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烟气脱白


 

国内外烟气处理及脱白技术的现状分析

我国目前工业生产中如火电、化工、固废处理等行业都存在尾气排放的现象,目前包括火电等各行业的燃煤锅炉烟气90%以上上了脱硫,其中超过90%采用湿法,现有的技术如通过低温电除尘器/或末端湿式静电除尘器改造,可以满足新国标(GB13223-2011)要求、甚至实现超低排放。抛开投资和运行成本问题不说,就算我国各种燃煤锅炉都达到超低排放水平,也不能彻底解决大气雾霾污染,原因是现行标准规范有一大缺失,就是没有排放烟气湿度的控制指标,而这恰恰是形成雾霾的根源。反之如能有效解决湿法脱硫的排烟除湿脱白,不仅能根除雾霾污染,还能低成本实现环保达标、超低近零排放,特别是回收烟气中的水分和余热,年节水潜力几十亿吨,提高燃煤效率,能兼顾解决环境与发展的矛盾。

我国是属于煤矿大国,原有的生产中包括火电、钢铁、化工及固废处理等行业基本采用燃煤锅炉,燃煤锅炉湿法脱硫系统排烟带出的水分,以300MW机组为例,脱硫系统每小时消耗水120m3/h,包括原烟气带水分71.8 m3/h、脱硫增加40m3/h,年耗水量~100万吨。按照燃烧吨煤放散烟气10000Nm3/t、湿烟气所含水分112g/Nm3估算,每燃烧1吨煤湿烟气带走水份1吨,主要包括煤中原始含水、脱硫补充水,如果全国消耗煤37亿吨,燃煤烟气带入大气的水份高达三十多亿吨。

近年来随着环保标准的不断提升,煤改气一直被国家和北京等有些地方做为控制大气污染的主要技术措施,不谈天然气的来源和价格问题,也不论天然气燃烧温度高导致排烟氮氧化物含量高,一个很大问题是每燃烧1单位体积的天然气,会产生2倍体积的水蒸汽。如我国天然气消耗量1800亿立方米,则产生3600亿立方米水蒸汽,折合近3亿吨水分。仅此两项,我国放散湿烟气每年就人为增加~40亿吨的水分进入大气。加上钢铁、化工等其它行业,我国工业烟气排放总量超过50亿吨,夹带着达标后的残余污染物成分,并且主要集中在京津冀、长三角、珠三角等经济发展区域,分布极不均匀。由于烟气中的二氧化硫等污染成分降低,按照设计规范排放烟囱又比以前降低。按照常识或检测,都可以确定这一点就是我国近年来大气环保控制指标逐年大幅降低、但雾霾却加重的原因,是我国大气污染控制从标准和技术规范层面必须尽快解决的问题。

我国主要的脱白技术包含烟气再热器,业内称GGH(Gas-Gas Heater),通过湿烟气与干烟气间接换热将其温度抬升到80°C以上排放。采用GGH再热器的优点是只需一组换热器,应用中出现了堵塞、腐蚀、串烟导致排放超标等一些问题影响了电厂的正常运行。随后引进了热媒循环烟气再热器MGGH(Media Gas-Gas Heater),采用降温和升温两组换热器分离单独布置,成功解决了堵塞、串烟问题,腐蚀问题通过换热器采用耐腐材料也有解决办法,新的问题是造价过高。由于MGGH再热器的升温换热器是将湿烟气间接升温为干烟气,腐蚀更突出,MGGH在国产化过程中,有些用户只用降温换热器,用软水或环境空气做为换热介质,升温后回收利用,脱硫后湿烟气直接排放。国外也有用户采用辅助燃烧产生高温干烟气,与脱硫后湿烟气混风+升温除进行除湿脱白。

