濕式靜電除塵器是理想的終端除塵器
濕式靜電除塵器是理想的終端除塵器
水在自然界中呈現三種狀態(tài):固態(tài)冰、雪,液態(tài)水、霧;氣態(tài)水蒸汽。水吸熱后會(huì )蒸發(fā)相變?yōu)樗羝M(jìn)入大氣,大氣中的水蒸汽含量達到一定程度會(huì )飽和達到含濕量的最大值,飽和后的大氣遇冷降溫就會(huì )再相變?yōu)殪F、雨、雪、冰雹等,自然界水變蒸汽、蒸汽冷凝成水是一個(gè)可逆過(guò)程,有其自身規律和平衡,我國最濕月份室外平均大氣濕度為12g/kg(~15g/Nm3),西北部大氣濕度低屬于干燥區域,東南部屬于高濕區域。
燃煤鍋爐濕法脫硫系統排煙帶出的水分,以300MW機組為例,脫硫系統的水平衡如圖1所示 ,脫硫系統每小時(shí)消耗水120m3/h,包括原煙氣帶水分71.8 m3/h、脫硫增加40m3/h,年耗水量~100萬(wàn)噸。按照燃燒噸煤放散煙氣10000Nm3/t、濕煙氣所含水分112g/Nm3估算,每燃燒1噸煤濕煙氣帶走水份1噸,主要包括煤中原始含水、脫硫補充水,2014年全國消耗煤36-37億噸,燃煤煙氣帶入大氣的水份高達三十多億噸。
濕煙氣冷凝除濕脫白技術(shù)與升溫除濕技術(shù)雖然溫差變化接近,但冷凝所需的冷量卻是升溫所需熱量的近6倍,主要是濕煙氣中所含水蒸汽的冷凝潛熱。同樣冷凝除濕從技術(shù)層面是沒(méi)有問(wèn)題的,并且有多種不同冷凝工藝可供選用,關(guān)鍵也是投資多少、是否經(jīng)濟。研究表明,要使冷凝除濕脫白技術(shù)經(jīng)濟可行,首先必須解決大量廉價(jià)冷源,二是低溫余熱和冷凝水必須得到充分利用,三是換熱器的選擇需要合理實(shí)用,分別討論如下:
低溫余熱的用途:電廠(chǎng)、鋼廠(chǎng)等低溫熱源的熱量一定是富裕的,應該優(yōu)先內部利用,但也必須考慮外供社區民用,比如洗浴、醫院、學(xué)校、酒店、人工游泳池和景觀(guān)等民用熱水是一年四季都需要,但相比余熱量,需求量遠遠不足,而北方民用采暖和南方夏季空調等季節性需求量巨大,而且所需能量品質(zhì)也低,是低溫余熱比較適合的用途,采用120°C~20°C大溫差供熱輸送距離達到100km也比燃煤成本低,而與燃氣供熱比可以輸送300km。余熱需求不均衡可以通過(guò)ORC、CO2等低溫余熱發(fā)電平衡。
低溫冷卻的方式:如前所述,對于90°C以下的低溫濕煙氣,所含余熱量大部分是水蒸汽的冷凝潛熱,冷卻方式可以比較選擇:直接膨脹式熱泵蒸發(fā)器、低溫空調冷水間接水水換熱和/或噴淋冷卻,需要結合用戶(hù)的冷源種類(lèi)和余熱用途綜合優(yōu)化選擇。
與濕式靜電除塵器的配合使用:濕式靜電除塵器是凈化濕煙氣的理想終端除塵器,還是頂級除霧器,可以確保實(shí)現超低近零排放,但目前設置在脫硫塔機箱除霧器后部,入口煙氣溫度在~50oC,設備造價(jià)浪費,因為大約20%的電場(chǎng)面積是用于處理水蒸汽,水蒸汽冷凝液PH值1-3產(chǎn)生低溫腐蝕是造價(jià)高的主要原因,而且是否能長(cháng)期穩定運行也有疑問(wèn)。將冷凝冷卻布置在濕電前對濕煙氣進(jìn)行預處理可以解決許多問(wèn)題,甚至有可能不用濕電也能實(shí)現超低排放和除濕脫白,煙囪也不再需要防腐。