10 煙氣冷卻冷凝除濕加熱消白技術(shù)-趙欽新

1、煙氣冷卻冷凝除濕再熱消白技術(shù)匯報(bào)人：趙欽新博士/教授西安交通大學(xué)山東藍(lán)想環(huán)境科技股份安徽博瑞特?zé)崮茉O(shè)備股份匯報(bào)提綱02/54一、背景與技術(shù)需求二、創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)三、示范與工程案例03/54一、背景與技術(shù)需求背景與技術(shù)需求04/541.1 消除煙羽一個(gè)日漸清晰的背景（1）煙羽術(shù)語(yǔ)化石燃料燃燒后的煙囪出口排出的飽和或近飽和的濕煙氣在煙氣擴(kuò)散過(guò)程中，與溫度較低的環(huán)境空氣接觸時(shí)，飽和或近飽和濕煙氣由于溫度降低產(chǎn)生冷凝及凝結(jié)，煙氣中形成的大量凝結(jié)水滴對(duì)光線產(chǎn)生折射、散射，從而呈現(xiàn)出白色或者灰色，稱其為“煙羽”。煙囪的濕煙羽冷卻塔水蒸氣石膏雨的痕跡背景與技術(shù)需求05/541.1 消除煙羽一個(gè)日漸清晰的背景

2、（2）霧霾術(shù)語(yǔ)霧：是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的 氣溶膠系統(tǒng)，是水汽凝結(jié)的產(chǎn)物（相對(duì)濕度大于90%）。 霾：指灰霾，是空氣中的灰塵、硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)?化合物等粒子造成的視程障礙物（相對(duì)濕度小于80%）。 霧霾：霧和霾吸附凝并物，并含有灰塵、硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)浠衔锏葰馊苣z顆粒物（相對(duì)濕度大于80%）。背景與技術(shù)需求06/541.1 消除煙羽一個(gè)日漸清晰的背景（3）濕法脫硫煙羽是霧霾重要誘因近10年間，大氣主要污染物減少了80%以上，但霧霾問(wèn)題卻越發(fā)嚴(yán)重。電力行業(yè)濕法脫硫的全面引入導(dǎo)致了鍋爐排煙含水量和溶解顆粒物的急劇增加，造成大氣中水蒸氣、硫酸鹽和硝酸鹽氣溶膠顆

3、粒物含量上升，成為霧霾產(chǎn)生的重要原因。降低排煙中的顆粒物氣溶膠，全面消除白煙勢(shì)在必行！背景與技術(shù)需求07/541.2 “消白煙”一個(gè)錯(cuò)誤的美麗（1）1992年前煙氣再熱消白R(shí)GGH/余熱/低壓抽汽背景與技術(shù)需求08/541.2 “消白煙”一個(gè)錯(cuò)誤的美麗（2）1992年后煙氣再熱消白WGGH/余熱/低壓抽汽背景與技術(shù)需求09/541.3 現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀目前已有的煙氣消白的技術(shù)路線有3條（1） 脫硫塔出口的直接加熱的煙氣再熱法簡(jiǎn)單直接高耗能（2） 脫硫塔出口的間壁或噴淋直接冷凝法直接有效高成本（3） 外置冷卻漿液脫硫塔內(nèi)強(qiáng)化噴淋冷凝簡(jiǎn)單低效高風(fēng)險(xiǎn)能耗太大成本太高能耗大成本高風(fēng)險(xiǎn)大背景與技術(shù)需求10/

4、541.4 鋼鐵行業(yè)煙氣消白高爐：產(chǎn)生高爐煤氣N255%，熱值低4000kJ/m3，用于熱風(fēng)爐和煤氣發(fā)電。焦?fàn)t：生產(chǎn)焦炭產(chǎn)生焦?fàn)t煤氣H250%，熱值高18000kJ/m3，化工原料。轉(zhuǎn)爐：利用純氧脫除碳硫等，CO60%，熱值中等9000kJ/m3。凈化不外排。 豎爐：高爐煤氣燃燒加熱鐵礦石粉和膨潤(rùn)土成球團(tuán)礦，除塵脫硫脫硝后排放。燒結(jié)機(jī)：將生石灰、焦炭、礦粉混合燒結(jié)成塊裝，除磷硫，煙氣處理后排放。背景與技術(shù)需求11/541.5 燃煤機(jī)組超低排放啟示燃煤機(jī)組超低排放PM/SO2/NOx=10/35/505/20/35超凈排放深度煙氣冷卻(SO3/Hg=5/0.005)+煙氣冷凝除濕脫污(氣溶膠和S

