我國一批(pi)大、中型火電機組相繼投入商業運(yun)營(ying),加大了二(er)氧(yang)化硫的(de)排(pai)放量(liang)。隨著環(huan)保要(yao)求的(de)日益提高(gao),火電廠的二氧化硫治(zhi)理工作引(yin)起了廣泛關注,電廠現(xian)都采用有效裝置進行二氧化(hua)硫治理(li)。目(mu)前,電廠(chang)應用最多的是(shi)煙(yan)氣濕法(fa)脫硫,但濕(shi)法煙氣(qi)脫硫投資較大(da),一般(ban)占電廠投資的近8%。為此,減少(shao)煙氣濕法脫硫裝置的造價(jia),降低運行、維護費用,越來(lai)越受到關注。如果取消煙氣加熱(re)裝(zhuang)置,采用濕煙(yan)囪排(pai)放,將降低整(zheng)個(ge)脫硫(liu)系統的(de)壓力損失和增壓風機的(de)電耗(hao)。在(zai)大多數情況下,一套精心設計的(de)濕煙囪排放(fang)煙氣脫硫系統(tong)的(de)總投資和(he)運行、維護費用(yong)較裝有煙氣加熱裝置的(de)脫硫系統(tong)低得(de)多。為(wei)此,筆者(zhe)就濕(shi)法煙氣脫硫系(xi)統采用濕(shi)煙囪排放提出(chu)個人觀點,以供探(tan)討。

1 濕法煙氣脫硫(liu)工藝(yi)及換熱器的作用

 　　濕(shi)法煙氣脫硫裝置目前應用(yong)(yong)最多的是采用(yong)(yong)石灰(hui)石(或石灰)-石膏濕(shi)法脫硫工藝。以(yi)石灰石(或(huo)石灰)作吸收劑洗(xi)滌煙(yan)氣中的二氧化硫,生成亞(ya)硫酸(suan)鈣,再與加入的(de)空氣進行氧(yang)化反應,最后(hou)生成(cheng)石(shi)膏(gao), 脫(tuo)除二(er)氧化硫,凈化煙(yan)氣。整(zheng)個(ge)反(fan)應(ying)過程均在吸收塔(ta)內完成,反應溫度一般為50℃左(zuo)右。

 　　其主要工藝流程如下:鍋爐引風機出口的(de)煙氣,由脫硫增壓(ya)風(feng)機升壓(ya)經煙氣換(huan)熱器(降(jiang)溫側)降(jiang)溫后進(jin)入吸收(shou)塔。當吸收(shou)塔采(cai)用(yong)立式噴霧塔時,吸收塔上(shang)部為吸收區(qu),該區(qu)布置有噴(pen)淋(lin)層。吸(xi)收塔循環(huan)泵將(jiang)石(shi)灰石(shi)漿(jiang)液,亞硫酸鈣(gai)或石膏混合漿液(ye)送(song)入噴咀霧化,霧化漿液自(zi)上而下通過(guo)吸(xi)收塔(ta)二氧化硫吸(xi)收區(qu),與氣流接觸產生化學反應,生成亞硫酸(suan)鈣后流入吸收塔(ta)下部反應槽,由(you)氧(yang)化風(feng)機鼓(gu)入空氣,亞硫(liu)酸鈣氧化成硫(liu)酸鈣-二水石(shi)膏(gao)。脫硫凈化后的煙氣經(jing)除(chu)霧器去除(chu)液(ye)滴后進入煙道,再由煙氣換熱器(升溫側)升溫后至煙(yan)囪排放(fang)。

 　　由上述(shu)工(gong)藝流程可知(zhi),設置煙氣換(huan)熱器有2個作用。一是(shi)降(jiang)低進入吸收塔的原煙氣溫度,滿足(zu)脫(tuo)硫工藝的要(yao)求,其降(jiang)溫(wen)的熱量用于(yu)加熱凈(jing)煙氣;二是(也(ye)是(shi)最主要的(de))利用原煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)的熱量加熱凈(jing)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi),提高排煙溫(wen)度(一(yi)般要求(qiu)不(bu)低于80℃),減輕煙(yan)道(dao)和煙(yan)囪遭受低溫濕煙(yan)氣(qi)的腐蝕,同(tong)時使(shi)煙(yan)(yan)囪(cong)出口的(de)煙(yan)(yan)氣有足夠的(de)抬升高度,從(cong)而改善周圍大氣(qi)的(de)環境質量。

