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烟塔合一玻璃钢烟道冀州市中意复合材料有限公司产品型号各种原产地河北产品描述烟塔合一玻璃钢烟道使电厂排放的烟气中SO2含量大大减少,使得烟塔合一技术的采用成为可能利用冷却塔排放烟气,脱硫后的净烟气无需再加热,不仅节省了烟囱的费用,还节省了烟气再热系统的投资和运行、保养费用,虽然冷却塔排放低温烟气,增加了防腐蚀的费用,但节省了总的初投资和运行维护费用此外由于省去了烟气再热系统,还避免了未净化烟气泄漏而造成最终脱硫效率的下降此外,一些城市电厂由于烟囱限高要求,只能采用新的排烟技术来达到特殊的外部要求和环境要求,这些,都为烟塔合一技术在我国的应用提供了广阔的发展空间1烟塔合一技术概述烟塔合一工艺系统通常有2种排放形式,分别为外置式和内置式把脱硫装置安装在冷却塔外,脱硫后的洁净烟气引入冷却塔内排放脱硫装置安装在冷却塔外,净烟气直接引到冷却塔喷淋层的上部,通过安装在塔内的除雾器除雾后均匀排放,与冷却水不接触国外早期当脱硫系统运行故障时,由于原烟气的温度和二氧化硫的含量相对较高,不适于通过冷却塔排放,需经干式烟囱排放目前由于脱硫装置运行稳定,冷却塔外一般不设旁路烟囱
1.2内置式近几年国外的烟塔合一技术进一步发展,开始趋向将脱硫装置布置在冷却塔里面使布置更加紧凑,节省用地其脱硫后的烟气直接从冷却塔顶部排放由于省去了烟囱、烟气热交换器,减少了用地,可大大降低初投资,并节约运行和维护费用以下介绍的是内置式的烟塔合一工艺技术2采用烟塔合一技术对烟气的影响从环保角度来看,冷却塔排烟和烟囱排烟的根本区别在于a.烟气或烟气混合物的温度不同b.混合物的排出速度不同c.混合处的初始浓度不同从图1可以看出烟塔合一技术与传统烟囱排烟有较大的不同图1姻塔介一排烟和烟画播的时比
2.1烟气抬升高度
2.
1.1理论分析从塔中排放出的净化烟气温度约50C,高于塔内湿空气温度,发生混合换热现象,混合后的结果改变了塔内气体流动工况由于进入塔内的烟气密度低于塔内空气的密度,对冷却塔内空气的热浮力产生正面影响止匕外,进入冷却塔的烟气很少,其体积只占冷却塔空气体积的10%以下故烟气能够通过自然冷却塔顺利排放烟气的排入对塔内空气的抬升和速度等影响起到了正面作用在排放源附近,烟气的抬升受环境湍流影响较小大气层的温度层不是很稳定时,烟气抬升路径主要受自身湍流影响,决定于烟气的浮力通量、动量通量及环境风速等这段时间大约为几十秒至上百秒,这段时间内烟气上升路径呈曲线形式烟气在抬升过程中,由于自身湍流的作用,会不断卷入环境空气由于烟气不断卷入具有负浮力的环境空气,同时又受到环境中正位温梯度的抑制,它的抬升高度路径会逐渐变平,直至终止抬升⑴湿烟气也遵循以上抬升规律,不同的是饱和的湿烟气在抬升过程中,会因为压强的降低及饱和比湿的减小而出现水蒸气凝结水蒸气凝结会释放凝结潜热,这会使湿烟气温度升高,浮力增加在不饱和的环境下,湿烟气中只有很小的一部分水蒸气会凝结,因水蒸气凝结所释放的潜热使烟气的浮力增加不会很大然而,当饱和的湿烟气升入饱和大气环境中,这种潜热释放会明显改变抬升高度,抬升高度会成倍的增加图2是干、湿烟气抬升高度的对比,可以看出同样体积的湿烟气的抬升高度相当于将干烟气加热了几十度干、湿烟气抬升高度对比见图2图2千、湘姻气抬升高度的对比目前国内大型火电厂机组烟囱高度一般都在
180、240m,冷却塔高度在110150m,高度相差较大在相同条件下,湿烟气的抬升高于干烟气
