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活性炭吸附脱附装置

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烟气脱白

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烟气脱白

  • 详细介绍

国外目 前没有明确的针对白色烟羽治理的法律、法规或规范,仅有德国、日本等 对排烟温度有所要求。

20世纪80 年代,德国《大型燃烧设备法》中规定,烟囱出 口烟气温度不得低于72 ℃,因此采用气气换热( GGH) 技术控制排烟温度。德国加入欧盟以后,从2002年开始采用欧盟标准,不再限制排烟温度。

美国一些电厂考虑到FGD不设置GGH可能会 因烟温过低对周围环境产生不利影响,采用了 在烟囱底部安装燃烧洁净燃料的燃烧器,此方法 可以在气象条件不利于扩散时,对脱硫 后的烟气进行临时加热。

自20世纪80年代开始,日本从 自身地理位置和国情出发,为了增 强烟气的扩散能力并减轻烟气排放对本土的污染,电厂一般采用GGH或MGGH 技术来提高排烟温度。

目前,国内已 相继有关于燃煤电厂烟羽治理的地方性文件出台。上海市、天津市 及河北省出台消除有色烟羽政策后,国内其它省份、大型发 电集团也正在积极开展消除有色烟羽的技术方案论证。可以预见未来几年,全国电力行业及钢铁、焦化、玻璃等 环保重点行业将全面开展有色烟羽治理。

2016年1月,上海市发布《燃煤电 厂大气污染物排放标准》,要求消 除石膏雨和白色烟羽。

2017年8月,浙江省发布《燃煤电 厂大气污染物排放标准》,要求燃煤发电锅炉(浙江省 要求位于城市主城区及环境空气敏感区的燃煤发电锅炉)应采取 烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象。

2018年2月,天津市 环境保护局发布了《火电厂 大气污染物排放标准》(征求意见稿)。要求新 建电厂燃煤发电锅炉和现有火电厂燃煤发电锅炉在2019年7月前采 取相应技术降低烟气排放温度和含湿量。

2018年2月,河北省发布《河北省 燃煤电厂深度治理三年作战计划》和《河北省 燃煤电厂深度减排攻坚方案》,要求到2020年,全省电 厂燃煤锅炉烟气全部消除白烟。

截止2019年2月,国内各 省发布的脱白政策汇总如下。

表1-1 白色烟 羽治理政策要求整理

地区

燃料和热能

监控项目

限值

备注


转化设施类型


非采暖季(4月至10月)

采暖季(11月至次年3月)



天津地区

燃煤锅炉,钢铁

烟气温度(℃)

48

45

烟囱或烟道


烟气含湿量(%)

9.5

8.5


唐山地区

燃煤锅炉

烟气温度(℃)

48

45

烟囱或烟道


烟气含湿量(%)

10.2

9.5


钢铁

烟气温度

下降8%

下降15%

烟囱或烟道


烟气含湿量

下降15%

下降30%


邯郸地区

燃煤锅炉,钢铁

冷凝(℃)

2/48

5/45

烟气水分回收率30~50%


再热(℃)

54

60


石家庄地区

燃煤锅炉

烟气温度(℃)

48

45

烟囱或烟道


钢铁

烟气温度

下降8%

下降15%


临汾地区

 

 

90

90

燃煤锅炉,钢铁

冷凝(℃)

48

45

烟囱或烟道


运城地区

燃煤锅炉,钢铁

冷凝(℃)

48

45

烟囱或烟道


晋城地区

燃煤锅炉,钢铁

冷凝(℃)

48

45

烟囱或烟道


河南省级

燃煤发电锅炉

烟气含湿量

下降15%

下降30%

烟气水分回收率30~50%


安徽省级

燃煤发电锅炉

烟气含湿量

下降15%

下降30%

烟气水分回收率30~50%


江西省级

在确保 全省电力安全稳定供应的前提下,统筹推 进现役燃煤机组超低排放改造,实施电 厂有色烟雨治理。


广东省级

组织开展高架源烟囱(烟囱高度45米以上),消除白烟治理行动。


河北省级

实施石 膏羽和有色烟雨治理,新建(含搬迁)钢铁焦 化燃煤电厂要同步开展。到2020年全部完成。


上海全市

燃煤发电锅炉

冷凝再热(℃)

