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脱硫烟塔合一技术介绍.

脱硫烟塔合一技术介绍
从上个世纪八十年代初期开始,以德国为代表的一些发达国家开始尝试利用冷却塔排放湿法脱硫后的烟气,目的是节省较大的烟气再热器的投资和提高烟气排放的扩散效果,经过二十年的发展,到目前为止,全世界大概已经有三十多台机组采用了这种技术。

烟气通过冷却塔排放,是将烟气用烟气管道送入塔内配水装置的上方集中排放。

这对冷却塔带来了两个方面的影响,一方面,烟气排入会使配水装置上方的气体流量增加,流速有所增加,带来额外的流动阻力,但冷却塔内烟气的流速很低,一般都在1.0m/s左右,即使流速增加30%,带来额外的流动阻力增加也非常有限,与冷却塔的其他阻力(人字柱、进风口、淋水装置、淋水、出口等阻力)相比,还是较小的。

考虑这部分额外的流动阻力增加和烟气管道带来的局部阻力,将冷却塔的总阻力系数增加3。

另一方面,烟气排入冷却塔与配水装置上方的湿空气发生混合换热现象,改变了塔内气体的密度。

锅炉在设计工况运行时,吸收塔出口烟气温度范围为43-50℃(主要决定于吸收塔入口烟气温度),考虑到烟道长度和环境温度变化带来的温度降低,进入冷却塔的烟气温度为36-43℃。

以下是就烟塔合一时可能遇到的问题进行探讨:
一、烟气能否从烟塔顺利排出
烟气能否从烟塔顺利排出,根本是看烟塔内填料上方混合气体的密度是否比环境空气的密度低。

这两个密度差越大,通风量越大,混合气体的热浮力越大,烟气从烟塔排放的扩散效果就越好。

在烟塔运行的绝大多数时间里,烟塔内填料上方混合气体的密度都比环境空气的密度低,烟气都会顺利排放。

当夏季环境温度达到38℃,烟气温度只有为40℃时,烟气仍然可以通过烟塔顺利排出。

但我们必须保证在机组运行的任何情况下,烟塔都能顺利排烟,就必须考虑到烟塔运行的极端情况。

对烟塔来说,最极端恶劣的烟气排放工况就是:环境温度为极热(42℃),并且烟塔不通循环水。

这时如果使烟气顺利排放,烟气温度必须达到52.5℃以上。

环境温度为38℃,并且烟塔不进循环水时,使烟气顺利排放的最低烟气温度为48℃。

但从吸收塔的热力计算可知,吸收塔出口的烟气温度变化范围有限,一般在43-50℃之间,从吸收塔出口到冷去塔出口还有一定的温度损失,为使烟气在极端工况时也能顺利从冷却塔排出,必须考虑设有对净烟气进行加热的措施。

最简单实用的办法就是用一部分烟气走脱硫旁路的办法应付这种极端情况。

二、烟气通过冷却塔排放后,对冷却塔冷却效率影响
判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,在冷却塔的设计温度(干球温度25.8℃——意味着夏季最热三个月的平均温度有90%的时间低于此温度)下,在烟气温度为43℃(考虑克服附加阻力带来的负面影响,提高1℃烟气温度,从42℃提高到43℃)时,夏季有90%的时间都不会产生负面的影响,相对于全年(假设其它月份的温度最高温度都没有超过25.8℃),就是有97.5%的时间不产生负面影响,也就意味着在全年有97.5%的时间里,烟气通过冷却塔排放都会使循环水温降比同工况运行的旧塔大或相等,使机组总体热效率向好。

当然这种估算偏乐观,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℃。

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。

三、烟气温度对烟塔冷却效率和的烟气扩散效果的影响
从上面的分析可以看出:进入冷却塔的烟气温度对机组的经济性和安全性都至关重要,温度越高越好。

但吸收塔出口的烟气温度相对固定,一般在43-50℃之间,应该在系统布置和烟道保温方面想办法,尽量提高排入烟塔的烟气温度,从而提高机组的经济性、烟气排放的安全性和扩散效果。

四、对机组运行的经济性影响
从前面的分析又可知,当进入烟塔的烟气温度为43℃以上时,全年至少有90%的时间,烟塔的冷却效果都比旧塔好。

冬季烟气温度如果为30℃时,温降提高0.33℃, 如果假设烟塔循环水温降全年平均提高0.1℃。

一般300MW的机组,循环水温降增加1℃,可以降低煤耗2-2.5克, 相当于降低燃煤0.7%左右。

五、对循环水系统的影响。

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