2.L2实际抬升高度分析根据GB132232003《火电厂大气污染物排放标准》中推荐的烟气抬升高度计算方法
[3],烟气抬升高度DH是正比于烟气热释放率烟囱高度也的,反比于烟气抬升计算风速而热释放率正比于排烟率和烟气温度与环境温度之差AT o当“221000kj/s,且ATN35K时,城市、丘陵的抬升高度A H=L303QH力产3/j QH=CP VO△T⑴5=,(乩/101甘2
(3)式中5——烟气抬升计算风速,m/s;U]O---地面io m高度处平均风速.m/s;Hs——烟囱的几何高度,m;AT——烟囱出口处烟气温度与环境温度之差,K;QH——烟气热释放率,kj/s;CP——标准状态下烟气平均定压比热,
1.38kJ/m3K;Vo——标准状态下排烟率,m3/s,当一座烟囱连接多台锅炉时,该烟囱的V为所连接的各锅炉该项数值之和冷却塔的烟气量是烟囱排烟烟气量的10倍左右,热释放率很大相对来说,汽轮机排汽通过冷却水带走的热量占全厂的50%左右(按热效率分摊),尾部烟气带走的热量只占5%左右,冷却塔烟气的温度虽然较低,但水蒸气巨大的热释放率弥补了冷却塔高度的不足,从而较低的冷却塔排烟的实际抬升高度不低于高架烟囱这是在环境湿度不饱和的状态下的情况在环境处于饱和状态时,冷却塔烟气抬升高度将大大高于烟囱排烟德国科学家在Volklingen实验电站测得的烟气抬升结果也证实了冷却塔排烟抬升高度高于烟囱排烟,见图3O10000123SS/kio图3烟塔合一技术排烟与期囱排烟抬升高度比较
2.2s落地浓度德国某电厂冷却塔与烟囱排放烟气年平均落地浓度的比较见图4,从图中可以看出,对于高烟囱和低冷却塔排放的烟气,污染物SO的落地浓度相差不多图4馅国乂电厂冷却塔与烟IM播放烟气年平均落地浓度对比值得注意的一点是有时大气边界层基本处于近中性状态,但有那么一层或几层是逆温的在逆温情况下,低层空气中上下交换受到阻碍,如果上下交换能够进行,就要消耗能量电厂烟气具有较高的能量和较大的浮力时,就可以比较容易的穿过逆温层,如果烟气全部都穿透了逆温层,它就不再返回下部,对地面造成污染如果烟气的浮力不足以穿透逆温层,那么它就被封闭在逆温层以下,从而造成较严重的污染由于烟塔合一技术排放的混合烟气含有大量的水蒸气,水蒸气中的热量大于空中烟气漂走带的热量,具有较大的浮力,所以上下层交换就能够进行因此在天气不好的情况下,利用冷却塔排烟优于烟囱排烟
2.3不同形式的冷却塔对SO落地浓度的影响利用冷却塔排放脱硫烟气,按一个面源来看待冷却塔排烟,如果冷却塔的高度和出口内径对烟气的落地浓度有影响,那么冷却塔的高度和出口内径的选择,不能只从冷却方面考虑,还要从环保角度考虑选择最佳方案德国H.Damjakob等人对冷却塔的变异体进行了研究观测出了变异塔的污染物落地浓度研究变异塔就是改变一个选定的基准冷却塔的儿何形状,观测其特殊的热力数据状况在下列假设情况下研究所有的冷却塔在扬程相同的情况下,将相同流量的水从相同的热水温度冷却到相同的冷水温度,基准冷却塔高140m,其基础直径约102m,出口直径为
57.5m,它是为一台容量590MW的抽汽供热机组设计的,冷却水的流量为12300kg/s,在大气温度为10°C,湿球温度为8℃,大气压力为
101.3kPa口寸,冷却水温度为18℃,可以冷却1台550MW的发电机组,该发电机组的烟气是由冷却塔排放假设变异冷却塔的条件为a.改变冷却塔的高度H,但保持全部淋水面积不变,即淋水面直径D厂常数b.改变冷却塔的高度H,但保持冷却塔出口直径Da与淋水面直径比D/Dr为一定值,设Da/Dr为
0.
