烟塔合一技术在大唐哈尔滨第一热电厂工程中的应用
摘要: 介绍了“烟塔合一”技术在大唐哈尔滨第一热电厂的应用情况。阐述了“烟塔合一”技术用于大唐哈尔滨第一热电厂的优势,详细讨论了采用“烟塔合一”对烟气的排放、冷却塔冷却效率,以及循环水质几项指标的影响,提出了应对措施。
关键词: 烟塔合一,经济,环保
由黑龙江省电力勘察设计研究院设计的大唐哈尔滨第一热电厂项目,在黑龙江省首次采用" 烟塔合一"先进技术,将烟囱和冷却塔合二为一, 取消独立烟囱,同步建设脱硫装置,采用湿法烟气脱硫工艺,利用冷却塔排放烟气,将锅炉烟气经除尘脱硫后由自然通风冷却塔排放到大气中,冷却塔既有原有的散热功能,又替代烟囱排放脱硫后的洁净烟气,这样可充分利用冷却塔内巨大的热空气能量,对脱硫后通过烟囱排放的湿烟气进行抬升并排放,从而提高周边环境质量,提高能源利用率。
1 大唐哈尔滨第一热电厂工程概况
大唐哈尔滨第一热电厂2 ×300 MW 新建工程,由大唐黑龙江发电有限公司和黑龙江省电力开发公司合资建设,其中大唐黑龙江发电有限公司投资60% ,黑龙江省电力开发公司投资40%。工程建设规模:工程规划容量4 ×300 MW,工程分期实施,一期建设规模为2 ×300 MW 供热机组,厂址位于哈尔滨市区、松花江南岸、程家岗地区。
2 采用烟塔合一技术的依据
大唐哈尔滨第一热电厂2 ×300MW工程,冷却塔高105 m,底部直径为77 m, 出口直径为 46. 8 m,塔内玻璃钢烟道水平段长48 m,垂直段长 7. 8 m,直径5. 1 m,重量61 t。烟塔的基本结构包括烟塔本体、烟道、塔芯填料等。烟塔构件包括: 塔壳、壳支柱、环基、桩基、进水管道、塔内竖井管道、布水槽、冷却水池、冷却水出口等。采用烟塔合一,主要基于以下因素:一是由于采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,烟气经石灰石(湿法)脱硫后,烟温一般在50 ℃左右, 50 ℃的烟气与室外空气密度差较小,烟囱壁散热导致的烟气温降(烟囱非双曲线形) ,其流动特性不及冷却塔,加上气候变化的影响,致使经脱硫后50 ℃的烟气很难通过烟囱排放。若采用烟囱排放须增加回转式GGH,对烟气进行加热,温度达到S02的露点温度(72 ℃) 以上,这样会导致系统复杂,初投资及运行费用增加,冷却塔具有一定高度,比烟囱的表面积大许多,而且采用冷却塔排烟则无须对烟气进行加热, 不用GGH,还可以合并锅炉引风机和脱硫增压风机,降低电厂建设费用,有利于降低发电成本。二是由于该项目厂址位于哈尔滨市区,距太平国际机场约为17 km,处于航线净空区范围内,对附近构筑物的高度有限制,采用烟塔合一技术可有效避开航空影响。三是冷却塔采用抗腐蚀的玻璃钢材料,无需采用额外的防腐措施。四是充分利用冷却塔的巨大能量,对除尘、脱硫后的湿烟气进行有效抬升,促进净烟气中未脱除污染物的扩散,降低其落地浓度,进而提高排烟效率,减少环境污染。
3 采用烟塔合一技术利于烟气的排放
从环保角度来看,冷却塔排烟和烟囱排烟的根本区别在于:
a. 烟气或烟气混合物的温度不同。
b. 混合物的排出速度不同。
c. 混合处的初始浓度不同。
从图1可以看出烟塔合一技术与传统烟囱排烟有较大的不同。
 |
从塔中排放出的净化烟气温度约50 ℃,高于塔内湿空气温度,发生混合换热现象,混合后的结果改变了塔内气体流动工况。由于进入塔内的烟气密度低于塔内空气的密度,对冷却塔内空气的热浮力产生正面影响。此外,进入冷却塔的烟气很少,其体积只占冷却塔空气体积的10%以下。故烟气能够通过自然冷却塔顺利排放。烟气的排入对塔内空气的抬升和速度等影响起到了正面作用。在相同条件下,湿烟气的抬升也高于干烟气。