总之,我国各行业特别是火电行业在推广湿法脱硫过程中,原设计机组多拆除GGH,新建基本不用GGH,代之以防腐蚀烟囱直接湿排烟,钢铁、化工等其它行业也纷纷效仿,这就是导致我国产生严重雾霾的主要根源。有充分理由相信,按照我国现行大气污染控制标准,就算燃煤等相关行业都完全达到超低近零排放标准时,也不能解决雾霾污染。

据介绍,湿烟气采用升温排放在一些发达国家是排放硬性标准,比如德国的《大型燃烧设备法》规定,烟囱入口温度不得低于72;英国规定排烟温度不得低于80℃,日本规定排烟温度在90-100[6]。国外也确有一些企业采用湿烟气不除湿直排,但由于当地国燃煤总量少、分散、环境容量大,不足于导致产生雾霾,也不应成为我国有关部门制定排放湿烟气的标准依据。

从目前采用的GGHMGGH升温除湿,尽管分别存在换热器堵塞、腐蚀、串烟、造价高、安装空间紧张、增加阻损导致系统能力不足或电耗增加,但只要企业和有关标准管控部门认同湿烟气除湿脱白对产生雾霾污染的重要相关性,推广升温除湿脱白从技术和操作管理层面是没有问题的,需要增加投资和运行成本也是事实,但是存在环境治理与经济效益之间的矛盾。

随着相关技术的进步,通过尝试新的除湿脱白技术来解决这一矛盾已经具备条件,根据我国的市场和技术情况分析,我国有必要研发相反方向的湿烟气除湿脱白技术途径,就是冷凝除湿为主的混合除湿技术,回收湿烟气中的冷凝水,吨煤燃烧排烟水分减少0.8吨以上。前述300MW机组小时可回收冷凝水80吨,年回收80万吨以上。全国脱硫预计年回收超过四十亿吨水,超过全国海水淡化的总量,脱硫不仅不耗水,还能回收煤中的大部分水份,经过适当的处理后为脱硫或锅炉提供补充水,应该被视为一个新的非常规水源。湿烟气中含有一定的余热,每立方米干烟气的余热量~228kJ,大致相当于燃煤低发热量的10%,回收用于民用采暖、热水、制冷或低温发电,预期可抵顶除湿成本。冷凝除湿还有一个重要作用,就是可以将残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸、重金属等大部分污染成分大部分冷凝进入排水中,是实现燃煤锅炉放散烟气低成本达标、甚至超低近零排放的可选择技术之一。

随着国家节能环保趋势越来越严格,每年都在对各项环保排放指标进行升级优化,我们有理由相信在不久的将来对白烟的控制要求会越来越高,最终形成规范标准。我公司的除雾器可以有效地去除白烟并回用余热,降低排放烟气的湿度同时去除有害物质,对提高烟气排放控制,降低大气雾霾,构建环境友好型社会有着积极的作用。

烟气处理及脱白技术

我公司研发的脱白装置系统原理

我公司研发的新型高效余热回用及烟气脱白集成装置被应用于消除各工业企业生产过程中通过烟囱产生的白烟,同时回收利用其余热,同时去除烟气中的有害物质。

产品主要的功能:就是将白雾消除并回用余热,同时去除有害物质,该项目根据白烟产生的原理,通过针对性从降低烟气露点温度入手消除白烟,要降低烟气露点温度,就要从减少烟气的绝对含湿量入手,由露点温度的定义(含湿量不变的情况下,气体达到湿饱和时的温度)可以知道,露点温度是湿饱和时的温度,这时若温度继续下降,其中的水蒸气就会结露析出,烟气绝对含湿量就会减小,所以可以通过降低烟气温度至其露点来实现烟气中水份的收集。

产品的主要原理:-气热交换。尾气通过HINO-PILE板式换热器降温后,凝结出大量的水分,同时利用尾气水分凝结时放出大量的热能,来加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高,然后再将加热后的干空气用风管引入烟囱末端与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿含率和相对湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后很短时间内达不到露点温度,尾气水份不会凝结成水雾,进而达到消减白烟的目的。一部分加热后的环境干空气,可以作为热能回收利用。