5、
0.
6、
0.7o H.Damjakob等人根据假设条件对变异体冷却塔的污染扩散进行了计算计算是根据在自然大气层10m高处,平均横向风速为
6.0m/s进行的采用迎风面的最大落地浓度作为代表值计算得出不同的冷却塔变异体的污染物最大落地浓度曲线(即图5表示的变异塔迎风面污染物最大落地浓度Cw与基准冷却塔迎风面最大落地浓度CmaxO之比ax/Cmaxo),见图5L25,
0.251・一1・小__,---i------।-----1-----1----1140180220260300冷却塔寤度图5不同的冷却珞变异体的最大落地浓史由图5可知,Cmax/Cmax不仅与冷却塔高度有关,而且冷却塔出口直径也起着重要作用高度越高,污染物落地浓度就越小,污染就越轻出口直径越小,使得出口处的烟气流速增大,速度越高,烟气上升的就越高,环境污染就越小冷却塔出口直径与淋水直径比D/Dr的最佳值约为
0.6在同样的直径比和扩散水平情况下,当塔高为180nl时,,在迎风面的最大落地浓度,Cmax/Cnu约为72师75%;在冷却塔高度为200m时,Cmax/约为62%而冷却塔高度为230H1时,Cmax/CmaxO约50%左右从以上分析可知,如果烟塔合一,不应只利用常规的冷却塔,适当增加冷却塔的高度,改变直径比,可以更好的降低大气污染物的落地浓度对常规的冷却塔进行方案选型优化,是有明显环境效益的3结论a.由于环保的严格要求,我国将有一批湿法烟气脱硫装置建在冷却塔闭式循环系统的电厂中,烟塔合一技术在我国应用的前景广阔b.不饱和的环境下,冷却塔排烟的抬升高度不低于干烟囱饱和的环境下,冷却塔排烟效果大大好于干烟囱o c.采用烟塔合一技术排放脱硫后净化烟气时,电厂污染物SO的落地浓度与干烟囱排烟中的相差不多在大气逆温的情况下,冷却塔排烟环保效果好于干烟囱排烟d.烟塔合一技术的冷却塔的高度和出口内径对烟气S02的落地浓度是有影响的冷却塔形式的选型要从环保角度考虑,以期达到最佳环保效益参考文献
[1]姚增权.火电厂烟羽的传输与扩散[J].北京中国电力出版社,
2003.
[2](德)H.Damjakob.用常规冷却塔和冷烟囱排放烟气[X],国际水利协会第8届冷却塔和喷水池研讨会论文集.
[3]GB132232003,火电厂大气污染物排放标准[S].烟塔合一新技术0概述三河发电厂地处北京周边,电厂厂址位于河北省三河市燕郊,地处燕郊经济技术开发区东侧,厂址西距通州区17km、北京市区
37.5km,东距三河市17km电厂规划容量为1300MW〜1400MW一期工程已安装2台350MW凝汽式汽轮发电机组,#
1、#2机组分别于1999年12月、2000年4月投产二期工程将安装2台300MW供热机组,烟气采用脱硫、脱硝、“烟塔合一”技术,计划将于2007年10月、12月投产发电国华三河电厂扩建的二期工程为热电联产扩建工程,采用“烟塔合一”技术并将