5、O4/NO3 /Cl /F )+加熱消白12/54二、創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)13/542.1 煙氣除濕脫污消白的機(jī)理（1）夏季易在視覺(jué)上消除白煙，冬季難以消除視覺(jué)上的白煙以西安地區(qū)為例： 夏季氣溫高，水蒸氣飽和分壓高，雖然水蒸氣平均分壓較高， 但水蒸氣容納量大； 冬季平均氣溫低，水蒸氣飽和分壓低，對(duì)煙囪排煙中的水蒸氣的容納能力極小，水蒸氣易結(jié)露析出形成白色煙羽，冬季“消白煙”難度更大。創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)14/542.1 煙氣除濕脫污消白的機(jī)理（2）霧霾從白露起，11月、12月、1月、2月是霧霾高發(fā)時(shí)段自白露起，最低氣溫開(kāi)始低于水露點(diǎn)。北方冬季原本濕度極低，但縷縷白煙向大氣中排放大量的水蒸氣，

6、超過(guò)大氣容納極限，大氣水露點(diǎn)將升至最低氣溫之上，空氣中大量水蒸氣結(jié)露析出，為污染物的相互反應(yīng)提供了絕佳溫床，形成大量二次氣溶膠污染物，造成冬季霧霾頻發(fā)。為了緩解冬季霧霾，除濕是極為重要的。創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)15/542.1 煙氣除濕脫污消白的機(jī)理（3）脫硫塔出口煙溫與脫硫塔進(jìn)口煙溫、燃煤濕度密切相關(guān)，只有采取綜合協(xié)同治理措施才能合理降低脫硫塔出口煙氣溫度。脫硫塔中煙氣顯熱轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵鉂摕?，總熱量幾乎不變。脫硫入口原煙氣含水量約10%，入口煙溫約為90120，因此大多數(shù)濕法脫 硫機(jī)組出口煙溫為48 52。應(yīng)采取脫硫塔前深度煙氣冷卻或褐煤干燥等綜合手段降低脫硫塔出口煙溫， 降低煙氣冷凝換熱器的負(fù)荷。創(chuàng)

7、新與研究開(kāi)發(fā)16/542.1 煙氣除濕脫污消白的機(jī)理（4）引入煙氣深度冷卻可顯著降低煙氣除濕脫污消白系統(tǒng)造價(jià)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)17/542.1 煙氣除濕脫污消白的機(jī)理（5）煙氣冷凝可顯著降低再熱能耗，且可降低煙氣再熱溫度20ABC是傳統(tǒng)WGGH系統(tǒng)的煙氣中水蒸氣狀態(tài)變化過(guò)程。A點(diǎn)是脫硫塔出口煙溫50，經(jīng)再熱器加熱至B點(diǎn)80，水蒸氣分壓不變；隨后經(jīng)煙囪排入大氣，水蒸氣擴(kuò)散至大氣環(huán)境C 點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)BC與水蒸氣飽和曲線相切時(shí)，不出現(xiàn)白煙。ADEC 先冷凝至D點(diǎn)44，再加熱至E 點(diǎn)60，即可達(dá)到傳統(tǒng)WGGH 加熱到80的消白效果，降低再熱能耗48%以上！A B C D E脫硫塔出口傳統(tǒng)WGGH出口大氣環(huán)境

8、煙氣冷凝器出口 煙氣冷凝再熱出口BC 煙氣中的水蒸氣在大氣中的理想擴(kuò)散曲線創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)18/542.2 煙氣冷卻冷凝除濕脫污加熱消白的技術(shù)思路煙氣深度冷卻器：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2011BAK06B00） 基于典型失效模式的超（ 超） 臨界電站鍋爐事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)研究（2011BAK06B04）7 煙氣深冷節(jié)能裝置材料低溫腐蝕安全防控技術(shù)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)19/542.2 煙氣冷卻冷凝除濕脫污加熱消白的技術(shù)思路煙氣深度冷卻器：“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2016YFC0801900)+煙氣再熱器電站鍋爐安全服役風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究(2016YFC0801904)7煙氣低溫