2　濕法煙氣(qi)脫硫裝置(zhi)中(zhong)換熱(re)器的設(she)置(zhi)

2.1 煙(yan)囪出口排煙(yan)溫度的(de)選擇(ze)

 　　煙氣脫硫(liu)裝置是(shi)否設置煙氣換(huan)熱器,主(zhu)要取決于排煙溫(wen)度。當(dang)采用半干法(fa)、濕氨法(fa)、電子(zi)束干法(fa)或(huo)海水脫硫工藝時,吸(xi)收(shou)塔或反應器后(hou)的煙氣(qi)溫度(du)亦在50～65℃,同樣存(cun)在是否需要設置(zhi)煙氣換熱器(qi),提高排(pai)煙(yan)溫(wen)度的(de)問題。排(pai)煙(yan)溫(wen)度如何確定(ding),不管(guan)從環(huan)保(bao)角度,還是煙囪結構設(she)計方面考慮,我國目(mu)前還無標準規定。據了解,國(guo)外僅德國(guo)從煙(yan)氣(qi)擴散的(de)角度出發,在有(you)關(guan)的條(tiao)例中規(gui)定煙囪出(chu)口的排煙溫(wen)度(du)不小于72℃。近年來(lai),國(guo)內引進國(guo)外技術(shu)和設備建設的濕(shi)法脫硫裝置,多數亦(yi)裝設了煙氣換熱(re)器,出換熱器后進(jin)入煙囪的煙氣溫度不(bu)低于80℃,煙囪(cong)出(chu)口的排煙溫(wen)度接近(jin)72℃。

2.2 國內、外煙氣脫硫(liu)裝置中煙氣換熱器的設置

 　　根據已(yi)了解(jie)的(de)情況和國外幾家著名的(de)脫硫公司來華技術交(jiao)流提(ti)供的(de)資料,美國大部(bu)分火電廠的煙氣脫硫(liu)裝置(zhi)中未設置(zhi)煙氣換熱器,而日本(ben)、德(de)國多(duo)數火(huo)電廠的(de)煙(yan)氣(qi)脫硫裝(zhuang)置(zhi)中設置(zhi)了煙(yan)氣(qi)換熱器。如德(de)國,盡管(guan)條例中規定煙囪出口的排煙溫(wen)度應不低(di)于(yu)72℃,但(dan)也有少數電廠,煙(yan)氣(qi)脫(tuo)硫裝置中未設煙(yan)氣(qi)換熱器,吸收塔出口的低溫(wen)濕煙氣(qi)由除霧器去除液滴后直接經電廠(chang)冷卻(que)塔中央排放,或(huo)在吸(xi)收(shou)塔頂(ding)部(bu)設濕煙囪排放。

 　　日(ri)本富士化(hua)學(xue)公司(si)為我國漳州后石(shi)電廠提供的6套(tao)海水(shui)脫(tuo)硫裝置,也沒有(you)設置煙氣換熱器,吸收塔出口的(de)低(di)溫濕煙氣(qi)直(zhi)接(jie)經(jing)240ｍ高的(de)(de)鋼制(zhi)濕煙(yan)囪直接排放。在(zai)國內已建(jian)和在(zai)建(jian)的(de)(de)部分煙(yan)氣脫硫(liu)裝置(zhi)中(zhong)煙(yan)氣換熱器的(de)(de)設置(zhi)情況來看(kan),只有漳州(zhou)后(hou)石電廠的6套海水脫硫裝置采用鋼制濕煙囪(cong)直(zhi)接排放(fang),還有一部(bu)分電廠采用部(bu)分煙氣(qi)脫硫(liu)后(hou)與(yu)未脫硫(liu)煙氣(qi)混合后(hou)排放,其(qi)余基本上設置(zhi)了煙氣(qi)加熱器。

3　濕(shi)法脫硫裝置用濕(shi)煙囪排放的探討

3.1 采用濕煙囪(cong)排(pai)放(fang)考慮的(de)經濟因素

 　　火電廠(chang)采用濕煙(yan)囪運行通常是出于(yu)投資、運行和維護費用的考慮,大多數情況下,濕煙囪方(fang)案(an)具有(you)比較(jiao)低(di)的綜合費(fei)用,為此,下面以600ＭＷ燃煤機(ji)組(zu)濕法脫硫為(wei)例進行分析(xi)。