一、二期机组同步建设脱硫,达到了整个电厂“增产不增污、增产减排污”的目的1“烟塔合一”技术的优点“烟塔合一”技术是针对电力企业研制的当今世界上先进的环保技术,在城市规划和环境改善方面具有以下明显优势一是充分利用冷却塔的巨大能L量,对除尘、脱硫后的湿烟气进行有效抬升,促进净烟气中未脱除污染物的扩散,降低其落地浓度二是由于机组不必再建设烟囱及脱硫系统的烟气再加热装置这样不仅可缓解城市建设用地紧张和建筑物限高等问题,并且可以显著改善城市周边电厂建设,同城市整体规划的适应性和灵活度,有利于缩小热源、电源与负荷中心间的距离,提高电厂的经济性并有利于城市供热、供电的可靠性?此项技术在国外已成功实施近二十多年,技术已臻成熟目前我国有许多电厂正在实施这种技术2“烟塔合一”技术在三河电厂的应用目前,河北三河电厂、天津国电津能公司和华能北京热电公司在新建机组均采用“烟塔合一”技术进行除尘、脱硝和脱硫排放,三河电厂是第一个采用国产化的“烟塔合一”技术的机组国华三河电厂为满足城市社会经济的快速发展,改善北京市区的大气环境质量,三河电厂二期工程(2X300MW机组)项目决定采用烟塔合一技术,主要基于以下几方面考虑第
一、由于采用石灰石一石膏湿法脱硫系统,脱硫系统排放烟气温度只有50℃左右,若采用烟囱排放须对其进行再加热,温度达到S02的露点温度(72C)以上而采用冷却塔排烟则无此限制,还可节省GGH系统和烟囱初期投资及运行费用第
二、由于该项目选址距北京顺义机场较近,采用烟塔合一技术可有效避开对航空影响第
三、脱硫系统所用的增压风机与锅炉所用的吸风机合而为一既节省了设备的初期投资,又为整个机组的经济运行打下了良好的基础经测算,通过120米高的冷却塔排烟,对地面造成的S02和PM
10.N0X年均落地浓度总体好于240米高烟囱排烟对地面造成的落地浓度工程建成后,每年可减少排放SO22万多吨,烟尘100多吨,具有良好的环保效益
2.1本工程技术特点本工程采用了烟塔合一的技术,取消了传统的烟囱,将经脱硫后的烟气通过穿过冷却塔筒壁的烟道送入塔中心,随塔内蒸发气体一同排放利用冷却塔排烟在国外已是先进成熟的技术,但在国内刚开始应用,本工程完全立足于自主开发设计和建造的工程尚无先例
1、本工程排烟冷却塔技术取消了传统的高烟囱,将脱硫后的烟气通过烟道直接引入自然通风冷却水塔与水蒸气混合后,由冷却塔出口排入大气经环评分析,尽管传统烟囱一般比双曲线冷却塔要高,烟囱排放的烟气温度也比冷却塔排出混合气体的温度要高,但冷却塔排放烟气时其热抬升高度及扩散效果是相当的原因主要有以下两个方面由于烟气通过冷却塔排放,烟气和冷却塔的热汽混合一起排放,具有巨大的热释放率对于一个大型电厂来说,汽轮机的排汽通过冷却水带走的热量按热效率分摊占全厂的50%左右,而通过锅炉尾部烟气带走的热量只占5%左右,差别非常之大这就是通过冷却塔排放烟气与通过高度较高的烟囱排放烟气的最终抬升高度与扩散效果相当的主要原因由于烟气与冷却塔中的水气混合后,大量的水气能将烟气分散、冲淡,这种大量的混合气流有着巨大的抬升力,能使其渗入到大气的逆温层中;另一方面,这种混合气流还具有一种惯性,在升空后依然能保持紧凑的流束,使其对风的敏感度比烟囱排出的烟气对风的敏感度要低,较不易被风吹散因此,在可比的条件下,利用冷却塔排放烟气比利用烟囱排放烟气的污染低由于冷却塔可以直接接受经湿法脱硫后温度较低(约为50℃—55℃)的烟气,这就省去了脱硫系统的烟气加热器(GGH),可以简化脱硫工艺系统和布置,取消旁路烟道,采用直通式,增压风机与引风机合二为一加之省去了传统高烟囱的建设,这些因素,既节约了设计占地,又减少了施工工程量和施工用地,有利于施工组织在考虑了冷却塔防腐、加固、烟道等引起的费用增加后,综合比较,采用排烟冷却塔仍然有利于节省工程投资并减少运营费用
2.2冷却塔施工的技术问题本工程采用排烟冷却塔,需要解决其中相应的技术及施工问题
2.