54

56

烟囱或烟道


直接加热(℃)

75

78


浙江全省

燃煤发电锅炉

冷凝再热(℃)

54

56

烟囱或烟道


直接加热(℃)

75

78


徐州地区

燃煤锅炉

冷凝(℃)

47

45

烟囱或烟道


烟气含湿量(%)

10.4

9.5


泰州地区

2020年6月底前 实现生活垃圾焚烧行业达标排放,燃气机 组实施深度脱氮,燃煤机 组实施烟羽水汽回收脱白工程


镇江地区

拟对全 市燃煤电厂烟气排放开展硫酸盐减排、石膏雨、有色烟羽深度治理“脱白”工作


连云港地区

火电、钢铁、平板玻璃企业以及65蒸吨/小时及 以上的燃煤锅炉实施烟气脱白工作


南通地区

2020年6月底前 实现生活垃圾焚烧行业达标排放,沿江火 电企业机组及南通醋酸纤维有限公司、南亚塑胶有限公司2台燃煤机 组实施烟羽水汽回收脱白工程


烟气排放保证值

在水、电供应 量达到设计要求,同时进 口烟气满足处理系统装置设计参数情况下,烟气通 过该系统处理后,系统排 放的烟气成份满足以下排放要求。具体排放要求见下表:

项目

烟气温度(℃)

尘含(mg/m3)

含湿

脱白效果

烟气参数

<45

<10

<7%

无明显白烟

1. 脱白机理

湿烟羽 的形成机理如下图所示。图1中的曲 线为湿空气的饱和曲线,假设湿 烟气在烟囱出口处的状态位于A 点,而环境 空气的状态位于F 点,烟气在 离开烟囱时处于未饱和状态。湿烟气 与环境空气混合过程开始沿AB 线变化,达到B 点后烟 气变为饱和湿烟气,此后湿 空气与环境空气的混合沿着曲线BDE 变化,而多余 的水蒸汽将凝结成液态小水滴,形成湿烟羽。

 

图1湿空气的饱和曲线

2. 新型喷 淋除湿脱白技术

6.1工艺介绍

新型喷 淋除湿脱白技术是一种采用直接喷淋冷凝为基础的脱白技术。该工艺 通过直接喷淋冷凝技术,将排烟温度降低的40℃以下或更低的温度,使烟气 中的饱和水蒸气大部分得到了冷凝,并通过 换热系统将系统热量及时换出,保证出 口较低的排烟温度。同时,在喷淋冷凝的过程中,雾化喷 枪喷出的喷雾粒径与粉尘粒径相匹配,可使几微米、几十微 米的粉尘迅速凝聚长大成团,形成几百微米、几千微米的粉尘团(如下图),在喷淋 冷凝过程中可将凝聚的粉尘团洗涤进入循环槽中,多种粒 径的喷雾相互配合,具有极高的除尘效率。

 

 湿气体 的饱和含湿量与湿烟气压力和饱和温度有关,压力、饱和温 度越高含湿量就越高。湿法脱 硫后的烟气表压为几百帕的微正压,可以近 似视为恒定绝对大气压。在恒定大气压力下,湿烟气 的饱和含湿量只与饱和烟气温度相关,对于湿法脱硫、或其它 湿法烟气净化工艺,只要排 烟达到饱和状态,只需知道、测定其饱和温度,就知道 了其饱和含湿量,避免含湿量难测定、测不准。引进湿 法脱硫技术规范要求排放烟气的水滴含量小于75μg/m3,这是饱 和烟气冷凝的部分,只占烟 气总含湿量的不足1%,所为各种机械除雾器,包括湿电、旋流、声波等 都不能除饱和蒸汽,也就是不能脱白,除非组合采用直接、间接冷凝。用氟塑料、钛合金 材料的各种间接冷凝技术,首先能 冷凝的程度有限,最主要的存在投资多、占地多、阻损大、冷凝废 水处理多个问题。因此,直接喷 淋冷凝脱白必将是解决我国排烟除湿脱白的首选技术。

表2 湿烟气 的温度和饱和湿度对应关系

烟气饱和温度(℃)

饱和湿度 g/Nm3

说明

0

4.93


5

6.98


10

9.86


15

13.84


20

19.1


25

26.0

喷淋除湿脱白(冷源)

