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    京能(锡林郭勒)发电刘春晓:火电机组烟气提水及余热利用等技术的研究——2019年智慧电厂论坛(一期)

    北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2019/3/28 18:40:08  我要投稿  

    北极星火力发电网讯:京能(锡林郭勒)发电有限公司的党委书记、总经理刘春晓在2019年智慧电厂论坛(第一期)分享了《火电机组烟气提水及余热利用、烟气消白技术的研究》,精心提炼了电厂在当前背景下践行绿色环保和零水耗的研究心得。北极星电力网、电力头条APP将对大会进行全程直播。

    直播地址:2019年智慧电厂论坛(第一期)

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    刘春晓:各位领导,各位专家,大家好!

    我今天给大家带来的这个课题,是我们在2014年开始做的一个项目上要解决我们当时用水这个难题的情况下,提出来的一个专项的研发课题。实际我们这个项目是在2014年落地,这个时候我们在国家整体对煤电有一个产能政策大的调整,这个时候我们煤电的生存压力非常大,难度也是非常大。在这个时候,我们怎么去把传统的煤电搞上去,让它有一定的生存能力,甚至说我们传统的煤电还能焕发新的生机?这个时候我们也在想靠什么?就是靠创新,靠我们的智慧,把我们的煤电,一个是自身要节能,自身要低排放。同时,把我们大家对传统煤电的认识,从脏乱,甚至说视觉不好,我们如何向美丽电厂去发展去过渡,我们也做了尝试。

    最终我想通过我们的尝试,通过各种智慧手段的应用,最终达到我们传统煤电如何突破循环热效率的上限,目前来讲我们已经达到46%的水平。如何把我们传统的煤电污染物的排放用到最低?特别是在这个过程中,今天我给大家带来分享的这个题目,就是我们在电厂传统煤电我们是一个用水大户,在这个环节上怎么来能够自保,做到自循环,也是在这种情况下跟大家分享我的这个课题。

    我从四个方面,一个是行业的现状;再一个是对传统煤电用水的来源,包括用水过程中我们还发现产生了一定的余热,这个余热的利用,同时还有消白的能力;第三个,下一步的一些思考;第四个,有一个展望。

    现状,我们发电这一块,特别是火电发电是一个耗水大户。我们煤炭资源分布来讲,大量的煤炭资源分布在北方或者西北这些地区,恰恰在这些地区又是我们非常缺水的地区,这样的话,我们煤电机组的生存如何在这种有资源转化的过程中解决水的瓶颈,就是摆在我们面前的一个比较大的难题。我们统计了一下,2015年我们全国火电机组的平均耗水应该说度电是1.4千克,就是1.4公斤水。2016年煤电整体的用水的高位已经超过4个亿,整体用的量还是非常大的。

    在这个过程中,我们这个项目上马的时候,定了一个小小的指标。在当时国家给定的用水指标的前提下,我们自己做了一个小的目标设定值,我们定了一个叫度电用水不到0.1千克,我们定了一个0.0918,全年总的用水量,按照550小时来运行核算的话,大体是100万吨的大数。当然我们现在投产了以后,这个目标应该说已经比较好地实现了。

    大家知道,今天一天我们各个项目都有各自的特点,从水的角度讲,我们现在无外乎除了我们的地表水、地下水,我们工业上能够解决的,特别是现在大家看到的海水淡化,应该说这是一个非常好的渠道。但是现在来讲,如果是工业化的话,我们的运营成本、投入的成本相对来说还是比较高的。同时,受地域的限制,我们海水淡化只有沿海地区可能才能够操作,像北方,特别是西北地区、内陆地区不具备这个条件。怎么办?我们在想结合我们煤炭的特性,比如说褐煤比较多的地方,含水高的褐煤能不能提出来?在2015年前后大家也在搞褐煤干燥,但是这个当中存在若干问题,主要是安全的问题。