2.1冷却塔的开孔加固由于大口径(约内径5m左右)烟道的引入,需要在冷却塔筒壁上开孔,这就要求就其对冷却塔结构稳定性的影响进行研究计算和评价通过设计院与有关院校结合,采用大型有限元结构分析软件计算,对排烟冷却塔筒壁开孔及冷却塔结构稳定性分析,得出的结论是在冷却塔上开洞对冷却塔的结构稳定性影响不大,但局部应力的改变却比较显著,因此有必要在开洞周围进行局部加固加固的方法是在孔洞的周围加肋,相当于对局部的塔体增加了一倍的厚度,这时候应力明显下降为防止冷空气进入塔内,烟道穿过壳体部分用柔性材料封堵本工程配合脱硫吸收塔后烟道的直接引入,避免玻璃钢烟道弯头的制作,减小烟道阻力,采用高位开孔方式,开孔中心标高约38m左右,在直径5m范围内要进行加固由于开孔及其加固使得冷却塔筒壁的施工方案与常规的冷却塔施工有不同之处,同时也会对施工进度带来不利因素,需针对性的制定特殊施工措施
2.
2.2冷却塔的防腐烟气引入冷却塔,凝结的液滴回落水塔及水蒸汽在风筒壁凝结后,冷却塔的壳体、烟道支架、配水装置、淋水装置等会受到烟气污染物(烟尘、S
02、S
03、HCL、HF等)的危害凝结的液滴含有烟气中的酸性气体,局部pH值可能达到
1.0冷却塔在长期的使用过程中由于介质冲刷,加之空气中的酸性气体如S
03、S02以及氯离子、微生物的腐蚀作用和冻融循环,混凝土各部件如冷却塔风筒、支柱、淋水架构梁柱以及集水池等混凝土层会产生疏松、粉化、脱落,进而造成内部的钢筋裸露产生腐蚀钢筋的锈蚀产生体积膨胀,增大了混凝土结构的空隙,加剧了腐蚀程度,导致结构的损坏因此,排烟冷却塔塔体、塔芯结构特殊防腐设计和防腐材料选择是排烟冷却塔技术应用的核心部分,为此我们作为重点研究进行一系列的试验项目主要有确定排烟冷却塔腐蚀的介质、腐蚀机理和冷却塔结构不同部位的防腐蚀设计要求;选择适应排烟冷却塔防腐要求的3〜5组防腐涂料体系作为测试对象;确定防腐体系的基层、中间层和面层组合;进行各种腐蚀条件下的耐腐蚀性测试(pH=l、pH=
2.5);进行防腐涂料的性能对比性测试和综合价格比较,最终确定合理的防腐技术方案经过试验分析,排烟冷却塔的防腐范围划分为四个区域冷却塔风筒外壁、冷却塔风筒内壁喉部以上、冷却塔风筒内壁喉部以下、竖井及烟道支架和淋水架构部分等确定排烟冷却塔结构不同部位的进行不同的防腐蚀技术措施
2.
2.3进入冷却塔的烟道防腐排烟冷却塔内部的烟道材料要求很高,一方面,饱和水蒸气的烟气的温度在50℃左右,pH值最低可达L0,且含有残余的S
02、HCL和NOX,对管道的内壁造成损害;另一方面,管道外部被冷却塔的饱和蒸气所包围本工程防腐烟道采用玻璃钢材料(FRP),玻璃钢材料具有防腐、重量轻的特点由于大直径的玻璃钢烟道运输困难,只能在施工现场缠绕制作本工程玻璃钢烟道的试验研究与设计工作正在进行中本工程烟道采用内径
5.2m,壁厚30mni玻璃钢,进行分段制作,烟道的安装由制作单位完成,施工单位配合安装工作
2.
