摘要：北方缺水地区燃用褐煤火电厂通过采用炉后烟气提水技术，能实现零水耗脱硫，使项目百万千瓦外补水指标小于0.03立方米/秒。
关键词：褐煤 烟气提水 零水耗脱硫
1.前言
某北方缺水地区燃用褐煤火电厂规划建设2×660MW超超临界机组，由于项目处于水资源匮乏、生态环境脆弱地区，当地政府规定了“百万千瓦外补水指标不高于0.03立方米/秒”的要求，该项目经过比对蒸汽滚筒式干燥褐煤提水工艺与炉后烟气提水工艺，最终采用了后者，结合全厂水平衡测算在满足机组外补水指标为0.029m3/s•GW时，两台机组THA工况设计回收水量78.8t/h，能满足脱硫系统耗水量。
2.方案比选
2.1蒸汽滚筒式干燥褐煤提水工艺
该项目在可研阶段采用了蒸汽滚筒式干燥褐煤提水工艺。工艺流程为：采用汽轮机五段抽汽通过滚筒式干燥机对约30%原煤（全水分39.5%）进行预干燥，壳侧为蒸汽/凝结水，管侧为粒度＜6.3mm的原煤，凝结水直接返回热力系统回用，原煤中蒸发出来的水分经机械通风冷却塔间接空冷系统进行冷凝回收；预干燥系统集中布置在锅炉房外，预干燥后的煤（全水分12%）采用氮气惰化，经密闭埋刮板机输送至独立煤仓，与未经过干燥的70%原煤同时落入中速磨煤机，经碾磨后进入锅炉。
蒸汽滚筒式干燥褐煤提水技术方案的缺点是预干燥后的褐煤在输送和储存环节存在火灾隐患。
2.2混合式换热器炉后烟气提水工艺
在电厂脱硫吸收塔后布置换热器可以降低烟气温度，达到节水甚至能回收水的目的。可以采用的工艺有两种，分别是布置安装表面式换热器和混合式换热器。
国内某环保公司在600MW亚临界空冷机组上完成了脱硫塔后尾部提水试验工作，具体试验内容如下：
在脱硫吸收塔后设置冷却凝结塔，吸收塔排出的净烟气进入冷却凝结塔，经过其专利技术--“旋流耦合”技术的湍流器层与喷淋下来的40℃冷却循环水进行剧烈的汽水混合，实现换热降温冷凝，冷凝生成的细小雾滴被冷却循环水和塔出口的除尘器层捕获，极少部分随烟气排放。
冷却循环水在冷却凝结塔内旋湍流器层与饱和气换热后被加热至45℃，同时将吸收塔出口的净烟气中夹带的少量灰尘再次洗涤脱除。冷却凝结塔内的45℃冷却循环水被泵送至空气冷却器冷却至40℃后，重新返回冷却凝结塔喷淋使用。部分冷却塔凝结水排入脱硫系统作为工艺水补水和除雾器冲洗水。
由于使用了旋流耦合专利技术，湍流器拥有良好的气液接触效果，也保证了夹带的灰尘和石膏液滴的洗涤捕悉，可将最终的灰尘排放量控制在1mg/Nm3(标态干基6%氧)。同时对净烟气中少量的SO2起到溶解，有助于降低出口冷凝烟气的SO2浓度，使脱硫系统的脱硫效率和系统稳定性更高。
2.3表面式换热器炉后烟气提水工艺
表面式烟气提水换热器布置于脱硫吸收塔出口和烟囱烟道进口之间，脱硫吸收塔后的净烟气经表面式提水换热器冷却后进入烟囱，排入大气。净烟气在冷却降温过程部分湿饱和蒸汽将凝结成水，凝结水在烟气提水换热器底部的集水槽中不断聚集，并通过管道自流至凝结水收集箱。烟气凝结水收集箱中的凝结水再通过提升泵输送至脱硫系统经加药处理后作为补充水。为了满足多种工况下脱硫补充水的稳定供应，可以在凝结水收集箱附近增设调节水池作为缓冲，用于储存收集的凝结水。
烟气提水换热器将烟气中的热量带入系统闭式循环水系统中（使用除盐水作为换热介质），然后通过机械通风间接空冷系统对闭式循环水进行冷却降温。
烟气提水换热器布置示意图1如下：
图1 烟气提水换热器布置示意图
西安交通大学与某燃煤电厂研究表明，在高水分褐煤机组脱硫系统中，通过合理控制调整运行参数，可回收烟气中40%的水分。对于1000MW锅炉，烟气温度由55℃降到40℃，每小时可回收约150吨水。对于600MW锅炉，烟气温度降低5℃，每小时可回收约65吨水。烟气温度降低10℃，每小时可回收约92吨水。基本能满足脱硫耗水量，具备了脱硫零水耗的条件。此外，如果系统装有湿式静电除尘器，则烟气温度降低还能提高湿式静电除尘器效率。
4.结论
1）在严重缺水地区，采用炉后烟气提水工艺可实现高度节水。该项目使用表面式换热器烟气提水工艺后，百万千瓦外补水指标能小于0.03立方米/秒。
2）炉后烟气提水换热器投运过程中，可进一步降低机组出口尘排放浓度和SO2浓度。
3）由于机组已达到超低排放，烟气凝结水除了pH显酸性外，水质非常好，可作为制备除盐水的原水。
参考文献：
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【2】熊英莹 火电厂锅炉烟气深度凝水及微细颗粒物脱除研究，西安交通大学，2015，博士学位论文库
【3】熊英莹 谭厚章等， 火电厂烟气潜热和凝结水回收的试验研究，热力发电，2015，6
论文作者:赵健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
标签：烟气论文; 凝结水论文; 换热器论文; 提水论文; 褐煤论文; 吸收塔论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第23期论文;