    基于这个因素,我们也在考虑,我们这个项目正好座落在锡林郭勒地区,有丰富的褐煤储量,我们在想如何把这35%的水分提出来作为自用?我们在想,项目立项之初,我们如何解决这个问题?从技术路线的选定,要选定烟气提水,不选干燥,因为干燥安全风险太大。选完烟气提水以后,我们设备的研发,甚至中试,同时经过设备的中试定型以后,经过了近四年的时间,我们从2014年开始到去年年底投入试运行,四年的时间基本上把这个烟气提水的技术,做了一个从研发到最后定型的过程,目前来讲运行情况还是不错。

    同时,通过我们提水这个环节,突然间发现因为把烟气里面过多的水分提出来以后,自身烟气里面的湿度在降低,我们消白的作用副产品也有所显现。特别是近几年人口密集、内陆这些地区对发电厂烟气滚滚白烟,实际上消白,需求比较旺盛。

    这一块主要说一下我们这个厂,重点是说提水,电水联产高含水烟气利用,整体是一个综合性的。我今天主要把提水这一块给大家汇报汇报。

    整体的工艺,我们做了一个叫脱硫、二级除尘、提水一体的塔,脱硫除尘提水塔,上面是吸收塔,下面是冷凝塔,通过除尘以后,实际上这个烟就非常干净了。我们进一步把烟降下来,从饱和烟气变成不饱和烟气以后,多余的水分通过冷凝塔汇聚起来。

    我们从2018年9月份开始做投入的试验,一直到目前开始试生产,我们目前单台机组一个小时的提水量基本上在90吨到120吨,这个就看我厂里的需求了,如果需求大,可以提水量增加一点,这个主要就是冷却的强度大一点,我的提水量就多一点。总体来讲,目前的状态,叫度电用水0.005千克,就是5克水,基本上可以实现零水耗。

    这个环节上,实际上这个水提出来以后做什么呢?去了两个地方,一个地方就是脱硫自身的补水,这个大家都很好理解。更重要的我们这个提水提出来以后,作为我们除烟水来使用,所以这个提出来的水是很干净的。

    这个是一些具体的参数,从烟气进入脱硫塔,100到105度的烟气进入脱硫塔,进入脱硫塔以后这个温度有一个降温的过程,到了55度上下。这个温度的烟气进入我们的冷凝塔,经过冷凝以后,我们的烟气基本上在50度这个范围内。通过热交换,我们出来水的温度能达到45—48度的状态。

    这也是对刚才整个烟气提水一些主要的参数,包括循环水量,140方一个小时的循环水量,也是基于现在单台66万褐煤炉烟气提水设定的一个循环水的量。但是这个过程中,因为提出来水的温度最后能够达到48,甚至50度的时候,我们觉得这个余热还是比较庞大。如果是在供热需求比较高的地区,我们可以通过热泵的技术进一步提温,可以把它作为一个供热的热源。就我们厂里自身来讲,我们现在可以把它作为厂内供热的系统直接来使用。

    我们余热的利用空间也是比较大,如果按照这样的话,每年折算到标煤来讲,两台机组一年也在800吨的量级。

    这个是我们实时监测的数据,这是在线的一些数据,跟大家罗列一下。

    旁边这个是我们提出来的水,应该说跟我们从颜色上看基本上跟我们的蒸馏水差不多,里面其他矿物质的含量很少,就是弱酸性,所以这个提出来的水作为源水来用,出水率可以达到80%,我们常规的出烟水也就是在60—70%的样子。

    这个跟刚才也是有一定相应的,主要是说我们烟气里面通过冷凝提水以后,烟气进入脱硫提水塔以前的湿度跟以后的湿度。可以说以前进入入口的湿度在15—18%的范围,提水以后基本上能降到10—15%,这样能保证我们一个小时提到100吨的水量。