2.4有关本工程研究试验电厂正在组织进行排烟冷却塔热力性能分析和计算;供热机组采用烟塔合一的运行特点、热负荷、循环水量的基本要求和大风气象条件下的烟气排放;排烟冷却塔效果考核和性能测试等相关内容以上这些研究试验课题将延续整个排烟冷却塔的设计、施工、试运和生产期,最终形成试验与应用报告,为此项技术在国内的推广使用提供经验3系统运行分析评估本工程二期按2X300MW机组100%烟气脱硫考虑,取消了增压风机与GGH,增压风机于引风机合二为一设计,烟风系统不设置烟气旁路烟道,不设烟囱,采用“烟塔合一技术,这种设计就是把脱硫系统的安全运行与机组的安全运行同等的重要看待,但为防止在调试和运行时出现问题,需要对相关问题进行分析评估1)本工程烟气脱硫系统由于配合烟塔合一的应用,取消了旁路,不设GGH,引风机与脱硫增压风机合二为一,烟气系统呈贯通式,经脱硫吸收塔脱除S02后直接进入烟塔排入大气,这就意味着脱硫系统出故障就必须停机,这在国内尚无运行实例这就要求整个脱硫装置的可靠性需要提高,即要求设计水平好、设备可靠性高,以及提高施工和调试的质量2)锅炉低负荷运行及启停炉进行煤、油混烧时,由于系统没有旁路,脱硫系统为保护吸收塔防腐材料必须投入循环泵系统降温,烟气是否对脱硫系统的浆液污染及冷却塔内部的污染应有考虑3)锅炉等离子点火产生未完全燃烧的飞灰时,由于系统没有旁路,对脱硫系统及冷却塔的污染及影响应有考虑4)在机组启动的初期,锅炉产生的烟气在冷却塔内提升的高度是否受到影响5)如何确定电除尘器若干电场出现故障造成出口粉尘浓度高需要停脱硫、停机6)锅炉出现故障时脱硫系统的如何快速反应,引风机如何进行调节来适应锅炉及脱硫运行工况7)由于脱硫系统没有GGH,如果吸收塔三台循环泵停一台,可能造成吸收塔内烟气温度高,是否停炉的判断分析,以及锅炉出现烟气温度高对吸收塔的影响综上所述,我们主要目的是如果考虑出现以上情况如何判断及处理,防止造成某些设备损坏或不必要的停机因此我们还有许多的工作需要研究及分析,为以后机组在这种设计布置的情况下安全稳定运行打好基础亚洲首个烟塔合一工程大型玻璃钢烟道在北京华能热电厂吊装完成本报讯记者徐彦泓报道5月7日,亚洲首个烟塔合一工程大型玻璃钢(FRP)烟道在北京华能热电厂吊装完成这一工程的完成,将进一步降低该热电厂废气排放中硫化物的落地浓度,净化首都的环境烟塔合一大型玻璃钢烟道由北京国电华北电力工程有限公司负责工程设计烟道分塔内和塔外两部分,最大直径达7米,最大跨度为40米玻璃钢烟道无支撑,塔外玻璃钢烟道共分4段,总长约180米,已经完成安装所谓“烟塔合一”,就是指电厂的废气排放不再通过烟囱向大气排放,而是通过烟道送到双曲线冷却塔,由塔内烟道将经过脱硫处理后的废气带到高空排放,烟道和冷却塔融为一体,构成废气的排放系统烟塔合一工程中烟道之所以选用玻璃钢复合材料制作,是因为其耐腐蚀性和耐久性能非常好,使用寿命长、节省成本玻璃钢管道使用寿命长达30年,与火力发电厂的生命周期吻合,避免了更换管材带来停产的经济损失和麻烦玻璃钢管道本身具有良好的耐腐蚀性,节省了对烟道的防腐费用同时,玻璃钢管道自重较轻,无需支架支撑,节省了这部分施工费用“烟塔合一”应用玻璃钢复合材料制作烟道,环保意义非常重大北京国电华北电力工程有限公司高级工程师王欣刚告诉记者,“烟塔合一”技术由德国研发,目前仅在德国等4个欧洲国家应用采用冷却塔排放废气,废气的净化率达
