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捷玛MGGH系统在工业尾气脱白治理中的应用

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人气:-发表时间:2019-08-12 15:26【

 脱白是指烟囱排放出的饱和湿烟气与环境较低的环境空气接触时,在烟气降温过程中,烟气中所含水蒸汽过饱和凝结,凝结水滴对光线产生折射、散射,从而使烟羽呈现出白色或者灰色,称其为湿烟气,俗称大白烟。

   为什么要脱白?第一是解决视觉污染,减少对飞行、公路运输的影响;第二有利于除雾霾;第三是节水; 第四是废水处理利用。

 

1

除雾霾

    烟气中水蒸气的密度是0.804kg/m3,比空气轻,离开烟囱后很容易上升,与环境低温空气混合降温后,水蒸气饱和冷凝为水滴,水滴的密度是1000kg/m3,颗粒极细、密度远比空气大的水滴在大气层中悬浮累积形成雾,浓雾影响飞行、高速公路交通,通过风、雨、雪可以刮走或凝结降落,遇静稳天气,浓雾就像一个大盖子,本身就有溶解性颗粒物析出,还吸收其他污染源颗粒物、阻隔其扩散,在雾层中累积,就形成了雾霾,这就是我国频繁出现雾霾的成因和过程。以除湿为基础的烟气脱白可以去雾霾,减少大雾天气,特别重要的是可以协同、低成本实现粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机污染成分的达标和超低近零排放,使环保由纯投入转变为有效益。



2

节水

   基于以下方法可以估算出,我国每年人为排放到大气中的水分超过160亿吨。

    1)煤电、热电行业:每燃烧1吨标煤,湿烟气带走水分1吨、循环水冷却塔排水5吨,煤电、热电行业每年排到大气中的水分超过120亿吨。

    2)钢铁行业:每生产1吨钢,放散1。5吨水分,全行业每年排放水分约15亿吨。

    3)煤焦化行业:每湿熄1吨焦炭,排放0.5吨水分,焦炉烟道气湿法脱硫、干法脱硫都排放水分,合计煤焦化行业每年向大气排放水分超过2亿吨。

    4)天然气燃烧:每燃烧1立方米天然气,会产生2立方米、1。55千克水蒸  气,全国每年排放超过3亿吨水分。

    此外,还有水泥、建材、有色金属、石油化工等行业。



   人为排放到大气160亿吨的水分,与大自然的水循环量相比,确是小数目,但这是在大自然正常循环基础上增加的。我国水资源分布不均衡,部分地区水资源的可利用量制约着企业的生产制造和当地的经济发展。采用以除湿为基础的烟气消白,假设回收湿法脱硫附加排汽的70-80%,全国每年可以回收相当于100多亿吨水,可用于民用及生产,具有相当显著的节水效益。

3

废水处理利用

    湿法脱硫废水、焦化废水、综合污水处理产生的浓盐水都是难处理、投资处理成本均高的废水,采用膜处理为主的常规处理方法难以做到“零排放”或难以低成本“零排放”,采用烟气脱白后,阻隔了烟气中污染物从水中向大气中的转移,利用烟道气余热和残氧热解热氧化、无害化消解废水中COD有机成分、吸收稀释氨氮,用喷雾蒸发浓缩、干燥去除溶解盐,可以大幅度减少废水处理投资,特别是降低处理成本。



    综上所述,烟气脱白是实现超低排放、节约能源、除雾霾、节水、处理利用废水的有效手段。



   如何脱白?先看一下这个图,图中曲线代表饱和湿空气随温度变化的曲线。假设C点为周围环境空气参数,A点为烟囱出口烟气参数,烟气刚排出烟囱时处于未饱和状态,随着空气的混入及烟气与空气进行换热,烟气参数沿着AB线变化直至达到状态C。烟气由未饱和状态A到达B点的饱和状态是不存在大白烟的,B点到C点的过程中部分是在饱和曲线的左侧,是气态水发生相变凝结变成液态水,形成烟羽。实际上不会沿着B点到C点的直线走,形成烟羽烟气继续沿着BDE曲线变化,过量的水蒸气则凝结为雾滴即白色烟羽,也就是直线AC与曲线BDE形成的阴影部分范围。

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怎样实现脱白?由上图可知,就是要求烟气与空气混合温度—湿度变化曲线与饱和曲线不发生交集,甚至远离饱和曲线。我们可以认定这种设定环境条件下基本实现了烟气脱白,这就是烟气脱白的原理。

