湿法脱硫机组烟气消白方案介绍 - sc

烟气除湿除尘消白技术1、湿法脱硫机组烟气冒白烟现象分析燃煤火电机组一般采用湿法脱硫技术来去除烟气中的SO2。采用湿法脱硫的脱硫塔出口烟气中水蒸汽处于饱和状态，至烟囱遇冷凝结成为雾状，在烟囱出口进一步冷却形成白烟。排烟出现冒白烟现象主要是其含有的水蒸汽遇冷凝结成小液滴，在小液滴集聚长大过程中气体由雾状逐渐发展成白烟状。脱硫塔出口烟气的主要成分为N2、CO2、O2、H2O等，其中含有的水蒸汽占13%左右；另外还携带有SO2、SO3、NOx、CaSO4、Cl-、F-、Hg、Pb等重金属及固体颗粒物。若脱硫塔除雾器不能正常运行，脱硫塔出口烟气会携带走大量的石膏浆液，会造成烟气中固体颗粒物排放严重超标。1、湿法脱硫机组烟气冒白烟现象分析有色烟羽：湿法脱硫后的烟气会在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成“有色烟羽”，通常为白色、灰白色或蓝色等颜色。石膏雨：脱硫塔出口烟气与大气混合后，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，液体状态的浆液量会增加，并在一定区域内有液滴飘落，沉积在地面干燥后呈白色石膏斑点，成为石膏雨。1、湿法脱硫机组烟气冒白烟现象分析2、湿法脱硫烟气消白原理分析湿法脱硫烟气在脱硫塔入口、脱硫塔出口、烟囱出口的热力学分析见左图。A点为脱硫塔入口点，B点为脱硫塔出口点，C点、D点为脱硫塔出口烟道及烟囱点。2、湿法脱硫烟气消白原理分析饱和状态1加热至过热状态2，温度升高，焓值增加，含湿量不变，但相对湿度降低，可以容纳更多的水蒸汽。2、消白原理分析过热状态A冷却至饱和状态B，饱和状态B继续冷却至饱和状态C。由A至C过程中，含湿量由d1降到d2。2、消白原理分析湿法脱硫排烟与外界空气混合的热力学分析见图。O点为外界冷空气点，I点为烟囱出口点，M点为烟囱出口湿空气与冷空气混合点。2、消白原理分析2、消白原理分析2、消白原理分析2、消白原理分析2、消白原理分析3、冷凝除尘原理分析在脱硫塔出口设置氟塑料管式烟气除湿除尘器。氟塑料管束表面由于烟气冷凝一直存在水膜，烟气中的液滴、固体颗粒物随着管束对烟气的降温作用以及与管束的相互碰撞作用而被润湿的管束表面捕集回收，实现除湿和除尘功能。据已投运项目，冷凝效果较好时，除尘效率可高达70%以上。烟气中的水蒸汽被氟塑料管束冷凝成为水，会在管束间形成水幕，对烟气起到洗涤作用。烟气中易溶于水的SO3、Hg2+等溶于冷凝水中，实现烟气中SO3、Hg的脱除。4、消白技术路线采用冷凝法和升温法想结合，减少排烟中的水蒸汽含量，提高排烟温度，热力学图上由I点变为N点。烟气由I点变为N点过程中，会释放显热和大量的冷凝潜热，这部分热量通过大气散失或烟气余热利用。利用脱硫塔入口的烟气热量，来解决脱硫塔出口烟气升温过程中需要消耗大量的热量。烟气冷凝过程中，采用氟塑料管式除湿除尘器实现对烟气的进一步净化功能（除尘、除湿）。4、消白技术路线4、消白技术路线烟气冷却器、烟气再热器、循环水泵、循环水管道等组成闭式循环水系统（MGGH）。烟气冷却器一般设置在除尘器前（防磨）或脱硫塔入口前（防腐）用于冷却烟气，把加热热媒水。换热器一般为H型鳍片管或氟塑料光管。烟气再热器设置在脱硫塔出口（烟气冷凝器出口），利用热媒水加热烟气。烟气再热器一般分为光管或鳍片管，材质由氟塑料或（2205、316L、ND钢）组成。4、消白技术路线烟气冷凝器（氟塑料管式除湿除尘器）、高效干湿联合冷却器、循环水泵、循环水管道等组成闭式循环水系统。烟气冷凝器由于是水-烟气换热，虽然存在相变，传热系数相对水-水换热较小（200W/(m2•℃)左右），换热面积大，布置空间很大。冷凝水PH为2左右，烟气中含有大量石膏浆液，烟气冷凝器需要重点解决低温腐蚀和积堵灰问题。烟气冷凝器一般采用光管形式换热器。材质采用氟塑料（PFA或PTFE）、钛管。5、方案设计设计边界条件210MW机组脱硫塔入口烟气量及组分：烟气温度（℃）烟气量（万Nm3/h）O2（%）CO2（%）N2（%）H2O（%）其（%）135804.7313.173.288.840.05冷凝过程，脱硫塔出口烟气温度降低5℃。升温过程，排烟升温后达到80℃。烟气冷却器设计参数如右表。烟气冷却器采用Ф38╳4H型鳍片管换热器。烟气冷却器材质采用耐低温硫酸腐蚀的ND钢。序号名称单位数值备注1烟气流量万Nm3/h802入口烟气温度℃1353出口烟气温度℃1004入口水温℃805出口水温℃1106水侧流量t/h3037换热量MW10.628横向排数-809纵向排数-2010横向节距m0.09811纵向节距m0.09812换热器高度m8.213换热器宽度m8.614换热器深度m2.2沿烟气方向15烟气流速m/s9.416水侧流速m/s0.817烟气侧阻力Pa26018水侧阻力MPa0.0519换热面积m21031820换热器总量t150烟气再热器设计参数如右表。