    同时,由于烟温的降低,烟气含湿量的降低,我们最后烟气的状态也会大大减弱。

    这也是一些采集的实时数据,这儿跟大家强调的,这个提水技术一定要建立在我们超净排放,就是说脱硫一定要脱得干净,烟尘一定要除得干净,在这种情况下,我们提出来的水质是好的,而且提出来的水质二次处理的成本是比较低的。所以说我们这个项目现在投产以后,三大排放指标,氮氧化物、二氧化硫、烟尘基本上全在个位数,像烟尘是0点多,不到1,二氧化硫我们基本上可以控制在5以下,氮氧化物也是个位数,基本上跟二氧化硫是差不多的。

    刚才主要说的是提水,我们有一个副产品,对烟气的消白产生了一定正相关的作用。因为提水的过程是烟温降低的过程,烟温降低的过程也是我们产生烟雨的强度,烟温降低跟烟气的含湿量也是正相关的,这种情况下,我们很好地减少了烟气里面的水蒸气,所以我们烟囱白的浓度又会有效地降低。

    当然,产生这个烟气的白烟,跟我们区域,特别是环境温度有直接的关联,我们只要是在饱和状态下,排出来的烟气跟环境温度在饱和状态下基本上都是白色的。如果是过饱和状态下,我们的烟温高于环境温度的时候,我们是看不到白烟的。当然烟温降低以后,我们想把白烟消掉或者让它弱化,这个过程中,实际我们附加的代价也是偏低的。目前我们消白的技术,更多的还是通过不同烟气的加热方式,有的是烟气加热烟气,有的是蒸汽加热等等。但是应该说我们投入的加热,能耗是降低的。

    刚才我们说了消除白烟,湿烟羽,整个过程中跟环境温度、环境相对湿度,包括风速也有关系。像我们所处的地区,冬季零下三十多度甚至四十多度,烟气排出来以后不等它往外扩散,就变成烟羽状的,就是冰渣状,直接很快就落下来。但是由于我们搞了提水,这个量首先是小的。第二,我们的脱硫脱氮,就是二氧化硫、氮氧化物,包括尘,除得很干净,这个冰渣下来以后,落地以后,只要一化什么都没有,看不见。

    随着烟温的降低,整个烟气里面的湿度也是在同步降低。这样我们和环境温度有一个比较,环境温度低的时候,我们的烟温也在下降,我们产生烟羽的这个点就会下移。

    这还是说我们烟气中水蒸汽风压和含水相互间的曲线关系,随着烟温的降低,里面的水蒸汽肯定是越来越少。

    下面这套系统是一个冷却,就是烟气提水冷却的系统,这个冷却也是通过空冷的方式。我们提出来的热水汇集到我们的储水箱,通过我们的循环冷却泵进入冷却装置,冷却完的一部分水再回到冷凝塔里,多余的水通过这个冷凝泵转移到我们的储水系统里面。当然这个过程中,如果要说是我们有烟气消白需求,我们可以引出来一部分原烟气,再做一个烟气加热器,这样就进一步地把我们的白烟羽的情况能够很好地低成本低解决掉。

    简单地说一下这个项目的前景,我们觉得首先还是重点说提水,因为作为我们富煤、缺水这个整体的布局,如果是一旦解决了水的问题,应该说我们煤的转化空间突然间又打开了。而且我刚才重点介绍的是结合我们褐煤提水的需求,实际这套技术运用在我们常规的湿法脱硫里面都是可以的,因为我们湿法脱硫,像60万等级的一小时的补水量,脱硫自身的补水量基本上在60—80%,如果通过这种方式,把它70—80%的水提出来,自身的耗水量也会大大降低。

    当然通过我们这套技术对电厂来讲,两台机组,目前看基本上叫零水耗。所以我们觉得前景不单单是对褐煤机组有利,实际对我们所有的燃煤机组,只要是湿法脱硫的,还是都可以应用的。

    围绕着这个,我们在这个过程中也形成一些专利。

    欢迎大家抽时间去我们电厂指导检查!

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