貝捷環保：超低排放和煙羽治理中漿液冷卻技術的應用

摘要：通過選擇北京、沈陽地區建筑面積為6.5萬m²典型辦公樓作為分析模型，在分析當前常用的燃氣冷、熱、電三聯供、固體蓄熱鍋爐+ 電冷機、地源熱泵等供能、采暖技術方案進行比較分析基礎上，為北方地區選擇綜合經濟性比較好的供能采暖方案提供參考。

0 引言

煙囪白煙對企業外部形象影響很大，對電廠外部經營環境和自身工作環境帶來很多負面影響。另外，國家和當地政府及社會各界不斷提高環保要求，并繼續加大污染物排放收費標準，需要我們進一步降低污染物排放，以進一步提高社會形象，降低排污費用。因此本工程的超低排放改造( 脫硫、脫硝、煙囪消白) 勢在必行。

1 項目基本情況

上海市地方標準DB31 /963－2016《燃煤電廠大氣污染物排放標準》規定自2017年9月1日起，現有600MW以下的公用燃煤發電鍋爐執行顆粒物、SO₂濃度、氮氧化物濃度分別小于10mg /m³、35mg /m³、50mg /m³的排放限值。燃煤發電鍋爐應采取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽。

改造前長興島第二發電廠主要生產與污染物排放指標見表1。

我廠組織考察了數項技術后，認為目前煙羽治理的主要技術手段是利用煙氣再熱的方式，即對脫硫塔出口的飽和煙氣進行加熱除濕的方式來減輕煙羽形成的現象。但該技術僅僅消除了視覺污染，煙氣中的可溶鹽、灰塵等一點都沒減少，反而浪費了約1.5g /kWh 的煤耗，不但不減排，反而是增排。同時常規MGGH 阻力較大，易堵塞、易腐蝕，造價高。而漿液冷卻可以大幅減少可溶鹽、灰塵。降溫后煙溫升5 ～ 8℃即可達到MGGH 升30℃的消白效果。采用該技術正好可以跟我廠的超低排放改造和煙羽治理結合起來。

2 技術方案

2.1 脫硫吸收塔系統:

將頂層即第三層噴淋層改造為低溫噴淋層，并以頂層噴淋層為界將吸收塔分為下部、中部、上部三個區: 第二層噴淋層及下部分區域為常溫蒸發脫硫吸收區，采用常規( 常溫) 漿液噴淋系統，主要作用是煙氣脫硫吸收、漿液部分水分蒸發發生相變成為水蒸汽，使煙氣進入飽和狀態; 第三層至第二層之間區域為中部低溫冷凝綜合脫除區，主要作用是通過向經過常溫蒸發脫硫吸收區處理過的飽和煙氣中噴入低溫漿液，水蒸汽發生相變轉化為液態，析出凝結水，減少煙氣濕度和煙羽，提高脫硫除塵效率，減少脫硫補水; 頂層即第三層噴淋層以上部分為上部相變凝聚脫除區，主要作用是強化相變凝并、慣性凝并，進一步提高煙囪消白效率和除塵除霧效率。

將吸收塔頂層噴淋層改造為低溫噴淋層，在頂層漿液泵出口管上串接相變冷卻器，即專利產品－專門用于灰渣漿液的板式換熱器( 寬流道全焊接板式換熱器) 。其特點具有傳熱效率高，體積小，耐磨、耐腐蝕、不結垢、不堵塞等優點。換熱器的漿液通道采用垂直方向，以確保不堵塞、不沉積。主要作用是通過降低漿液溫度降低煙氣溫度7℃，降低煙氣濕度。

檢查修復噴淋層，更換頂層噴淋層為相變高效噴嘴。最下層噴淋層與入口煙道之間增設相變增益模塊，強化脫硫除塵效果在最上層噴淋層頂部增設相變凝聚模塊，強化除塵除霧效果。原3臺循環泵經更換電機，調整減速比，提高流量至420m3 /h，提高脫硫效率。增設漿液冷卻器冷卻水系統，采用機組開式冷卻水系統抽頭，增設增壓泵。增加備用循環泵，與頂層循環泵并聯設置，相應增加管路及閥門等系統。主要是保證頂層低溫噴淋層的可靠性。通過以上改造可以實現煙羽減少、SO₂濃度達到超低排放標準和節水目標。