97.5%,特别是废气的落地浓度优于烟囱排放由于烟囱排放高度在300米左右,而冷却塔排放高度为500米,处理过废气的扩散范围增大,硫化物落地浓度可降到400毫克/立方米以下同时,玻璃钢烟道还可降低热电厂设备的电耗和运行成本;淘汰了传统的烟囱,节省了土建费用;由于采用冷却塔水蒸气带走废气,省去了增压风机,节省了设备费用和风机运行电耗:小制作玻璃钢烟道的原料采用陶氏化Un学乙烯基酯树脂和重庆国际复合材料有限公司优质ECR玻纤,应用接触成型和缠绕工艺制作而成产品经过德国权威检测机构5道严格测试,完全达到工程要求,得到业主和第三方:监理的好评°他说,此次工程,为以|后同类工程的现场施工积累了宝贵的经验,同时也向客户展示了中意公司的综合实力与专业水平,目前,公司已经在和国内多家电厂洽谈玻璃钢烟道建设工程中国玻璃钢工业协会副会长陈博介绍说,在全民环保意识增强,相关环保法规日益完善的今天,烟塔合一工程具有良好的经济效益和社会效益,必将在中国的火力发电行业得到广泛推广,而玻璃钢烟道因其优越的材料性能和成本优势,也将拥有更加广阔的市场,为玻璃钢行业开辟新的应用领域烟塔合一的环保与节能效果利用自然通风冷却塔巨大的热量,抬升排放脱硫后的净烟气,即称烟塔合一在大多数情况下,烟塔出口混合烟气的抬升可促使污染物扩散,由于没有泄漏,保证了脱硫效率,有很好的环保效果;采用烟塔合一后,可省去净烟气的再加热部分,烟气系统阻力降低,增压风机电能消耗也降低,可降低厂用电率,同时回收进入脱硫系统的烟气余热,在一定程度上节约了燃煤量,因而具有很好的节能效果[关键词]烟塔合
一、环保、节能1烟塔合一的现有工程实践烟塔合一的研究始于上世纪70年代左右,工程实践开始于80年代的德国,90年代发展迅速,目前在除德国以外的波兰、土尔其、意大利、匈牙利、希腊等国的20多个电厂均有烟塔合一的工程应用,单机容量从最初的20万千瓦等级的Volklingen电厂,发展到目前正在建设的100万千瓦等级的Neurath电厂,世界上的总装机容量达到3000万千瓦2烟塔合一排放脱硫后湿烟气的原理利用自然通风冷却塔排放脱硫后的烟气有其明显特点,与烟囱排放出烟羽相比,其烟团具有显著的热含量热力引起的动力抬升作用冷却塔是烟囱排放的许多倍,由此形成在弱风情况下冷却塔排放烟团明显的抬升3烟塔合一的环保和节能效果
3.1烟塔合一的环保效果观察表明,在不稳定的大气状况下,烟羽很容易抬升至较高的高度(如图1)o研究计算结果表明,在大气不稳定气象条件下,120m高的冷却塔排放脱硫后烟气不比240m高的烟囱排放的落地浓度高这主要是在静风或小风气象条件下,冷却塔的抬升比烟囱略好所引起的在出现最大落地浓度后,两种方式最终造成的落地二氧化硫浓度几乎完全相同,并迅速减少(如图2)o采用烟塔合一后,原烟气直接经吸收塔净化后进入FRP烟道,通过烟塔排放,因而未脱硫净化的原烟气不会泄漏到已净化的净烟气中,和有泄漏率约3%以上的GGH的FGD相比,可提高脱硫效率约2%以上,因而保证了脱硫效率
3.2烟塔合一的节能效果采用烟塔合一方式排放,其节能效果体现在以下几个方面(以4台机组总容量1000MW和6000h利用小时估算)
(1)取消了回转式GGH,在一定程度上降低了净烟气的再加热系统的电能消耗,每年可节电约360万kW.ho
(2)由于没有净烟气再热装置,和常规带GGH的脱硫系统相比较,烟气系统阻力大约降低了1/4,增压风机的电机功率大约降低了1/3,每年可节电1600万kW.h;综合
1、2,较常规带GGH脱硫系统的电厂,厂用电率降低了大约
0.4%o3利用管式烟气冷却器回收进入FGD吸收塔的热量,提高了热的利用率,每台机组回2收的余热量约25GJ/h,全年4台机组可回收余热约60万GJ,相当于全年可少用燃煤5〜6万吨4烟塔合一的工程设计烟塔合一工程设计中,脱硫后的烟气通过玻璃钢烟道FRP进入自然通风冷却塔塔心排放,烟塔合一电厂的典型流程如图3所示图3脱硫-烟塔合一电厂流程示意图烟塔合一工程设计的关键除烟塔筒壁的FRP烟道入口外,其他最重要的是FRP烟道和防腐处理1FRP烟道在设计烟道前,必须确认FGD出口烟气中各种污染物的成分、温度、压力、流量,然后通过计算得出玻璃钢烟道中排出气体的成分,因为这影响到耐腐蚀树脂的用量与厚度见图4o