3.1.1　工(gong)程投資費(fei)用比較濕法脫(tuo)硫裝置的(de)工(gong)程投資主要包括:

　　(1)煙氣(qi)換熱器(qi)主、輔設備(bei)及其(qi)配(pei)套設施費用。回轉式煙氣(qi)換熱器(qi)1600～1800萬(wan)元(yuan)(1臺爐);管式熱(re)煤水煙(yan)氣換熱(re)器1800～2500萬(wan)元(yuan)(1臺(tai)爐(lu))。

 　　(2)增壓風機設(she)備費用(yong)。不設(she)煙(yan)氣換熱器,煙氣系統阻(zu)力(li)可降(jiang)低約1000Ｐａ,1臺(tai)增壓(ya)風機(包括(kuo)配套電機)價(jia)格約降低(di)100萬元。

 　　(3)鋼制濕煙囪造價(jia)增加600～3500萬元(1個雙管(guan)鋼(gang)內筒煙囪(cong))。綜(zong)合比較,不設煙氣(qi)換熱(re)器時,按回轉(zhuan)式(shi)換熱器計算,1臺(tai)600ＭＷ機組工(gong)程投資基本相當,如(ru)果2臺機組共用1個煙囪,則投資費用將降低(di)300～3200萬(wan)元;按管式(shi)換(huan)熱器計算,工程(cheng)投(tou)資降低更多(duo)。

3.1.2　脫(tuo)硫裝置運(yun)行費用(yong)比較

 　　濕法脫硫(liu)裝置的運行(xing)費用主要包(bao)括(kuo):

　　(1)電耗。煙氣脫(tuo)硫裝置不設(she)煙氣換(huan)熱器,1臺(tai)600ＭＷ機組煙氣(qi)脫硫裝置總電耗約降低480ｋＷ。按年運行5200ｈ計(ji)算,全(quan)年可(ke)節省運行費近80萬(wan)元。

 　　(2)水耗(hao)。煙(yan)氣脫硫(liu)裝置(zhi)不設煙(yan)氣換熱器,高溫(wen)原(yuan)煙氣直接進入吸(xi)收塔,1個吸收塔的蒸(zheng)發水量約(yue)增加22ｔ/ｈ,1臺機(ji)組全年(nian)因工(gong)藝水量而增(zeng)加運(yun)行費約22萬元。

 　　(3)年(nian)運行(xing)費。取消煙氣換(huan)熱(re)器,僅考慮電費和(he)水費,每(mei)年可節省運行費58萬元。煙(yan)氣換熱(re)器的受熱(re)面及殼體長期與(yu)低溫濕煙(yan)氣接(jie)觸(chu),腐蝕較為嚴重。尤其是管式換熱器(qi),受熱面(mian)運行3～5年(nian)后,一般均需(xu)陸續更換,設備維護(hu)工(gong)作量及費用將會增加。

3.2　采用濕煙(yan)囪(cong)排放(fang)應考慮的(de)問題(ti)

 　　是否采用濕(shi)煙囪排放(fang)除了考慮(lv)經(jing)濟因素(su)外,主要(yao)還應(ying)綜合考慮環保因素,如煙流擴(kuo)散(san)、煙羽(yu)等。采用濕煙囪排放煙氣(qi)應考慮:(1)煙流擴(kuo)散(san)問題。風洞試驗(yan)表明:在(zai)煙囪出口處,當煙氣流速(su)(su)高于該高度風速(su)(su)的1.5倍,即20～30ｍ/ｓ時,且排煙(yan)溫度在100℃以上時不(bu)會(hui)發生煙流下(xia)洗。煙流下(xia)洗不(bu)僅會(hui)腐(fu)蝕煙囪內(nei)的材料,而且(qie)減弱了煙(yan)氣(qi)的擴散(san)。煙(yan)囪(cong)的外徑過大(da),會在其下風側(ce)產生較大的低(di)壓區,因此,有多個內煙道(dao)的煙囪,其發生煙(yan)(yan)流下(xia)洗的(de)可(ke)能(neng)性較單煙(yan)(yan)道(dao)大。濕煙(yan)(yan)囪排放的(de)低溫煙(yan)(yan)氣抬升小,垂直擴散速度(du)低(di),出現煙(yan)流下(xia)洗的可能(neng)性更大。(2)煙羽的黑度測量問題。發電(dian)廠排放煙氣的透明度主要受飛灰(hui)顆粒物、液滴和酸霧(wu)的影響,造成(cheng)煙氣不透明(ming)的主要物質是ＮＯ2。飽和(he)熱(re)煙(yan)氣離開煙(yan)囪后溫(wen)度(du)下降(jiang),形成水霧(wu),這(zhe)種含(han)有較多水分和其他(ta)結晶物(wu)質的(de)白色煙氣會降低煙氣的(de)黑度,使測得的煙氣黑度不能真(zhen)實地反映污染(ran)情況。(3)煙氣攜帶冷凝(ning)物的(de)問題。由(you)于慣性力的(de)作用(yong),煙(yan)氣攜帶(dai)的較大(da)液滴(di)撞擊煙(yan)道和(he)煙(yan)囪壁上,與原有的冷凝物結合,但有(you)部(bu)分液滴被煙氣帶出,這些(xie)被重新帶出的液滴直徑通常在(zai)1000～5000μｍ,其帶出量(liang)取決于煙(yan)囪壁面的特(te)性和煙(yan)氣流速。

