一、電廠鍋爐煙氣脫白的概念
大概5-10年前,排煙多卻少有霧霾;經(jīng)過治理,現(xiàn)在黑煙、黃煙少了而霧霾多了,常見以濕法脫硫為主的白煙。煙囪排出的白煙與環(huán)境冷空氣混合,在降溫過程中,所含的水蒸氣飽和凝結(jié),凝結(jié)水霧滴對光線產(chǎn)生折射、散射,使煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色,被稱為 “濕煙羽”,俗稱“大白煙”,煙氣脫白就是指去除大白煙。大白煙的源頭是水分,煙氣中飽和水蒸氣是吸熱產(chǎn)生的,含有大量潛熱,因此,煙氣脫白的關(guān)鍵就是排放煙氣的溫度、濕度控制。
二、煙氣脫白的目的和功能
由于電廠鍋爐煙氣脫白剛起步,對于為什么煙氣脫白,有不同的理解。我的見解是:排煙實現(xiàn)一年四季無白是起碼要求,可解決視覺污染,以安廣大人民群眾之心;可以減少對飛行、高速公路運輸?shù)挠绊?;的同時,應(yīng)該至少還有四個功能:
①有利于除霧霾;②節(jié)水;③節(jié)能;④處理廢水;
盡管業(yè)界對煙氣脫白能否有助于除霾還有不同看法,但有助于除霧、節(jié)水、節(jié)能已經(jīng)初步的業(yè)績驗證,下面分別進行探討。
2.1、除霧霾
煙氣中水蒸氣的密度是0.804kg/m3,比空氣輕,離開煙囪后很容易上升,與環(huán)境低溫空氣混合降溫后,水蒸氣飽和冷凝為水滴,水滴的密度是1000kg/m3,顆粒極細(xì)、密度遠(yuǎn)比空氣大的水滴在大氣層中懸浮累積形成霧,濃霧影響飛行、高速公路交通,通過風(fēng)、雨、雪可以刮走或凝結(jié)降落,遇靜穩(wěn)天氣,濃霧就像一個大蓋子,本身就有溶解性顆粒物析出,還吸收其他污染源顆粒物、阻隔其擴散,在霧層中累積,就形成了霧霾,這就是我國頻繁出現(xiàn)霧霾的成因和過程。以為基礎(chǔ)的煙氣脫白可以去霧霾,減少大霧天氣,特別重要的是可以協(xié)同、低成本實現(xiàn)粉塵、二氧化硫、氮氧化物、重金屬、污染成分的達(dá)標(biāo)和超低近零排放,使環(huán)保由純投入轉(zhuǎn)變?yōu)橐妗?/p>
2.2、節(jié)水
基于以下方法可以估算出,我國每年人為排放到大氣中的水分超過160億噸。
1)煤電、熱電行業(yè):每燃燒1噸標(biāo)煤,濕煙氣帶走水分1噸、循環(huán)水冷卻塔排水5噸,煤電、熱電行業(yè)每年排到大氣中的水分超過120億噸。
2)鋼鐵行業(yè):每生產(chǎn)1噸鋼,放散1.5噸水分,全行業(yè)每年排放水分約15億噸。
3)煤焦化行業(yè):每濕熄1噸焦炭,排放0.5噸水分,焦?fàn)t煙道氣濕法脫硫、干法脫硫都排放水分,合計煤焦化行業(yè)每年向大氣排放水分超過2億噸。
4)氣燃燒:每燃燒1立方米氣,會產(chǎn)生2立方米、1.55千克水蒸 氣,每年排放超過3億噸水分。
此外,還有水泥、建材、有色金屬、石油化工等行業(yè)。
人為排放到大氣160億噸的水分,與大自然的水循環(huán)量相比,確是小數(shù)目,但這是在大自然正常循環(huán)基礎(chǔ)上增加的,特別是我國經(jīng)濟發(fā)展不均衡、發(fā)達(dá)地區(qū)排放強度是平均值的10倍以上,極不均勻。我國能耗、排放巨量的國情決定,在中國做煙氣脫白,充分重視節(jié)水。水分上天是霧霾、收回來就是資源,特別對西部缺水企業(yè),回收水分更有意義。大氣水分是我國不可忽視的重要非常規(guī)水源。
2.3、節(jié)能
采用以為基礎(chǔ)的煙氣脫白,假設(shè)回收70% 排汽,每年可以回收相當(dāng)于100多億噸水蒸氣的熱量,用于采暖、加熱礦粉、煤粉,具有相當(dāng)顯著的節(jié)能效益。
2.4、處理利用廢水
煙氣脫白不僅不新產(chǎn)生廢水,還有助于處理原來的難處理廢水。濕法脫硫廢水、焦化廢水、綜合污水處理產(chǎn)生的濃鹽水都是難處理、投資處理成本均高的廢水,采用膜處理為主的常規(guī)處理方法難以做到“零排放”或難以低成本“零排放”,采用煙氣脫白后,阻隔了煙氣中污染物從水中向大氣中的轉(zhuǎn)移,利用煙道氣余熱和殘氧熱解熱氧化、化消解廢水中COD成分、吸收稀釋氨氮,用噴霧蒸發(fā)濃縮、干燥去除溶解鹽,可以大幅度減少廢水處理投資,特別是降低處理成本。