FRP烟道的内部防腐层、结构层和外保护层均用DOW树脂,只是厚度不同,各层的铺层设计不同,玻璃纤维的种类不同3图4典型的FRP烟道布置图铺层的设计是制作合格的FRP烟道的关键,不同的部位有不同的设计多年的工程实践表明,FRP烟道极小的检修维护工作和超强的抗腐蚀能力,为脱硫后湿烟气输送到烟塔内,以及满足脱硫后烟气腐蚀性环境起到了积极作用2烟塔的防腐烟塔的防腐是烟塔合一电厂的另一项关键技术,防腐效果的好坏,直接影响烟塔的安全运行防腐采用乙烯基酯类树脂,外层为2层,厚度约80卬1,内层为3层,1层基层+2层面层,喉部以下约200Jim,喉部以上约300|imo5总结脱硫-烟塔合一工程是一项成熟的、集节能与环保于一体的先进技术,其主要特点如下1烟塔出口混合烟气的抬升可促使污染物扩散,由于没有泄漏,保证了脱硫效率,有利于环保;2采用烟塔合一后,可省去净烟气的再加热部分,烟气系统阻力降低,增压风机电能消耗也降低,可降低厂用电率,因而具有很大的节能效果,同时回收进入脱硫系统的烟气余热,在一定程度上节约了燃煤量因此,在满足烟塔抬升的环境条件下,适当推广这项技术可推动节能与环保并重的清洁生产技术在中国的发展烟塔合一技术的环保优势Superiority ofEnvironmental Protectionof theTechnology ofCooling Waterin Placeof ChimneyCombining Tower韩月荣河北省电力勘测设计研究院,河北石家庄050031摘要烟塔合一技术节省烟囱、烟气再热系统等土建及设备初投资和运行维护费用,而且湿法脱硫技术的广泛应用和环保要求也越来越严格,它的利用是一种趋势从环保角度对采用此项技术时,烟气抬升高度、S02落地浓度等方面进行了讨论,并阐述了采用不同形式的冷却塔对S02的落地浓度的影响关键词烟塔合一;抬升高度;落地浓度Abstract:The technologyof cooling water in place of chimney toweris technologythat thethermal powerplant chimneycombines circulating water towertogether intoone,taking advantageof exhaustfor thewet desulfurizing.This technologysaves constructionand theequipment initialinvestment andoperating maintainencecost,such aschimney,fuel gasreheating system.Viewing fromenvironmental angle,this paperdiscusses t,the S02consistency subsidedand soon throughthis technology,also expoundshow differenttypes ofcirculatingwatertower affectsthe subsided consistency ofthe S
02.Keywords:coolingwaterinplaceofchimneytower;uplifted height;subsidedconsistency0引言烟塔合一技术是将火电厂烟囱和冷却塔合二为一,取消烟囱,利用冷却塔排放烟气,冷却塔既有原有的散热功能,又替代烟囱排放脱硫后的洁净烟气此项技术在国外从70年代就开始研究,通过不断的试验、研究、分析和改进,已日趋成熟,以德国的SHU公司和比利时的HmaonSobelco公司为代表在德国新建火电厂中,已经广泛地利用冷却塔排放脱硫烟气,成为没有烟囱的火电厂我国的环保要求越来越严格,湿法烟气脱硫技术已经广泛应用,新建机组大部分都采用了湿法烟气脱硫工艺湿法烟气脱硫工艺的广泛应用,其高脱硫效率。