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耐腐蚀换热器、氟塑料换热器、烟气余热回收换热器--湿法脱硫后低温烟气深度治理与余热回收装置

 

 

 

一、简介

    目前我国热电厂的烟气治理,大部分采用了石灰石-石膏湿法脱硫装置。离开静电除尘器的烟气进入脱硫塔,经过循环石灰石浆液喷淋除硫后,通过烟囱排入大气。

二、项目的提出

    热电厂锅炉排出的烟气通过低温省煤器、空预器后,排烟温度一般在120℃左右,经除尘脱硫后排烟温度约52℃左右;在脱硫设备正常运行状态下,烟气裹携大量水蒸气和部分SOX、粉尘及脱硫剂,使烟囱出口形成滚滚“白烟“。由于烟筒带水运行,影响安全。

    从环保发展趋势看,为了消除脱硫后烟气中的粉尘,需增加如湿式静电除尘等装置,但投资大,运行费用高。如何把脱硫后烟气含尘量降下来,又回收烟气余热,既实现节能环保双收益,又保证烟筒安全,是本课题研究的中心任务。

   锅炉烟气脱硫后,烟气处于饱和状态,且携带较多的水蒸气,含湿量约75g/Nm3,造成烟气带水,另外随着尾部烟道的压力降低和热量散失,烟气中的水蒸气冷凝,造成大量的凝结水生成,增加了尾部烟道和烟囱的防腐难度,同时也会造成“白烟”、“石膏雨”,严重影响热电厂周边环境。雾滴中含有大量石膏成分,干燥后形成细微粉尘,也是烟尘排放浓度较高的原因。

    脱硫塔出口烟气温度一般52℃左右,该烟气中含有大量的汽化潜热,如果能利用这些潜热,既回收了余热也减少了尾部烟道的水蒸气冷凝,减少了排烟的含湿量,同时潜热回收装置还有一定的除尘及除雾效果,既回收了热量又起到了环保作用。

三、预计达到的目标

1、深度处理后的烟气温降,控制在4~5℃;

2、深度处理后的烟气含尘量,下降到10mg/Nm3以内;

3、深度处理后的烟气含湿量,下降到22g/Nm3

4、COP:蒸汽大于1.6,电大于5.5;

5、设备采用改性四氟乙烯,耐腐、传热好,工作温度-30~260℃,使用寿命10年以上。

四、实施后的效果

1、节能

脱硫后的烟气温度大约为52℃。通过该项目的实施,烟气温度可降低5℃,水蒸气的潜热基本回收。

经测算,从脱硫烟气中回收的热量,见下表:

序号

锅炉蒸发量

烟气量(Nm3/h)

回收的热量(MW)

备注

1

220t/h

25*104

6.8

 

2

130t/h

17*104

4.3

 

3

75t/h

13*104

3.1

 

4

35t/h

6*104

2.2

 

2.环保

    消除“石膏雨”;减少或消灭烟囱冒“白烟现象”,减少烟气带水现象。

   目前,济南市烟气排放标准:含尘量为30mg/m3,二氧化硫200 mg/Nm3。随着济南市治理雾霾措施的强化,烟气排放标准进一步提高: 含尘量为10mg/Nm3,二氧化硫30 mg/Nm3。要实现这一目标,需要投巨资对目前的烟气治理设施进行升级改造。而该项目的实施,在回收烟气余热的同时,使烟气中的飞灰、石膏和二氧化硫进一步脱出,满足烟气排放标准。

也为今后排烟温度的提升创造了条件。

五、拟采用的工艺技术路线及设备的选型

烟气冷却装置:采用特氟龙,模块结构,多程组合,水平布置。

热泵:冷端30℃出水进入烟气冷却装置吸收热量,温度提高到40℃回到热泵。烟气放热时,烟气中的蒸汽变成冷凝水,吸附在换热管束上,与烟气碰撞,达到除污降尘目的;热端加热供热回水,该技术的关键是烟气冷凝装置。

整个系统全自动运行。

1. 烟气冷却装置:

     采用烟气冷却装置为特氟龙管换热器。考虑烟气低温腐蚀、流通阻力和安装的空间,本次拟选择烟气端用特氟龙管预热器。特氟龙管换热器,耐腐蚀,柔韧性好,阻力小,使用寿命长(50年以上),抗冻耐热性好:在-30℃的情况下,具有较好的低温抗冲击性能,管材不会冻裂,可耐260℃以下的高温, 管壁光滑,不结垢:同镀锌管比较可增加水流量30%。换热器运行时,管束颤动,不易积灰。

    烟气冷却装置参数:水流流速为2m/s,迎面风速4∽6m/s。

换热器的结构,如下图:

 

2.热泵:

    热泵机组是通过少量的高位热力输入,利用制冷剂蒸发将空调空间中的热量取出,放热给封闭环流中的水,由于水源温度低,可以高效的带走热量;而冬季,利用制冷剂蒸发吸收封闭环流中水的热量,提升温度后放热给热网中采暖回水。

   该系统高效节能:蒸汽作为动力时,能效比一般可达到1.6左右;电力作为动力时,能效比一般可达到5.5。安装时只需连接水管,十分简捷。

3.系统工艺图如下(220t/h):

4、换热器布置图:

 

六、现场安装位置

   烟气冷却器安装在脱硫塔和烟筒之间,热泵可就近安装。具体安装位置,视现场情况设计。

七、对鼓风机和引风机的影响

据设计院介绍,设计时鼓风机和引风机的性能参数按总阻力的1.2倍选取,而预热器的阻力不超过300Pa,对鼓风机和引风机的运行基本没有影响。

八、节能服务公司介绍

    济南杰易达能源发展有限公司,成立于2000年12月,是节能产品生产制造商和提供节能技术服务的公司;主要业务包括热工自动控制设备、压力容器、供水设备、节能设备研发、生产及销售和能源审计、清洁生产审核和合同能源管理等节能技术服务。

   合同能源管理实施的主要项目:锅炉烟气余热回收、燃煤锅炉改造、除氧器乏汽回收、燃气或燃油锅炉烟气冷凝余热回收、用能系统优化改造和各种余热回收等。

2010年,获得国家发改委第一批合同能源管理资质;2010年,获得山东省清洁生产咨询服务资质;2011年,经省经信委重新审核认定,获得山东省能源审计资质。

    自2010年以来,已经通过国家组织验收的合同能源管理项目有6个,分别是东营海科化工焦化炉余热回收,新源化工锅炉余热回收,潍坊墨锐化工除氧器乏汽回收,枣庄八一水煤浆电厂除氧器乏汽回收,济南东新热电锅炉烟气余热回收,山东大学天然气锅炉冷凝余热回收。

 

 

 

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