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燃煤锅炉烟气深度冷凝与潜热回收脱白技术研究

完成单位:浙江物产环能浦江热电有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-93      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、立项背景和主要做

为贯彻国家《环境保护法》、《大气污染防治法》、浙江省《大气污染防治条例》和省级地方标准DB33/ 2147-2018《燃煤电厂大气污染物排放标准》等法律、法规,加强燃煤电厂大气污染物的排放控制,改善环境质量,促进行业技术进步和可持续发展,浙江物产环能浦江热电有限公司(以下简称“浦江热电公司”)在节能减排方面积极探索,组建项目小组,通过对锅炉及超低排放烟气处理系统的深入研究,结合政府“能源双控”精神及设备实际情况,在浙江省热电行业内带头开展烟气脱白创新,对3台锅炉机组实施燃煤锅炉烟气深度冷凝与潜热回收脱白技术,保留原来的SGH(不锈钢蒸汽加热器)系统,新增GWH(氟塑钢低温省煤器)+CDH(氟塑钢烟气冷凝器),将白色烟羽治理与烟气余热回收有效地相结合,在烟气脱白的基础上实现余热回收,节能减排效果显著

二、技术原理和创新亮

浦江热电公司的锅炉机组实施GWH(氟塑钢低温省煤器)+CDH(氟塑钢烟气冷凝器)+SGH(不锈钢蒸汽加热器)系统,由布置在锅炉烟气源尾部烟道三重换热器组成,利用除盐水作为冷源,通过CDH(烟气冷凝器),配合GWH(低温省煤器)采用相变换热,总换热系数较高,可以减少换热面积,降低加热器体积和重量。使用GWH(低温省煤器)回收烟气中的热量,产生可观的能源效益。而SGH(蒸汽加热器)将作为备用补充。GWH(低温省煤器)使烟气进入脱硫塔的温度降低,吸收塔的出口温度也随之下降,再通过CDH(烟气冷凝器)对烟气进行冷凝,使烟气温度降至更低,实现深度冷凝,提高白烟治理效果

整个系统简单,仅需2个换热器,投资低,占用空间小,重量小,新增阻力小,余热回收效果好。不仅实现烟气余热的深度回收利用,通过降低吸收塔进口烟气温度,可提高塔内脱硫效率,烟气冷凝后粉尘/NOx/SOx等污染物排放量进一步下降,同时实现烟囱外白色烟羽现象的治理

系统与烟气接触的材料采用聚四氟乙烯(PFA),熔融状态下,在钢管外表面成型且无缝紧密包覆钢管形成的复合型材料具有无腐蚀、不粘灰、寿命长、结构紧凑、特性、无应用限制诸多优点,同时换热器氟塑料厚度低至0.3mm,结构对氟塑料的需求几乎为零,且导热系数增大,氟塑料的使用量大幅下降,具有极高的性价比

三、实施效果对

(一)在未实施前烟气消白只使用SGH(蒸汽加热器),将采用0.88MPa(g)饱和蒸汽对烟气进行加热

实施前再热段烟气平均升温约23℃,蒸汽平均耗量为3.5t/h

实施后再热段烟气平均升温约5℃,蒸汽平均耗量为0.75t/h,减少蒸汽耗量为2.75t/h

(二)回收热量(单台

1.单台机组设备运行数据

除盐水流量:91.4t/h;冷凝器前除盐水温度:25.4℃

冷凝器后除盐水温度:42.8℃;低温省煤器后除盐水温度:54.6℃

2.单台机组烟气脱白系统的节能效益(按91.4t/h的除盐水量)为

(1)省煤器回收热量Q测算

(kW)

式中F=91.4t/h =91400kg/h,为除盐水流量;ΔT2表示省煤器除盐水进出口温差,ΔT2=54.6-42.8=11.8℃;为设备保热系数,取0.98

(2)冷凝器回收热量Q测算

(kW)

式中F=91.4t/h =91400kg/h,为除盐水流量;ΔT1表示冷凝器除盐水进出口温差,ΔT1=42.8-25.4=17.4℃;为设备保热系数,取0.98

(3)回收热量折算年节约标煤量

(吨/年)

式中Q=1279.7+1887=3166.7KW,回收热量的千瓦数;HR为设备每年折算满负荷运行时数,HR取6400小时;Qp=7000kCal/kg,为标煤的发热量;ηk=90%,为锅炉效率

(三)回收冷凝

实施后,烟气冷凝器冬季回收水量为2.9t/h,夏季回收水量相对较少,折合平均回收水量约为2.2t/h。回收的冷凝水可用于吸收塔除雾器喷淋和石灰石制浆,回到脱硫系统使用,减少了外界水补充,达到节水目的

(四)电耗(引风机增加电耗

脱白改造后烟气冷凝器增加100Pa烟气阻力,除雾器增加150Pa烟气阻力,低温省煤器增加200Pa烟气阻力,总阻力450Pa,引风机增加电耗约为40kWh/h

年经济效益(单台机组

折合至满负荷运行按6400小时计,实施后年节约成本约327.2万元,分析见下表

四、借鉴与推

浦江热电公司实施的燃煤锅炉烟气深度冷凝与潜热回收脱白技术,投资低、节约成本效果显著,性价比极高,可以在燃煤锅炉上普遍实现。经测算,仅在其母公司浙江物产环保能源股份有限公司(以下简称“物产环能公司”)旗下5家电厂应用,在环保和经济效益达到预期的情况下,预计就能给物产环能公司节约燃料成本超过1亿元/年

而目前,我国作为能耗大国,能源结构仍以煤为主,全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量超过了8.8亿千瓦,占火电机组容量的80%以上,其中湿法脱硫装置占95%以上。湿法脱硫出口为饱和或接近饱和状态的湿烟气,经烟囱排放到大气后,会呈现出白色或浅灰色烟羽(俗称“白烟”),视觉污染的同时,产生光化学反应环境,是雾霾的可能诱因之一

因此若全国推广应用,不仅可以实现烟气脱白技术与节能环保结合的新突破,利于地方经济的绿色可持续发展,而且经济和社会效益可观,具有非常高的借鉴和推广价值