9、腐蝕監(jiān)檢技術(shù)研究及裝置研制8煙氣再熱器復(fù)合低溫腐蝕機(jī)理及防控技術(shù)研究創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)20/542.2 煙氣冷卻冷凝除濕脫污加熱消白的技術(shù)思路煙氣冷凝器：2018年獲批國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51876165）煙氣冷凝除濕脫污氣液固環(huán)境中活性離子遷移反應(yīng)及其耦合機(jī)理研究創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)21/542.2 煙氣冷卻冷凝除濕脫污加熱消白的技術(shù)思路煙氣深度冷卻是手段；冷凝除濕脫污是目的；煙氣再熱消白是結(jié)果。創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)22/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（1）煙氣深度冷卻概念煙氣深度冷卻的技術(shù)核心是將燃煤機(jī)組的排煙溫度降低到硫酸露點(diǎn)溫度以下，即從120以上降低到90甚至更低，深度回 收煙氣余熱，協(xié)同脫除PM/

10、SO3/Hg2+，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。煙氣深度冷卻器12090低低溫創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)23/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（2）本團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)施的技術(shù)思路據(jù)此，一方面，本項(xiàng)目將煙氣深度冷卻器置于靜電除塵器之前， 使飛灰濃度增大500倍，利用飛灰中的堿性物質(zhì)凝并吸收脫除SO3/H2SO4，抑制低溫腐蝕 。煙氣深度冷卻器飛灰濃度飛灰濃度40 mg/m320000 mg/m312090低低溫創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)24/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（3）發(fā)明了SO3/H2SO4濃度、硫酸露點(diǎn)和腐蝕速率檢測(cè)方法及裝置，發(fā)現(xiàn)了其伴隨煙氣深度冷卻的變化規(guī)律。西安交通大學(xué)首次在托克托電廠600MW機(jī)組完成現(xiàn)場(chǎng)露點(diǎn)腐蝕實(shí)驗(yàn)各種材料

11、腐蝕速率的對(duì)比數(shù)據(jù)露點(diǎn)腐蝕現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)25/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（3）發(fā)明了SO3/H2SO4濃度、硫酸露點(diǎn)和腐蝕速率檢測(cè)方法及裝置，發(fā)現(xiàn)了其伴隨煙氣深度冷卻的變化規(guī)律。西安交通大學(xué)首次在潮州電廠1000MW機(jī)組完成現(xiàn)場(chǎng)露點(diǎn)腐蝕實(shí)驗(yàn)露點(diǎn)腐蝕現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各種材料腐蝕速率的對(duì)比數(shù)據(jù)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)26/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（4）揭示了煙氣深度冷卻過(guò)程中飛灰中堿性物質(zhì)、SO3/H2SO4 蒸汽和液滴的氣液固三相凝并吸收脫除SO3/H2SO4的機(jī)理。SAlS向堿性Ca凝并吸收SiCa而不與酸性Al/Si反應(yīng)飛灰顆粒凝并吸收飛灰凝并吸收元素的面掃描凝并吸收脫除規(guī)律創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)27/

12、542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（5）對(duì)大壩電廠300MW亞臨界機(jī)組進(jìn)行停爐檢查，發(fā)現(xiàn)煙氣深度冷卻器已連續(xù)運(yùn)行7年無(wú)低溫腐蝕。雙煙道水平布置已連續(xù)運(yùn)行7年無(wú)低溫腐蝕創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)28/542.3 煙氣深度冷卻技術(shù)（6）大唐潮州電廠1000MW超超臨界機(jī)組，使排煙溫度從145降到90，節(jié)約2.09 gce/kWh，連續(xù)運(yùn)行6年無(wú)低溫腐蝕。4號(hào)機(jī)組右側(cè)4組煙道企業(yè)應(yīng)用證明測(cè)試報(bào)告運(yùn)行5年無(wú)低溫腐蝕創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)29/542.4 煙氣再熱消白技術(shù)（1）復(fù)合型低溫腐蝕防控實(shí)驗(yàn)西安交通大學(xué)首次在長(zhǎng)興電廠660MW組合型低溫腐蝕實(shí)驗(yàn)煙囪脫硫塔ND316L22052507SUS444創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)30/542.