冷却塔的烟气量是烟囱排烟烟气量的10倍左右,热释放率很大。电厂烟气具有较高的能量和较大的浮力时,就可以比较容易的穿过逆温层, 如果烟气全部都穿透了逆温层,它就不再返回下部,不会对地面造成污染。由于烟塔合一技术排放的混合烟气含有大量的水蒸气,水蒸气中的热量大于空中烟气漂走带的热量,具有较大的浮力, 上下层交换就能够进行,所以冷却塔排烟优于烟囱排烟。
4 采用烟塔合一技术,提高冷却塔冷却效率
辨别烟气通过冷却塔排烟对冷却塔冷却效率影响的依据是:烟气密度是否低于填料上方空气的密度。当烟气密度比填料上方空气的密度低时,烟气的排入会使冷却塔填料上面的混合气体的密度比原来填料上方的空气密度低,从而增大了塔内外气体的密度差,导致冷却塔的通风量增加,冷却效率提高;反之则会使冷却效率降低。烟气密度与填料上方空气密度的差距越大, 冷却效率提高的幅度越大;填料上方的空气密度受环境温度、循环水量、循环水进水温度的影响,其中,环境温度的影响最大,保守估计,烟塔全年应该有 90%以上的时间都会比相同条件下的旧冷却塔效率高。但烟气温度降低时,使烟塔热效率向好的时间将有所缩短。环境温度提高时,对烟塔冷却效率起正面影响的临界烟气温度也将提高,环境温度为38 ℃时,这个临界温度大约为51～52 ℃。进入冷却塔的烟气温度越高冷却塔的冷却效果越好。不难理解,当烟气的排入对冷却塔的冷却效率起正面影响时,烟气量降低(锅炉降负荷)会削弱冷却效率,而当烟气的排入对冷却的塔冷却效率起负面影响时,烟气量降低(锅炉降负荷)会提高冷却效果,在炎热的夏季,就可以通过降低锅炉负荷的方法提高烟塔的冷却效率和扩散效果。
5 采用烟塔合一技术须对循环水质进行相关处理
烟气进入冷却塔排放,烟气在上升过程中接触冷的湿饱和空气,烟气中的一部分水蒸汽也会遇冷凝结成雾滴,一些会在冷却塔壁面形成大液滴落入冷却塔水池,进入循环水系统,烟气中的可溶性气体和固体颗粒也会随之进入循环水系统,这也会造成循环水杂质和盐类浓度的增加。进入冷却塔的污染物主要有: 粉尘、SO2、SO3、HCl、 HF、NOx、CaSO3、CaSO4、MgSO3、MgSO4 等,这些污染物除了NOx微溶于水外,其余气体、液滴和固体颗粒都可能进入循环水,但进入的量很难确定,也应该受到烟气和空气的温度的影响以及排烟口的高度和排烟烟速的影响,必须通过试验研究加以确定。这些物质进入循环水会带来两方面的影响,一是酸性气体溶解在水中,导致pH 下降;二是循环水的杂质和盐类浓度升高。这两种作用都是累计和持续作用的, 如不采取措施, 将导致循环水质的持续恶化。为防止循环水系统的结垢和对冷凝器管的腐蚀,循环水的pH值需要控制在8. 0～8. 3左右,也是在这个pH值的环境下,向循环水中添加阻垢剂、防腐剂和水稳剂才能正常工作,所以必须密切监视pH值的变化,向循环水中加入碱性物质稳定pH值;另外,循环水中的杂质和盐类浓度增加,也会增加冷凝器结垢、腐蚀的机会,威胁机组的生产运行,也要采取措施, 维持循环水现有的固体和盐类浓度在允许的范围内,对循环水质进行控制。最简单的办法是增大排污水量和补水量来保持盐类浓度和pH值,但这种方法不仅受水源来水量的限制,严重浪费水资源,而且调节缓慢被动。另一种方法就是对循环水进行除盐处理和pH值调节。
6 结束语
烟塔合一技术在城市规划和环境改善方面具有明显的优势,它可充分利用冷却塔的巨大能量, 对除尘、脱硫后的湿烟气进行有效抬升,促进净烟气中未脱除污染物的扩散,降低其落地浓度。机组不必再建设烟囱及脱硫系统的烟气加热装置 GGH。这样不仅可缓解城市建设用地紧张和建筑物限高等问题,并且可以显著改善城市周边电厂建设同城市整体规划的适应性和灵活度,有利于缩小热源、电源与负荷中心间的距离,提高电厂的经济性并有利于城市供热、供电的可靠性。因此, 烟塔合一技术有着巨大的发展前景。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