白色烟羽排放特征



通常情况下白色烟羽严重程度:冬季>秋季春季>夏季。冬季由于环境温度相对较低,更容易出现湿烟羽,夏天由于温度高,出现湿烟羽的几率大幅降低。

烟气减白烟技术路线



 

减少白烟现象的出现一般有三种解决方法:

1

烟气冷凝,降低烟气温度,将冷凝后的水分提出,既减少了排烟水分又缩小了烟气与周边环境空气温差,烟气变化曲线与饱和曲线不相交或相交段减少,此法可减轻或彻底消除冒白烟现象;

2

烟气加热,提升烟气温度,使得烟囱出口烟气参数远离饱和曲线;

3

先冷凝再加热,既可减少排烟水分又可使得烟囱出口烟气参数远离饱和曲线。

 

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1分析方案

 

假设脱硫塔出口烟气为B点,环境空气为C点。首先将烟气由B点冷凝至F50)点,随着温度的降低烟气中水蒸气部分冷凝为液态水,烟气与空气混合变化曲线为FDEC,消除大部分白色烟羽现象。为了提高烟气抬升力,并且保证远离饱和曲线,把烟气加热到H90),烟气中的水分含量不变,温度提高,此时,烟气混合空气的曲线(近直线)变化为HC,不与饱和曲线有交集。HC的延长线与Y轴相交的温度为6。8左右,也就是说环境温度不低于该温度时候,达到了消除冒白烟现象。

2 分析方案

 

首先将烟气由B点冷凝至D45)点,随着温度的降低烟气中水蒸气部分冷凝为液态水,烟气与空气混合变化曲线为DEC,几乎消除白色烟羽现象。为了提高烟气抬升力,并且保证远离饱和曲线,把烟气加热到I85),烟气中的水分含量不变,温度提高,此时,烟气混合空气的曲线(近直线)变化为IC,不与饱和曲线有交集。IC的延长线与Y轴相交的温度为5左右,也就是说环境温度不低于该温度时候,达到了消除冒白烟现象。

3 分析方案

 

首先将烟气由B点冷凝至D45)点,随着温度的降低烟气中水蒸气部分冷凝为液态水,烟气与空气混合变化曲线为DEC,几乎消除白色烟羽现象。为了提高烟气抬升力,并且保证远离饱和曲线,把烟气加热到J115),烟气中的水分含量不变,温度提高,此时,烟气混合空气的曲线(近直线)变化为JC,不与饱和曲线有交集。JC的延长线与Y轴相交的温度为0左右,也就是说环境温度不低于该温度时候,达到了消除冒白烟现象。

结论

从上面3个方案分析的结果来看,每个方案在一定的条件下都能达到消除冒白烟的目的,但是所采用的方案与烟气冷凝器和再热器的成本有着很大关联,并且所采用的方案被外部环境温度影响的程度都有不同。因此,环境温度越低,要求看不到白烟所需冷凝温度越低,再热温度越高。

 

烟气脱白工艺路线

 

不同地区气候条件、政策要求都不一样,脱白要求的冷凝温度、再热温度以及产生的能耗是不一样,因此可以根据实际条件及政策要求采取不同的脱白工艺,目前广泛采用的脱白技术路线有以下几种:



1

MGGH+冷凝

 

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2

GGH

 

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3

冷凝+SGH

 

 

 

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4

浆液冷却+SGH

 

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    捷玛公司自行设计研发的MGGH系统综合应用烟气余热回收设备已广泛应用于新疆、内蒙等各地的大型钢铁企业:

    ①通过热回收器回收出口烟气余热,使除尘器入口温度由120~150℃降低至90~100℃。烟温的降低促使粉尘比电阻(每平方厘米面积上、沿高度方向上一厘米粉尘的电阻值,称之为粉尘的比电阻)相应降低,进而大幅提高除尘效率,并有效脱除烟气中绝大部分的SO3,满足低排放要求,节省湿法脱硫工艺耗水量,减少烟囱水汽的排放。

    ②热回收器回收的热量由热媒体运输至烟气再加热器,将脱硫出口烟气温度由约50℃升高到80℃左右,从而避免烟囱降落液滴,减轻烟囱腐蚀,提高烟气排放抬升高度,消除“烟羽”视觉污染。


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