13、4 煙氣再熱消白技術(shù)（1）復(fù)合型低溫腐蝕防控實(shí)驗(yàn)圖上：ND鋼迎風(fēng)面表面腐蝕層的微觀形貌a）50；b）60；c）70；d）80；e）90創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)31/542.4 煙氣再熱消白技術(shù)（1）復(fù)合型低溫腐蝕防控實(shí)驗(yàn)西安熱電供熱公司90MW層燃工業(yè)鍋爐現(xiàn)場(chǎng)組合型低溫腐蝕實(shí)驗(yàn)ND鋼SUS44425072205316L創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)32/542.4 煙氣再熱消白技術(shù)（2）煙氣再熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）2205/2507光管；b）316L螺旋翅片管；c）ND鋼螺旋翅片管創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)33/542.4 煙氣冷凝除濕脫污技術(shù)（1）濕法脫硫后煙氣冷凝液存在活性離子/固體顆粒氣液固某660MW電廠某70MW供熱站目標(biāo)陰離

14、子 mg/L陽(yáng)離子 mg/LpH采集液滴F-Cl-NO3-SO 2-4Na+K+Mg2+Ca2+NH +43.104.560.9026.66.55.83220.0194.029.97.56.232.4未檢出 脫硫補(bǔ)充水0.1811.82.7236.98.371.7010.152.1-7.81目標(biāo)陰離子 mg/L陽(yáng)離子 mg/LpH采集液滴F-Cl-NO3-SO42-Na+NH4+K+Ca2+Mg2+2.246.40427.0636.33477.7121.752.321.41155.0774.40脫硫漿液-1031120.33110274-6.44645.4680.75.48創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)34/

15、542.4 煙氣冷凝除濕脫污技術(shù)（1）濕法脫硫后煙氣冷凝液存在活性離子/固體顆粒氣液固在4580溫度范圍內(nèi)溶解度：CaSO4NaClNa2SO4MgSO4MgCl創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)35/542.4 煙氣冷凝除濕脫污技術(shù)（2）煙氣冷凝液活性離子腐蝕防控技術(shù)（2015年）活性離子低溫腐蝕實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)原理圖創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)36/542.4 煙氣冷凝除濕脫污技術(shù)（2）煙氣冷凝液活性離子腐蝕防控技術(shù)（2015年）活性離子低溫腐蝕實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)實(shí)物圖2205/氟塑料除濕脫污消白實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物照片創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)37/542.4 煙氣冷凝除濕脫污技術(shù)（3）煙氣冷凝換熱和活性離子腐蝕防控技術(shù)（2018年）冷凝

16、換熱和活性離子腐蝕實(shí)驗(yàn)中試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案5000m3/h煙氣除濕脫污消白中試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案圖38/54三、示范與工程案例示范與工程案例39/543.1 西安交通大學(xué)技術(shù)應(yīng)用業(yè)績(jī)（1）發(fā)明了系列煙氣深度冷卻器及系統(tǒng)，該技術(shù)已應(yīng)用到、大唐等297家電廠的392臺(tái)燃煤機(jī)組，并出口海外（）。煙氣余熱加熱空氣煙氣和熱網(wǎng)水系統(tǒng)余熱干燥褐煤煙氣余熱加熱凝結(jié)水系統(tǒng)余熱蒸發(fā)脫硫廢水示范與工程案例40/543.1 西安交通大學(xué)技術(shù)應(yīng)用業(yè)績(jī)（1）煙氣深度冷卻器（01-10）示范與工程案例41/543.1 西安交通大學(xué)技術(shù)應(yīng)用業(yè)績(jī)（2）煙氣深度冷卻器（108-117）創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)42/543.1 西安交通大學(xué)技術(shù)

