）氟塑料换热器可在250℃以下的环境内长期使用，使用寿命在15年以上。且氟塑料换热器为模块式安装，安装检修方便。（5）氟塑料换热器的传热系数大，可达到120～220W/m2·K。玻璃板式换热器大多采用烟气与空气之间换热，换热器部分采用耐热玻璃材质，外部框架采用金属，外敷防腐材料。该产品具有超强的耐腐蚀性能，除氢氟酸和强碱外，不与任何物质发生反应；图1饱和水蒸汽曲线图同时换热片表面光滑平整，流动阻力低，不易积灰，3烟气脱白常用技术介绍易于清洗等技术特点。此技术的缺点是传热系数较国外在十几年前已经开始对烟气脱白进行研低，需高的换热面积。究，有冷凝回收技术、中空纤维膜技术及陶瓷膜技3.2电磁除雾器脱白术，国内对于烟气脱白起步较晚，但发展迅速，目电磁脱白是使用特殊电磁发生器使整个电磁前运用的技术主要有金属/非金属换热器脱白、电脱白空间充满磁场，当含雾滴的气体通过该磁场时，磁除雾器脱白、浆液冷凝脱白及陶瓷膜脱白等。所有雾滴均会移动到电磁接受极，并形成动态液膜，3.1金属/非金属换热器脱白回流回收，实现烟气脱白，有以下特点：换热器脱白主要是把换热器串联在烟道中，依（1）效率高。通过电磁场作用对杂质、白烟进行靠外部冷\热源来改变烟气温度从而控制白烟排放，捕捉，效率高，效果好。目前常用的换热器有金属换热器、氟塑料换热器及（2）耐占地面积小。电磁脱白系统结构简单，布玻璃换热器等。局合理，占地面积小。金属换热器应用时间较长，早些年有ND钢、（3）适用范围广。电磁脱白系统塑适用于燃煤电316L等材质的换热器，随着脱硫后烟气温度的降厂、化工厂等多个领域的烟气脱白。低，常规金属材料无法满足腐蚀要求，2205、2507（4）运行成本低。电磁脱白系统去除焦油，粉尘，等双相不锈钢材质的换热器顺应而生，双相不锈钢水雾等杂质，达到无聊回收和气体净化双重效果，材质具有高强度、良好的冲击韧性及优异的抗氯化节约成本。物应力腐蚀和点蚀性能，由于2205、2507等双相3.3浆液冷凝脱白不锈钢材质价格较贵，目前还没有广泛的应用到市该技术主要是在常规湿法脱硫系统上增加冷

22019年中国电机工程学会年会论文集却器和浆液冷却系统，即在脱硫吸收塔顶层及次顶陶瓷膜脱白具有以下特点：层浆液循环泵出口管道上布置浆液换热器，经三区（1）操作连续性，无需再生，无二次污染。相变凝聚过程后的烟气温度和湿度、雾滴含量都降（2）环境友好：无需加入额外的材料和药剂，不低，当此状态的烟气从烟囱冒出后，其与环境温度排放废气。的温差降低，冷却速度相对降低，凝结水量相应减（3）可靠性：在苛刻条件下仍有较高的可靠性。少，烟囱冒白烟现象减弱。后部也可根据电厂需求，（4）操作灵活、方便、占地面积小。增添升温设备，提高排烟温度。此技术可在不停机（5）腐蚀减小：烟气中含水对管道及设备的腐蚀状态下进行改造，费用相对较低。最主要的技术难严重。点是脱硫废水增加，处理比较困难。（6）节约能源：过程中热量回收利用。（7）高效率：无相变。陶瓷膜脱白技术目前在国内尚处于研究阶段，目前还没有工程应用。4结束语目前市场上脱白技术种类繁多，本文只简单介绍了几种常见技术，各燃煤电厂应根据实际天气条件、设施运行现状、燃煤和负荷情况以及改造目标，进行经济技术对比分析，确定最合适的技术路线和设计方案。参考文献[1]惠润堂燃煤电厂湿烟羽“大白烟”问题探讨[2]燃煤电厂烟气消白技术路线分析与比较环保科讯[3]陈欧《白色烟羽消除技术研究》图2浆液冷凝技术3.4陶瓷膜脱白陶瓷膜脱白是利用陶瓷膜对烟气中的水分进行回收，冷却水在陶瓷膜管内部流动，烟气在陶瓷膜外部流动，流动方向相反，在流动过程中烟气中的水分子携带热量透过陶瓷膜，进入冷却水中，从而实现水与热的双回收。图3陶瓷膜水热交换流程图