30

35.2


35

47.45

干法脱硫

40

63.27

喷淋除湿脱白

45

84.1


50

111.8


55

148.4

湿法脱硫

60

197.5


65

264.9


70

359.0


75

498.0


80

712.5


从表1可以看出,湿烟气 通过喷淋除湿脱白后的饱和含湿量从111.8g/Nm3降低到26g/Nm3以下,与大气含湿量接近,实现除湿脱白。

喷淋除 湿脱白还有一个重要作用,就是可 以将残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸、重金属 等水溶性污染成分大部分冷凝进入排水中,有助于 是实现烟气超低排放的要求

6.2工艺流程


 

6.3工艺描述

新型喷 淋除湿脱白工艺主要分为冲击喷淋洗涤系统、气体冷却系统、电除雾 器系统三个系统。

冲击喷 淋洗涤系统主要包括冲洗喷淋塔、冲击循环槽、冲击循 环泵和配套设备。冲洗喷 淋塔过雾化冷却喷淋和水冲击喷淋将经过脱硫后的烟气进行冷却,并除去 烟气中残留的部分粉尘及夹带的溶解盐。雾化喷 淋通过压缩空气加压将工艺水雾化成细小微粒,使烟气 温度迅速降低并将烟气中的小粒径粉尘进行凝聚,然后通 过冲击喷淋喷头将烟气和循环液冲击进入循环槽中,完成了 降温和除尘的过程。

气冷却 系统主要包括气体冷却塔、板式换热器、冷却循 环泵和配套设备。经过冲 击喷淋洗涤系统洗涤冷却后的烟气直接进入气冷却系统。气体冷 却塔循环泵后设置稀酸板式冷却器,用循环水间接冷却。经冷却 后的液体进入气体冷却塔液体分布槽自上往下淋洒,使烟气进一步降温、除尘,出口烟气温度降至40℃以下。产生的冷凝水,通过循 环泵出口管上设置的管线串入冲击循环槽或直接外排。

经过气 体冷却器塔后的烟气温度小于40℃,烟气进 入电除雾器系统。电除雾 器通过静电控制装置和直流高压发生装置,将交流 电变成直流电送至除雾装置中,在电晕线(阴极)和雾滴捕集极管(阳极)之间形成强大的电场,使烟气分子被电离,瞬间产 生大量的电子和正、负离子,这些电 子及离子在电场力的作用下作定向运动,构成了 捕集雾滴的媒介。同时使雾滴微粒荷电,这些荷 电的雾滴粒子在电场力的作用下,作定向运动,抵达到 捕集雾滴的阳极管上,荷电粒 子在极板上释放电子,于是雾滴被集聚,在重力 作用下沿管壁流到排入地沟,这样就 达到了净化除雾的目的。电除雾 器能较好捕集烟气中微米和亚微米级微粒,因此除雾效果较好。

6.4主要设备介绍

6.4.1冲击喷淋洗涤系统

冲击喷 淋洗涤系统采用二层喷淋,第一层 为蒸发冷却喷淋,主要作 用是将烟气进行冷却,并通过 烟气的相变凝聚将小颗粒烟尘凝聚成更容易捕捉的大颗粒。第二层 为冲击式喷淋洗涤,主要作 用是进一步冷却烟气,并通过 冲击作用将烟气冲击进入循环槽,使烟气 得到进一步的净化。

蒸发冷 却喷淋技术通过喷枪的卓越性能,在最少 压缩气体和能量的情况下,通过多级雾化原理,产生极 其细小的雾化颗粒,缩短了蒸发时间,更有效 的捕捉微细粉尘。

 

冲击式 喷淋技术是通过烟气流动和喷液动能混合叠加后的混合流体冲入一定深度的液体中,也能实 现驻波区气液的充分混合和传质,达到比动力波、湿电更好的效果,阻损只有500帕左右。气液混 合流顺喷出管道后的一定距离内,冲击进入液面中,对酸性气体吸收,有效的捕捉微细粉尘。研究表明,蓄水液 的深度和容积越大,除尘和吸收效果越好。

 