2.2 煙氣換熱系統

增設熱媒水系統，恢復電廠原有的煙氣降溫換熱器，降低脫硫入口煙氣溫度，加熱熱媒水; 并將熱媒水進出口管分為三路: 一路用于濕除后煙氣再加熱; 一路用于加熱汽機側凝水; 一路引至液氨蒸發器。

在濕除后增加一個煙氣加熱器即升溫段換熱器，采用專利產品－全焊接直通道煙氣水換熱器，傳熱元件采用2205，具有換熱效率高、體積小、阻力小、耐腐蝕、易吹掃、不積灰及空間安排方便、施工簡單等優點。再通過煙囪排放; 主要作用是利用來自于煙氣降溫段熱媒水提高排煙溫度17℃，消除煙囪煙羽現象。

增設凝水加熱器，采用可拆式水/水板式換熱器，具有換熱效率高、體積小、阻力小、耐腐蝕及空間安排方便、施工簡單等優點。主要作用是利用來自于煙氣降溫段熱媒水加熱凝水，在保證煙氣加熱系統消除煙羽的條件下盡量多的回收煙氣余熱，起到節能作用。熱媒水采用閉式循環，水溫由70℃加熱至90℃左右，水量27.4t /h; 煙氣降溫段和升溫段換熱器的煙氣側阻力控制在200Pa以內。系統圖見圖1。

3 改造效果

3.1 改造前后對比

改造前后的技術參數對比表見表2。

3.2 改造后的運行效果

改造后SO₂排放低于28.4mg /Nm³ ． ; 塵: 塵排放低于4.5mg /Nm³ ． ; 環境溫度15度以上時白色煙羽完全消失。夏天只需漿液冷卻，無需加熱即可消除白色煙羽。煙氣排放連續監測日平均值月報表見表3。

3.3 環境溫度對白色煙雨的影響

環境溫度15度以上時白色煙羽完全消失。夏天只需漿液冷卻，無需加熱即可消除白色煙羽。

4 改造后效果

通過加裝相變增益模塊、增大每層漿液循環量、漿液冷卻三個技術的結合，提高了脫硫效率，避免了提塔、串塔等復雜的工藝流程，節省了項目投資，縮短了項目工期。通過漿液冷卻，利用凝并收塵的原理，脫硫塔出口塵濃度降低40%以上，近而降低了煙囪煙氣的含塵濃度，穩定運行在4.5mg/Nm3以下。通過漿液冷卻技術，降低煙氣絕對濕度( 冬季收水3.79t/h，夏季2.82t/h) ，夏天只需漿液冷卻后就可以消除白色煙羽，環境溫度低時再加熱5～8℃即可達到MGGH 加熱30℃的效果。節能效果明顯( 比MGGH路線節能2/3以上，節能1g/kWh以上) ; 能實現真正意義的減排，會析出大量的PH為7的水，在此過程中，大量的可溶鹽( 降低80%左右) 、塵( 40%左右) 從煙氣中帶出。造價低，漿液降溫路線可以比MGGH路線造價降低10%～30%; 比常規降溫路線造價降低20%以上。工程實施簡單，安裝和檢修可以在開機狀態下進行，對主系統影響較小。

5 結論

現在《上海市燃煤電廠石膏雨和有色煙羽測試技術要求》明確了采用煙氣加熱技術的，正常工況下排煙溫度應穩定達到75℃以上，冬季( 每年11 月至來年2 月) 和重污染預警啟動時排煙溫度應穩定運行到78℃以上; 采用冷凝再熱技術且能達到消除石膏雨和白色煙羽同等效果的，正常工況下排煙溫度應穩定達到54℃以上，冬季和重污染預警啟動時排溫度應穩定運行在56℃以上。天津市《關于進一步加強我市火電、鋼鐵等重點行業大氣污染深度治理有關工作的通知》也明確了“通過采用相應技術降低煙氣排放溫度和含濕量”。冷凝路線得到了越來越多的關注和認可。漿液冷卻技術在超低排放改造和煙羽治理中具有很好的節能、減排效果。

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來源：《熱電技術》