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利用冷却塔排放湿法脱硫锅炉净烟气的技术
2 工艺介绍 为更好地介绍二合一功能冷却塔排放技术，首先简单回顾一下与湿法脱硫工艺衔接的有关流程。图1为一典型的湿法脱硫工艺流程图。从流程图中可以看出，脱硫后的烟气可通过冷却塔或烟囱排放。整个烟气排放系统有旁路和直通式两种方式。旁路系统的设置既允许脱硫装置与主机(锅炉)同步运行，又允许脱硫装置停运时，主机仍可运行的这种模式：直通式的系统要求电厂的锅炉与脱硫装置必须同步运行。旁路烟气排放系统大多应用在早期的烟气脱硫系统中。但随着脱硫技术的发展和脱硫装置的可利用率不断提高，到目前完全达到与主机媲美的程度。在这样的背景下，近年来西方国家特别是西欧的电厂大多采用直通式无旁路的烟气排放系统。对于旁路排放烟气系统的电厂，若采用冷却塔排放烟气，正常情况下是用冷却塔排放烟气的，但当脱硫装置不运行时，由于原烟气的温度和二氧化硫的含量相对较高，不适于通过冷却塔直接排放，所以为了排放该原烟气，还需另建一座干式烟囱供旁路运行时排放烟气之用。而对直通式无旁路的烟气排放系统来说，就无需另建一座干式烟囱。由于采用冷却塔排放脱硫后的净烟气，烟气直接引入冷却塔喷淋层的上部而排入大气。烟气通过冷却塔排放，温度一般在50℃，所以脱硫后的净烟气无需再加热以提高烟气的抬升高度和扩散程度，这样就省去了烟气加热装置，进一步简化了湿法脱硫系统。冷却塔的内壁要采取适当的防腐措施。图1 湿法脱硫及冷却塔排放烟气系统简图 脱硫装置有内置式和外置两种方式。早期的脱硫装置一般建设在冷却塔外面，但近几年随着技术的发展，已开始趋向将脱硫装置建在冷却塔里面，如图2、3所示。这样不仅能使布置更加紧凑，而且也节省了用地。图2 外置式排烟冷却塔 图3 内置式排烟冷却塔 3 综合技术经济比较 在烟气脱硫的电厂中，采用二合一功能冷却塔排放烟气的技术是成熟的，由于少了烟囱而减少了用地，省去了烟气再热系统而节省了投资、减少了运行和维护费用，经济效益是显而易见的。下面主要从综合费用和环保效益两个方面来分析和论述。 3.1 综合费用分析 以德国一个600 MW的机组在方案论证阶段所作的比较的一些数据为例说明，如下表所示。 分项投资及费用(百万马克) 常规系统 外置式冷却塔系统内置式冷却塔系统 原烟道部分 4.0 7.5 1.0 脱硫后净烟道部分 4.0 9.0 12.0 冷却塔烟道接口开孔 0 2.0 2.0 脱硫装置建筑物 10.0 10.0 3.0 烟囱 8.0 0 0 冷却塔内防腐 0 8.0 8.0 脱硫装置在冷却塔内特殊布置 0 0 0.5 烟气加热系统的投资 15.0 0 0 脱硫装置在冷却塔内特殊安装 0 0 1.5 安装工期长少发电的费用 0 0 1.0 运行费用的增加(15年) 5.0 0 0 总费用(未计节约用地的费用) 46.0 36.5 29.0 百分比 159% 126% 100% 从表中的数据可以看出，采用二合一功能冷却塔尤其是内置式系统排放烟气的经济效益是非常显著的。 3.2 环保效益分析 通过上述的分析，可以看出对于烟气脱硫的电厂中采用二合一功能冷却塔排放烟气在技术和经济上是有竞争力的。但环保效益是人们最关心的问题。对于大型的机组，烟囱的高度高达200多米，而冷却塔的高度仅为100米左右，高度相差很大。但用其分别排放烟气其热升抬高度及扩散效果是相当的。图4、5分别示出其扩散模型原理及二氧化硫落地浓度的对比情况。图4 冷却塔与烟囱扩散模型原理图 图5 德国某电厂冷却塔与烟囱排放烟气年平均落地浓度对比曲线图 洁净网 烟气的热抬升高度主要取决于三个方面的因素，即排气筒的高度、烟气与环境的温差和烟气的热释放率的大小。而烟气与环境的温差最终也反映在烟气的热释放率的大小上。由于烟气通过冷却塔排放，烟气和冷却塔的热汽混合一起外排，具有巨大的热释放率。对于一个大型电厂来说，汽轮机的排汽通过冷却水带走的热量按热效率分摊占全厂的50%左右，而通过锅炉尾部烟气带走的热量只占全厂的5%左右，差别非常之大。这就是通过冷却塔排放烟气与通过高度较高的烟囱排放烟气其烟气的最终抬升高度与扩散效果相当的主要原因。德国当地的有关环保部门通过对有关电厂的测试结果也证明了这一点。 洁净网 4 在中国的应用前景 利用冷却塔排放烟气的技术在技术、经济和环保效益上都是有竞争力的，以下就是如何赋予实施和推广的问题。在未来的十年，中国将建设一大批的烟气脱硫装置，而且大部分将采用湿法脱硫工艺。我国大部分地区的电厂都采用冷却塔闭式循环系统，对于这一部分电厂，只要加装了湿法脱硫装置，就有条件采用二合一功能冷却塔系统。同样可以适应于新建的电厂和老电厂的改造，应用前景广阔，经济效益潜力巨大。 对于新建的电厂来说，既可以采用外置式系统，也可以采用内置式系统，比较灵活。对于采用技术较先进、性能稳定的脱硫装置的电厂来说，建议采用直通式无旁路烟气系统。 洁净网
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