烟塔合一技术的推广应用研究

“烟塔合一烟塔合一”技术的推广应用研究技术的推广应用研究摘要摘要:“烟塔合一”技术起源于德国，并在德国得到广泛应用，技术成熟、可靠，在烟气污染物扩散方面起到积极作用，但通过调查研究发现，根据当前国内环保设施的运行状况等因素，“烟塔合一”在国内需要有条件地进行推广，大范围推广还要待以时日。关键词关键词:烟塔合一;冷却塔;烟囱0·引言“烟塔合一”是指将燃煤电厂烟囱和冷却塔合二为一，取消烟囱，对冷却塔进行优化，利用冷却塔巨大的热量和热空气流对脱硫后的净烟气形成包裹和抬升，促进烟气污染物的扩散。“烟塔合一”技术起源于德国，并在德国得到推广应用，目前，已改建和新建了近30座采用冷却塔排烟技术的项目，单机容量最大达到1100MW。2005年起，国内的华能、国电、国华等电力集团，相继建设了一批“烟塔合一”项目，其中华能北京热电厂“烟塔合一”项目于2006年12月投入运行，成为我国乃至亚洲首个可以取消烟囱的电厂［1］。其他的项目包括华电军粮城电厂、大唐哈尔滨第一热电厂、国电天津东北郊电厂、国华三河电厂、大唐锦州电厂、中电投甘井子电厂等。1·烟塔合一的关键技术冷却塔设计技术为“烟塔合一”的技术核心，其关键技术为冷却塔塔形和尺寸、冷却塔强度(开孔技术)、冷却塔防腐和净烟道设计技术。1．1冷却塔塔形和尺寸脱硫后净烟气温度约50℃左右，高于塔内湿空气温度，因此，在冷却塔设计中，需要使用计算流体动力学(CFD)分析冷却塔的流场、温度场和压力场，设计优化冷却塔的塔形和尺寸，确保脱硫后烟气与冷却塔湿蒸汽及抽吸空气的充分混合，并顺利从双曲线自然通风冷却塔排放。1．2冷却塔开孔技术净烟气经开孔处进入冷却塔时，冷开孔一般在淋水层除水器的上方，此处壳体较薄，这样对稳定性很重要的壳体就不会产生大的影响。在冷却塔上开孔会引起壳体稳定性降低，孔的周围要通过加强来补偿。但是塔壳开口的不对称性还是会导致塔壳弯曲，因此，必须对其进行数模计算［2］。1．3冷却塔防腐技术湿法脱硫后的净烟气仍含有一定量的SO2、SO3、NOx、HF、HCl等有害气体，含有有害气体的净烟气会在冷却塔塔壁上凝聚，对冷却塔内壁产生强烈的酸腐蚀。此外，当空气风速很大时，烟塔出口的烟气会发生烟气下洗，对冷却塔外壁产生一定的腐蚀，所以如何对冷却塔的内外壁和内部件进行防腐是烟塔技术应用中需要重点考虑的问题［3］。目前国内烟塔工程防腐均采用涂层防腐技术，防腐材料均为国外进口配方，主要厂商包括德国的MC、挪威的佐敦、德国的固斯特和葡萄牙优龙等。1．4净烟道设计技术早期烟塔合一的冷却塔采用低位开洞和塔内烟气均布方式，而黑泵电厂建设时采用冷却塔中心排烟技术，设计脱硫后净烟气从中心孔排出时烟气速度为18m/s，这种设计方式不但减少了冷却塔塔壁腐蚀的可能性，而且有利于脱硫净烟气的扩散。1998年建设尼德劳森电厂新机组时，净烟道采用从脱硫塔顶高度直接水平进入冷却塔中心技术，减少了净烟道长度和烟气系统阻力［3］。国外新建采用冷却塔排烟电厂，如SchwarzePumpe(2×800MW)、BoxbergⅣ(1×900MW)、Lippendort(2×900MW)等工程吸收塔出口至冷却塔均采用玻璃钢烟道，国内目前所有的烟塔合一项目也全部采用玻璃钢烟道。玻璃钢烟道除初投资略高于碳钢烟道外，耐化学腐蚀、比重轻、导热率低、在较高温度下有较好的力学性能等方面更具优势。2·烟塔合一存在的问题及解决措施通过调研发现，目前“烟塔合一”运行时存在的最大问题是烟塔内壁的腐蚀，此外还有循环水水质污染、冬季主机低负荷运行时烟塔的运行问题。2．1防腐方面调研发现，各种防腐材料，实际效果差别明显。华能北京热电厂防腐材料采用的是德国MC的产品，烟塔运行五年，防腐情况良好;华电军粮城防腐材料也是德国MC的产品，运行半年的情况显示，防腐性能良好;大唐某电厂烟塔防腐材料采用的是德国固斯特的产品，运行一年后冷却塔内壁出现不同程度的涂层脱落、空鼓、混凝土剥离、裂纹等缺陷;国华某电厂采用的防腐材料是挪威佐敦公司的产品，烟塔的内壁也已经出现严重腐蚀，部分内壁材料脱落;此外，国电东北郊电厂采用的是国产涂料，烟塔也出现了腐蚀问题。除了防腐材料外，防腐施工也是冷却塔防腐效果的关键，目前国外的防腐材料厂商都指定国内施工方进行防腐施工，要求空气/塔壁温度为10℃～30℃，相对湿度小于85%。此外，我国电厂排放烟气中SO2和NOx浓度更高，冷凝液腐蚀性强也是造成我国烟塔防腐层更易破坏的原因之一。2．2循环冷却水方面烟气冷却塔排放对循环水的水量和水温影响都非常小，可以忽略不计。但烟气中的可溶性气体和固体颗粒也会随之进入循环水系统，会造成循环水杂质和盐类浓度的增加，如不采取措施，将导致循环水质的持续恶化。为防止循环水系统的结垢和对冷凝器管的腐蚀，循环水的pH值需要控制在8．0～8．3左右