烟气再热器采用Ф10╳1光管换热器。烟气再热器材质氟塑料PTFE或PFA。一共6个模块。序号名称单位数值备注1烟气流量万Nm3/h80.42入口烟气温度℃453出口烟气温度℃804入口水温℃1105出口水温℃806水侧流量t/h3037换热量MW10.628横向排数-5109纵向排数-4010横向节距m0.0211纵向节距m0.00212换热器高度m813换热器宽度m11.214换热器深度m1沿烟气方向15烟气流速m/s7.216水侧流速m/s0.317烟气侧阻力Pa30018水侧阻力MPa0.0519换热面积m2480620换热器总量t306个模块烟气冷凝器设计参数如右表。烟气冷凝器采用Ф10╳1光管换热器。烟气冷凝器材质氟塑料PTFE或PFA。一共6个模块。可冷凝水量21t/h。序号名称单位数值备注1烟气流量万Nm3/h83.12入口烟气温度℃503出口烟气温度℃454入口水温℃285出口水温℃386水侧流量t/h13817换热量MW16.18横向排数-5109纵向排数-6010横向节距m0.0211纵向节距m0.00212换热器高度m8.213换热器宽度m11.214换热器深度m1.4沿烟气方向15烟气流速m/s7.116水侧流速m/s0.917烟气侧阻力Pa42018水侧阻力MPa0.0919换热面积m2721020换热器总量t426个模块高效干湿联合冷却器设计参数(单台)如右表。换热器材质采用316L。序号名称单位数值备注1冷却塔台数台31冷却水流量t/h460.3总1831t/h2入口热水温度℃383出口冷水温度℃28环境温度设计为20℃4换热量MW5.4总16.1MW5入口空气温度℃206入口空气湿度%487入口空气量万Nm3/h50总150万Nm3/h8出口空气温度℃309出口空气湿度%8510循环风机功率kW37.5总112.5kW11循环水泵功率kW8总24kW12换热面积m2210013冷却塔重量t16估计系统阻力分析：1、烟气阻力烟气冷却器阻力260Pa、烟气再热器阻力300Pa、烟气冷凝器阻力420Pa，总增加烟气阻力980Pa。2、烟气冷却器、烟气再热器闭式水循环管路阻力0.3MPa，选用2台一用一备350t/h,40mH2O水泵，循环母管为DN250。3、烟气冷凝器、干湿高效联合冷却器闭式水循环管路阻力0.3MPa，选用3台二用一备750t/h,40mH2O水泵，循环母管为DN450。6、风险分析解决湿法脱硫烟囱出口烟气冒白烟的MGGH方法，目前已广泛应用于火力发电湿法脱硫机组上，收到了较好的效果。本系统以此为基础进行扩展，风险较小。本系统采用冷凝烟气的方法来解决石膏雨和北方严寒地区冬季湿法脱硫烟囱冒白烟现象，实现除湿和除尘双重功能。每小时可冷凝烟气水量21t。烟气冷凝器和烟气再热器采用氟塑料材质换热器，解决了低温腐蚀问题，运行可靠性大大增加。目前氟塑料换热器已大规模应用，成熟可靠、风险小。6、风险分析干湿联合高效冷却器使出口热空气处于过热状态，解决了冷却塔本身冒白烟的现象，同时提高了换热效率，降低了设备成本和运行成本。系统增加了烟气侧阻力980Pa+150Pa(除雾器)，引风机需要改造。综上所述，本系统无论在降低投资成本、增加设备可靠性，还是在消除石膏雨及冒白烟等方面风险较小，完全可以控制。7、主要设备清单序号系统/分项/品名型号/规格单位数量备注1烟气冷却器ND钢，面积10300m2,重量150t台12烟气再热器PTFE，面积4806m2,重量30t台16个模块3烟气冷凝器PTFE，面积7210m2,重量42t台16个模块4干湿高效联合冷却器460t/h，5.37MW，38~28℃台35除雾器台1烟气冷凝器后6烟气冷却再热循环水泵350t/h,40mH2O台27烟气冷凝循环水泵750t/h,40mH2O台38高位补水箱6m3个22个循环系统9加药装置调制循环水PH值台22个循环系统10补水泵60t/h，50mH2O台32个循环系统和干湿高效联合冷却器11冲洗水泵120t/h,50mH2O台2一用一备,氟塑料换热器在线冲洗12烟道、管道、阀门套113热控、电气套114基础、钢结构、平台、扶梯、防腐、保温、标示套18、结论1、本系统采用MGGH+烟气冷凝能解决冬季严寒期湿法脱硫烟囱石膏雨和冒白烟现象。2、本系统烟气冷凝5℃，可冷凝水量21t/h，加热烟气温度到80℃排入烟囱。3、本系统烟气冷凝器和烟气再热器采用氟塑料材质，彻底解决了低温腐蚀问题。4、本系统采用高效干湿联合冷却器能将空气加热至过热状态，彻底解决自身冒白烟的现象。