17、應(yīng)用業(yè)績(jī)（3）煙氣冷卻器+煙氣再熱器（WGGH）示范工程寧波臺(tái)化煙氣冷卻器使煙氣溫度由125降至85；煙氣再熱器布置在脫硫塔后，布置1臺(tái)，設(shè)計(jì)工況，脫硫塔出口煙氣溫度由50加熱至80。示范與工程案例43/54”氣液固凝并吸收抑制低溫腐蝕的煙氣深度冷卻技術(shù)及應(yīng)用“的科技成果獲2017年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)示范與工程案例44/549年科研凝練創(chuàng)新成果示范與工程案例45/543.2 山東藍(lán)想消霧節(jié)水技術(shù)藍(lán)想環(huán)境企業(yè)榮譽(yù)國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域首臺(tái)套技術(shù)裝備企業(yè)中國(guó)石油化工聯(lián)合會(huì)供應(yīng)商常務(wù)理事中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)VOCs治理副組長(zhǎng)單位中外合資環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)基地（環(huán)保檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室） 山東省名牌山東省

18、企業(yè)創(chuàng)新一等獎(jiǎng)華北水利水電-山東藍(lán)想“節(jié)能節(jié)水聯(lián)合研究所” 山東大學(xué)-山東藍(lán)想“環(huán)保聯(lián)合研究所”擁有國(guó)內(nèi)最大工業(yè)冷卻換熱檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)多項(xiàng)發(fā)明專利/實(shí)用新型專利冷卻塔通過(guò)美國(guó)CTI認(rèn)證，安全通過(guò)歐盟CE認(rèn)證示范與工程案例46/543.2 山東藍(lán)想消霧節(jié)水技術(shù) 山東藍(lán)想具有核心技術(shù)的設(shè)備 閉式冷卻塔系列 復(fù)合式空冷器系列 消霧節(jié)水冷卻塔系列 廢氣治理系列 廢氣終極治理系列 異味治理系列示范與工程案例47/54消霧視頻3代消霧冷卻塔2代消霧冷卻塔1代消霧冷卻塔示范與工程案例48/54消霧節(jié)水冷卻塔-國(guó)內(nèi)業(yè)績(jī)最多示范與工程案例49/543.3 多樣化工程設(shè)計(jì)方案（1）某鋼鐵公司212豎爐濕法脫硫煙氣消

19、白方案煙氣再熱器高爐煤氣爐冷凝器換熱器材料2205換熱器材料換熱器位置設(shè)計(jì)進(jìn)/出口溫度 設(shè)計(jì)煙氣流量（85） 加熱水進(jìn)/出溫度 加熱水流量換熱器寬/高/長(zhǎng)換熱器阻力換熱器重量換熱器功率換熱器形式設(shè)計(jì)煤氣2205/ND鋼煙氣冷凝器后44/62400000m3/h90/70110t/h5.2m/5.2m/1.4m300Pa9t/39t 2.7MW帶進(jìn)出口均流器的管式換熱器Had2%換熱器位置設(shè)計(jì)進(jìn)/出口溫度設(shè)計(jì)煙氣流量（85） 冷卻水進(jìn)/出溫度冷卻水流量換熱器寬/高/長(zhǎng)換熱器阻力換熱器重量換熱器功率每小時(shí)冷凝水量水蒸氣冷凝率設(shè)計(jì)煤氣脫硫塔后水平/下降段50/44400000m3/h24/32 74

20、0t/h 5.3m/4.8m/3m400Pa47t 6.9MW9t 30%Had2%示范與工程案例51/543.3 多樣化工程設(shè)計(jì)方案（2）安徽宣城水東海螺水泥窯爐（4500t/d）示范與工程案例50/543.3 多樣化工程設(shè)計(jì)方案（2）安徽宣城水東海螺水泥窯爐（4500t/d）全天候脫白方案夏季冷凝至44以下，再熱至54以上冬季冷凝至38以下，再熱至72以上方案（1）：采用機(jī)械通風(fēng)塔作為冷源，機(jī)械通風(fēng)冷卻塔：3000t2 方案（2）：采用機(jī)械通風(fēng)塔（夏季）/熱泵（冬季）作為冷源，方案（3）：采用機(jī)械通風(fēng)塔（夏季）/熱泵+冷卻塔（冬季）作為冷源，方案（2）熱泵：4336kW10臺(tái)方案（3）熱泵：4336kW6臺(tái)熱泵投資換熱器投資回收熱量熱耗/電耗供暖面積方案（1）01700萬(wàn)09.2MW/方案（2）2645萬(wàn)1700萬(wàn)38MW9.2/8.8