淺談熱泵技術在鍋爐煙氣余熱回收及“消白”工藝中的應用

管立君 左國輝

河北漢堯環保科技股份有限公司 河北 石家莊 050031

概述

濕法煙氣脫硫系統吸收塔出口凈煙氣由于處于濕飽和狀態,在流經煙道、煙囪排入大氣的過程中因溫度降低,煙氣中部分汽態水和污染物會發生凝結,液體狀態的漿液量會增加,并在一定區域內有液滴飄落,沉積至地面干燥后呈白色石膏斑點,稱為石膏雨。

煙氣在煙囪口排入大氣的過程中因溫度降低,煙氣中部分汽態水和污染物會發生凝結,在煙鹵口形成霧狀水汽,霧狀水汽會因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發生顏色的細微變化,形成“有色煙羽”,通常為白色、灰白色或藍色等顏色。

在進行煙氣深度治理的同時,對煙氣余熱進行回收利用,達到資源的綜合利用以及合理配置目的,確保工藝裝置的平穩與經濟運行,進一步挖潛節能減排的力度,增強企業的生命力和競爭力。

工藝原理流程圖

系統構成說明

(1)煙氣系統。煙氣自原濕法脫硫塔后凈煙道引出,煙氣進入一個噴淋塔,噴淋降溫之后,煙氣從塔頂排出,返回煙囪排向大氣。

煙氣系統包括煙道、煙氣增壓風機、煙氣余熱噴淋塔、擋板門等。煙氣的流程為:鍋爐出口煙氣經脫硫后由原有煙囪下部抽出,抽出的煙氣進入余熱噴淋塔底部,由下至上經過余熱噴淋塔,經煙道至原煙囪上部排出,在余熱噴淋塔進出口連接煙道設置擋板門,以便于在余熱噴淋塔停運時實現余熱噴淋塔煙氣系統與聯合循環煙氣系統的隔離。在余熱噴淋塔中,煙氣中的熱量被噴淋中介水吸收,溫度由50℃降為35℃。

(2)熱力管網系統。煙氣深度余熱利用系統熱網水側和聯合循環機組熱網站串聯設計。自廠外的50℃熱網回水首先進入煙氣深度余熱利用系統的余熱利用熱泵機組,吸熱升溫至約80℃后引至聯合循環機組熱網站繼續加熱,加熱至120℃后對外供出。

煙氣深度余熱利用系統熱網水側設置有旁路,即煙氣深度余熱利用系統若發生故障,也不會影響聯合循環機組熱網系統的正常運行。

經煙氣深度余熱利用系統,熱網水側壓降不大,不需設置熱網循環水升壓泵。

(3)余熱水系統。余熱循環水在塔內與煙氣直接接觸換熱之后溫度升高,從塔底排出進入中介水箱,在中介水箱經過加藥處理,通過中介水泵加壓打入熱泵機組。進入熱泵機組換熱后重新進入噴淋塔完成換熱循環。循環過程中,煙氣自脫硫塔出來之后已經是飽和態,進入噴淋塔與循環水換熱后溫度降低,其中所含的水蒸汽會部分冷凝析出進入循環水,所以整個循環過程水量會不斷增加。因此在中介水箱處設置溢流管道,將新增的水量從循環中排出進入脫硫系統,作為原脫硫系統工藝水補水,減少脫硫工藝用水量。

(4)煙氣冷凝水系統。煙氣冷凝水通過余熱系統配備有全自動加藥裝置處理,對煙氣凝水處理,并達到國家排放標準。同時由于回收處理后的凝水品質較高,可用于脫硫塔補水。

燃氣熱水鍋爐余熱深度利用系統,有大量的冷凝水生成。由于煙氣中含有SO2和NOx,這些氣體溶解在冷凝水中,使水呈酸性,PH值在3-4之間。水質報告在附件。

水污染物排放標準要求,廢水的排放PH值在6-9之間,因此,需對煙氣冷凝水進行加堿中和處理,確保廢水排放滿足環保要求。

(5)煙氣再熱系統。經噴淋降溫后的飽和煙氣溫度在30℃左右,如果直接從煙囪排放還會有一定的白色煙羽拖尾現象。在煙囪上增加一臺再熱器,引出一部分80℃的供暖水對煙氣進行加熱,使煙氣溫度提高至不飽和狀態,再經由煙囪排出,可消除視覺“白煙”現象。

實施效果

采用上述余熱回收技術,能夠將濕煙氣溫度由脫硫塔出口的45℃～55℃降低至30～40℃左右,充分回收煙氣中的熱量,回收熱量用于加熱工藝需的熱水;同時回收煙氣中的冷凝水,作為脫硫塔補水利用,減少濕法脫硫工藝系統補水量;而且通過對排煙進行再次洗滌處理,減少約55%以上的SO2排放,減少約9%以上的NOx排放,減少約10%顆粒物排放。從而同時達到節能、節水、減排多重效果。

煙氣直接噴淋降溫余熱回收技術特點:

(1)回收余熱的同時減少污染物排放濃度,回收大量水分,實現節能,節水,減排多重功效。

(2)自動對中間循環水進行水處理,有效避免對設備產生腐蝕。

(3)煙氣余熱深度回收,增加燃料利用效率,減少燃料消耗,降低成本提高經濟效益。

(4)冷凝水經水處理后可以回收利用或直接作為濕法脫硫的補水,減少了煙氣排放中水蒸汽的含量,避免了冒“白煙”現象。

(5)采用直接接觸式換熱器可以完美替代間壁式翅片管式換熱器,換熱效率高,解決間壁式換熱器在應用過程中的諸多不利問題。