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[行业技术文章]火电厂用冷却塔替代*囱的探讨

更新:2013-04-25

摘 要 持久以来,*囱成为火电厂必不成少的重要举措措施。近年来,随着脱硫脱硝技术的运用,使处置后的*气温度和*气成份与曩昔相比发生了变化。能否在适当条件下用冷却塔替换*囱(将*气经由过程冷却塔排放)呢?经由过程对塔内气体流开工况的变化分析,和对湿法脱硫后的*气从*囱排放分析和*气中残余二氧化硫和飞灰对轮回冷却水污染分析,后得出结论:若*气采用了高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处置,可以设置低矮的事故*囱,不再建设性*囱,从而下降造价和运行费用。

  随着社会生产力的成长和人们生活的提高,人们对情况越来越关注,对火电厂也提出了更高的环保要求。越来越多的电厂将视其煤情况和环保要求对*气进行脱硫处置,甚至于进行脱硝处置。在某些采用石灰石湿法脱硫(以下简称FGD)的系统中,经脱硫后的*温约50 ℃,若不加热则可能带来*囱排放坚苦。能否在采用自然透风冷却塔的电厂,将处置后的*气经由过程冷却塔排放?本文试图对该问题做一些分析和探讨。

1 技术方案

  对于采用了冷却水再轮回的火电厂,若其*气进行了脱硫脱硝处置(或只是脱硫处置),在正常运行工况下,*气经过二氧化硫吸收塔处置,进进自然透风冷却塔,在配水装配之上平均排放,经由过程冷却塔排进年夜气。同时,凭据二氧化硫吸收塔的靠得住性和事故率年夜小,可以设置旁路*道,经由过程事故*囱排放。

2 技术经济分析

2.1 塔内气体流开工况的变化分析

  与常规做法分歧,*气欠亨过*囱排放,而被送至自然透风冷却塔。在塔内,*气从配水装配上方平均排放,与冷却水不接触。由于*气温度约50 ℃,高于塔内湿空气温度,发生混和换热现象,混和的成效,改变了塔内气体流开工况。

2.1.1 *气进进对热浮力的影响

  塔内气体向动的原动力是湿空气(或湿空气与*气的混和物)发生的热浮力(也称抽力),热浮力克服流动阻力而使气体流动。热浮力为Z=he.Δρ.g,式中  he——冷却塔有用高度;
    Δρ——塔外空气密度ρk与塔内气体密度ρm之差。
  下面,以某300 MW机组为例,做简要计较:
  已知f=10%的气象条件为θ1=25 ℃,Ψ1=78%,pamb=99.235 kPa,查有关图表或用公式计较出塔外空气密度ρk=1.152 kg/m3。

  一般情况,塔内空气密度 ρm≈0.98 ρk=1.129 kg/m3,在尺度年夜气压下,0 ℃时,*气凭据经验,一般煤ρoy≈1.34 kg/Nm3。

  经湿法脱硫后的*温ty=50 ℃,斟酌*气x≈1%,水蒸气ρos=0.804 kg/Nm3,则可计较出进进冷却塔的*气密度

  显然,进进冷却塔的*气密度低于塔内气体的密度,对冷却塔的热浮力发生正面影响。

2.1.2 *气进进对塔内气体流速的影响

  已知列举的300 MW机组,冷却塔淋水面积Am=6 500 m2,塔内气体流速vm=1.07 m/s,计较出塔内气体流Qm==6 955 m3/s;再计较出排*温度140 ℃时,排*约1 800 000 m3/h(折合500 m3/s)。换算为脱硫后50 ℃的*气(疏忽除往的SO2气体,增加的水蒸气按经验为10%):

  进进塔内的*气占塔内气体的容积份额:

  显然,进进冷却塔的*气所占容积份额小,对塔内气体流速影响甚微。

2.1.3 *气的进进对塔内阻力的影响

  凭据塔内阻力公式Δp=ξ(ρm vm)/(2),阻力系数ξ主要在于配水装配,而*气在配水装配以上进进,对配水装配区间段阻力不发生影响。是以,对总阻力的影响甚微,在工程上亦可以疏忽不计。

  从以上分析可获得以下结论:*气能够经由过程双曲线自然透风冷却塔顺遂排放。

2.2 湿法脱硫后的*气从*囱排放存在着坚苦

  *气经石灰石(湿法)脱硫后,*温一般在50 ℃左右。由上例知,50 ℃的*气与室外空气密度差甚小,再斟酌到*囱壁散热致使*气温降,*囱非双曲线形,其流动特征不及冷却塔,加上天气变化的影响,可见,经脱硫后50 ℃的*气经由过程*囱排放存在着坚苦。否则,不能不对50 ℃的*气进行加热,这样,势必致使系统复杂,初投资及运行费用增加。

2.3 *气经由过程冷却塔排放对情况的影响

  据国外研究机构的研究功效讲明,经由过程冷却塔排放的*气,其抬升高度能知足环保要求,在此不再详述。

2.4 *气中残余二氧化硫和飞灰不会对轮回冷却水造成污染

  经脱硫和高效除尘后,*气中残余二氧化硫和飞灰含低,二氧化硫(包括三氧化硫)露点温度响应下降,在塔内结露的可能性小。加上二氧化硫吸收塔和冷却塔均有除水装配,塔内气体带水滴(雾)少,*气中飞灰不容易与水滴(雾)连系而沾附在塔内壁。是以,*气中残余二氧化硫和飞灰不会对冷却塔和轮回冷却水发生污染。在现实工程运用前,还可以经由过程实验获取数据并进行分析。

2.5 投资勤俭分析

  采用*气经由过程冷却塔排放方案后,凭据二氧化硫吸收塔装备及运行靠得住性情况,可以凭据环保和技术要求另设置简略单纯低矮的事故旁路*囱。是以,可以勤俭性*囱的投资。同时,*气不需再加热,系统简单,运行费用和初投资也可下降。

2.6 使用条件限制

  该方案在工程运用中遭到以下条件限制:

  a)必需在采用了冷却水再轮回和自然透风冷却塔的火电厂方可运用;

  b)必需对*气进行高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处置;

  c)在总平面安插上,冷却塔的位置与炉后脱硫塔相距不远。

3 工程运用实践

  据悉,国外也在这方面进行着索求和实验,效果尚使人满意。

4 竣事语

  在采用冷却水再轮回和自然透风冷却塔的火电厂,对*气采用了高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处置后,在技术、经济、平安比力的条件下,可以斟酌*气经由过程冷却塔排放。并视脱硫塔靠得住性情况和事故率年夜小,设置低矮的事故*囱,不再建设性*囱,从而下降造价和运行费用。