3.2 采用濕煙囪排放對(dui)工藝裝置的設計要求

 　　采用濕(shi)煙囪排(pai)放對工藝裝置的設計(ji)要求是:

　　(1)除(chu)霧器的(de)設(she)計(ji)。除(chu)霧器的(de)設(she)計(ji)和(he)運行對(dui)于選(xuan)擇濕煙囪排放脫硫工藝來說(shuo)很重要(yao)。以逆(ni)流(liu)噴淋吸收塔(ta)為例,最上(shang)層噴(pen)淋(lin)母管與除霧(wu)器端面應有(you)足夠的距離;除霧器(qi)端面煙氣的分布應盡量均勻(yun);應選(xuan)用臨界速度高、透過的夾帶物少、材料堅固、表面光滑(hua)的除霧器;除霧(wu)器要(yao)設置(zhi)沖(chong)洗和壓差監視(shi)裝(zhuang)置(zhi)。

 　　(2)吸收塔出口煙(yan)道。在接觸濕煙(yan)氣的(de)煙(yan)道壁、導流板、支撐(cheng)加固件上會留(liu)有煙(yan)氣攜帶的(de)液體,因此(ci)煙道(dao)的(de)設計(ji)應盡量減少水的(de)沉積,應有利(li)于(yu)冷(leng)凝液(ye)排往吸收塔或收集池,不允許煙道(dao)內有加固(gu)件;且(qie)膨脹節和擋板不能布(bu)置(zhi)在低位,在低位點(dian)應設(she)計有排水設(she)施。

 　　(3)煙(yan)囪內的(de)煙(yan)道(dao)。煙(yan)囪結構設(she)計的(de)主(zhu)要(yao)(yao)要(yao)(yao)求是能有效(xiao)收集煙(yan)氣帶(dai)入的(de)較大(da)液滴,防止煙囪內壁上的液滴被煙氣重新帶(dai)出,最大限(xian)度地減少煙氣攜(xie)帶(dai)的液(ye)體(ti)。此外還應考慮排出(chu)所收集的液(ye)體(ti)。

4　結論

4.1　濕法(fa)煙(yan)氣脫硫后的煙(yan)氣排放和腐蝕(shi)問(wen)題應予以足夠的重(zhong)視,脫硫(liu)后的煙(yan)氣不一定要加熱到某(mou)一溫度才適宜(yi)排(pai)放,采取濕煙(yan)囪排放也是一種較好的方法。

4.2　發電廠是否(fou)選擇濕煙囪(cong)排放(fang)煙氣,要根據工程的具體(ti)情況,如工程所處的地理位置、機(ji)組容量、機(ji)組煙囪的設計等。除考(kao)慮經濟因素外,還要綜合(he)考慮環保因(yin)素。大多數情(qing)況下(xia),環保因(yin)素應優先于經濟(ji)因(yin)素。

4.3　發電廠如采(cai)用濕煙囪排放(fang),在設(she)計(ji)脫硫系統時(shi)就要考慮此點。同時(shi)濕煙囪(cong)的設(she)計(ji)和安裝要嚴格按照對濕煙囪(cong)的要求進行,對脫硫后的煙道也要做好防腐工作。

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