綜上所述,煙氣脫白是實現(xiàn)超低排放、節(jié)約能源、除霧霾、節(jié)水、處理利用廢水的手段。
三、煙氣脫白技術(shù)
1、煙氣冷凝再加熱技術(shù)
煙氣冷凝再加熱技術(shù)是通過降溫減少“白煙”中的含濕量,使煙氣中飽和水汽析出成凝結(jié)水,再將煙氣再加熱降低“白煙”的相對含濕量,從而煙羽。
2、MGGH技術(shù)
MGGH系統(tǒng)簡介
傳統(tǒng)的GGH裝置,多數(shù)存在污染物逃逸,從而導(dǎo)致SO2超標(biāo)排放、換熱片腐蝕、積灰結(jié)垢、煙氣堵塞、阻力大、運行及維護費用高等系列問題,故障嚴(yán)重時甚至影響系統(tǒng)的正常運行,針對上述問題,在環(huán)保排放控制綜合要求不斷提高的推動下,誕生了MGGH(全稱為Mitsubishi Gas-Gas Heater)技術(shù)。間接換熱,利用水作為媒介,通過水循環(huán)方式從高溫?zé)煔馕鼰?,到尾部煙道放熱,提升凈煙氣的溫度,提高煙氣排放的抬升高度,降低污染物的落地濃度,從而“白煙”現(xiàn)象。
MGGH系統(tǒng)工作原理
MGGH系統(tǒng)綜合應(yīng)用煙氣余熱利用技術(shù):
①通過熱回收器回收出口煙氣余熱,使除塵器入口溫度由120~150℃降低至90~100℃。煙溫的降低促使粉塵比電阻相應(yīng)降低,進而大幅提效率,并脫除煙氣中絕大部分的SO3,滿足低排放要求,節(jié)省濕法脫硫工藝耗水量,減少煙囪水汽的排放。
②熱回收器回收的熱量由熱媒體運輸至煙氣再加熱器,將脫硫出口煙氣溫度由約50℃升高到80℃左右,從而避免煙囪降落液滴,減輕煙囪腐蝕,提高煙氣排放抬升高度,“煙羽”視覺污染。
MGGH系統(tǒng)組成
MGGH系統(tǒng)包括原煙氣冷卻器和凈煙氣再熱器兩組熱交換器兩大重要部件,該系統(tǒng)功能為通過水和煙氣的換熱,利用FGD(Flue gas desulfurization)前高溫原煙氣的熱量加熱FGD后的凈煙氣。
除以上兩大重要部件,MGGH系統(tǒng)還配備循環(huán)水系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)等其他部件,來系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
MGGH系統(tǒng)優(yōu)勢
。熱煙氣和冷煙氣之間無煙氣與飛灰的泄漏,MGGH從不影響煙氣脫硫系統(tǒng)的SO2和飛灰的去除效率。
占地面積小。煙氣脫白MGGH系統(tǒng)采用降溫—脫白一體化裝置,結(jié)構(gòu)簡單,布局合理,占地面積小。
造價、運行成本低。通過余熱回收利用實現(xiàn)超低排放和脫白,可以降低采用濕電的成本,煙囪也不需。
3、電磁脫白技術(shù)
電磁脫白裝置可實現(xiàn)“白煙”、阻力損失小、氣體處理量大等特點。電磁發(fā)生器使整個電磁脫白空間充滿磁場,當(dāng)含霧滴的氣體通過該磁場時,在磁場力的作用下,所有的霧滴、小液滴、PM2.5等,均會移動到電磁接受極,并形成動態(tài)液膜,回流至儲水箱,供降溫和脫硫使用,除此之外,仍然有大部分未結(jié)露的水分子以氣態(tài)的形式排放到大氣中,幾乎所有的小液滴、細(xì)微粉塵顆粒物、硫酸霧、硝酸霧、PM2.5和其他物質(zhì)均被電磁脫白裝置凈化,從而實現(xiàn)了小液滴、細(xì)微粉塵顆粒物、硫酸霧、硝酸霧、PM2.5和其他物質(zhì)達(dá)到了接近于零排放的效果(諸多工況已低于儀器測量精度),因此也可將其命名為:電磁脫白零排放系統(tǒng)。
電磁脫白系統(tǒng)優(yōu)勢
(1)。通過電磁場作用對雜質(zhì)、“白煙”進行捕捉,、效果好。
(2)占地面積小。電磁脫白系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,布局合理,占地面積小。
(3)適用范圍廣。電磁脫白系統(tǒng)適用于火電廠、化工廠等多個的煙氣脫白。
(4)運行成本低。電磁脫白系統(tǒng)去除焦油,粉塵,水霧等雜質(zhì),達(dá)到物料回收和氣體凈化雙重效,節(jié)約成本。
電磁脫白系統(tǒng)適用:廣泛應(yīng)用于火電廠,焦化廠,鋼鐵廠,染料廠,化肥廠,制藥廠,冶金行業(yè),化工廠和垃圾焚燒等多種行業(yè)工廠。