6.4.2电除雾器

(1)工作原理

电除雾 器是利用高压直流静电吸附原理,使烟气 中酸雾微小粒子和微量粉尘加速沉降于阳极管表面,酸雾、微量粉 尘汇集成液体顺壁流下,排出。将80千伏的 可调高压直流电引入器内,使悬挂 在器内的电晕极不断发射出电子,把电极 间部分气体电离成正负离子而荷电,按照同性相斥、异性相吸的原理,荷电后 的酸雾和微量粉尘颗粒各自向电极性相反的方向移动,正离子向电晕极移动,而电子 和负离子则移向沉淀阳极。分散在气体中的酸雾、粉尘等 与带负电离子相碰撞而荷电,在电场的作用下,带电的酸雾、粉尘等 沉淀于阳极管内壁上,形成液滴,靠自重流下,使烟气得到净化。

电除雾 器对各种污染物去除能力:电除雾器对酸雾、有毒重金属以及 PM10,尤其是 PM2.5的微细 粉尘有良好的脱除效果。可以使 用电除雾器来控制 SO3 酸雾,在湿法 脱硫系统后布置电除雾器可以有效地去除烟气中残存的酸雾、 PM2.5 粉尘、SO3 和汞及 氧化物等污染物。

(2)电除雾器结构

由导电玻璃钢(CFRP)正六角 形管组成蜂窝状阳极管束,电除雾 器阳极由蜂窝状的管束模块组成。结构紧凑、重量轻、体积小、耐腐蚀性强、有效沉淀面积大。

设备主体分为:阳极装置、阴极装置、冲洗装置、绝缘装置、气体分布装置、高低压 电源及温控控制装置等。

(1)阳极装置: 沉淀电 极采用集束蜂窝型,组装并粘接好后,4组蜂窝 状的管束模块组成一个整体,每组模 块安装在支撑梁上。

(2)阴极装置:由阴极大小梁、高效阴极线、重锤及固定架构成。安装简单、晃动小、电场稳定。电晕电 极为高效锯齿形极线。为保证 电晕线在沉淀管中心,且不受 气体流动的干扰引起的位移,上部固定,下部张紧。

(3)冲洗装置:安装冲 洗管及喷头冲洗阴阳极。由耐腐蚀管制成,并按冲 洗要求安装多个冲洗喷嘴,总体加 固在气室内冲洗装置支撑梁上,使喷淋 辐射面布满整个阴阳极,喷淋覆盖率达100%。

(4)上壳体设人孔二个,4个DN200视镜。中壳体设人孔二个,4个DN200视镜。下壳体 内置气体导流板,设人孔一个。

(5)导电玻 璃钢电除雾器充分考虑了阻燃性能,(阻氧指数≤32%)及导电性能(表面电阻≤100Ω,在空气 中阻燃和电火花冲击时不会有燃烧和受损。

(6)绝缘装置:设置绝缘箱,架设在平台上,每台绝 缘箱设置电加热并带温控装置,使箱内温度保持在SO3露点以上(温度),减少腐 蚀和避免爬电短路发生。

(7)高低压 电源及控制装置:采用高压恒流电源,控制简单方便可靠,并可上传到工作站。

(3)技术参数

序号

项目

单位

内容

1

设计烟气量(湿态、工况)

m3/h

100000

2

设计烟气温度

≤50

3

烟气压力

KPa

正压

4

除雾效率


≧85

5

阳极管厚度

mm

3+3

6

设计流速

m/s

~1.0

7

湿式静 电除雾器截面积

m2

27.77

8

湿式静 电除雾器集尘面积

m2


9

阳极管束直径

mm

内切圆O300mm正六边形

10

阳极管束长度

m

4.5

11

阳极管束数量

356

12

电除尘器外形尺寸

mm

□6400mm×7200mm、

13

设备压力降


≤300

14

间断喷淋水冲洗水耗

m3/min

1.0

15

间断喷淋水冲洗周期


7~10天冲洗一次,

冲洗时间10~15min

17

放电极线


铅锑合金极线

18

配套直流电源变压器


恒流源80KV/1200mA

19

配套直流电源台数


1

20

电加热器


4×4.5kw/台

21

设备用电功率

kW

~158

22

设备本体重量

t

~40

23

设计使用寿命


20年

24

湿式静 电除雾器主体材料


导电玻璃钢

25

布置支撑结构


钢结构悬挂支撑

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