一条以“烟气深度冷却技术”为核心的超低排放技术路线在华能国际股份有限公司(简称华能国际)已经悄然形成。
“在华能国际燃煤机组烟气协同治理的技术路线中，有一个重要的特征就是增加了‘烟气深度冷却器’关键设备，降低进入电除尘器的烟气温度，以实现低低温除尘增效、脱硫增效及协同脱除三氧化硫、汞污染物的综合功能。”华能国际副总经理赵平向《中国电力报》记者介绍。
高效脱硫协同除尘新增塔体正在起吊。诸纪红 摄
华能金陵电厂生产厂长李斌正在检查施工现场。诸纪红 摄
可以看出，烟气温度调节对燃煤电厂超低排放的深远影响，这被业内人士形象地凝练为“超低排放的‘冷热’之妙”。
“冷热”的学问
推动燃煤清洁高效发电技术进步一直是亚洲最大的上市发电公司华能国际的发展责任。之前，其参与完成的863项目“超超临界燃煤发电技术”获得国家科技进步一等奖。
经过第一次工业革命，锅炉开启了世界工业文明先河，“加热”和“冷却”成为一种工业化热量平衡稳定的传递过程。
“冷热”的学问对于华能国际的李卫东来讲已然熟稔在心。“降低烟气温度有几个妙处：一是可以大幅度降低飞灰比电阻，极大降低电除尘出口烟尘浓度;二是可以实现烟尘颗粒物凝并，提升脱硫塔除尘效率;三是烟尘可吸收凝结的三氧化硫，促进烟尘吸收颗粒汞和二价汞，增进脱硫塔内吸附二价汞，可谓一石数鸟。”李卫东介绍道。“降低烟气温度到85~90摄氏度(酸露点以下温度)，一个很大的疑问是会不会带来设备低温度腐蚀。国内低低温除尘技术使用滞后的现象，主要是难以回答如何避免低温腐蚀问题。”据了解，华能国际统计了国内所有煤质和灰质资料，通过大数据挖掘分析，在实验室和现场试验的基础上，提出灰硫比大于50的情况下，可采用低低温除尘技术。华能国际的具体实践回答了采用低低温除尘技术的关键问题。这些成果已被写进国家技术标准和企业标准。
华能国际联合西安交通大学研发以烟气深度冷却为核心的烟气冷却器，重点是要解决冷却器选材、磨损、积灰、余热利用、节能等关键难题，并获得“一种锅炉烟气深度冷却余热回收系统”和“一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器”国家发明专利。
参与此次项目研发的西安交通大学教授赵钦新向 《中国电力报》记者介绍道：“我国许多电站锅炉的排烟温度实际运行值都高于设计值约20～50摄氏度，大幅度降低排烟温度将极大地提高电站锅炉的运行经济性。我国快速实施的燃煤电厂超低排放示范工程，使我国从过去的美国、欧洲、日本技术的跟随者，一跃而成为燃煤电厂烟气深度冷却技术研究及工程实践的领跑者。”
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记者了解到，国外烟气冷却器传热元件常规采用螺旋肋片管，存在易磨损和需要采用蒸汽吹灰耗能高的问题。华能国际在其研发的烟气冷却器中采用新型高效H型肋片管，具有自清灰功能，并大大降低了磨损问题。相关专利已在设备制造和工程上得到广泛应用。
在以烟气深度冷却为核心的燃煤电厂污染物协同治理技术路线制定形成的过程中，产学研用各个环节科研技术人员，在坚持不懈的技术创新基础上完成了关键技术研究和规模化的工程示范，为以烟气深度冷却为核心的污染物协同治理技术增添了亮丽的色彩。
“冷热”的效应
“支持同步开展大气污染物联合协同脱除，减少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。”《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》中如此明确要求。华能国际在2014年就提出烟尘、二氧化硫、氮氧化物、三氧化硫、汞分别达到5/20/35/5/0.005毫克/立方米超低排放。
华能国际与西安交通大学通过对烟气冷却器结构的改进及布置的优化，使低低温电除尘器协同治理能力得到了极大的提升。首先可降低粉尘比电阻，可大幅降低除尘器出口烟尘浓度;其次，可有效去除烟气中绝大部分三氧化硫，实现三氧化硫在烟气冷却器中冷凝，并吸附在烟尘表面上除去。“当灰硫比大于50时，在冷却器入口烟气的速度场、温度场、浓度场三场均匀条件下，烟气中的三氧化硫去除率可达到95%以上，从而解决了湿法脱硫工艺中三氧化硫腐蚀的重大难题。”赵钦新向记者介绍道。
在相关环保专家看来，华能国际以“烟气深度冷却器”为核心设备之一的燃煤机组烟气协同治理技术路线，在实现燃煤电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物达标排放的基础上，增加对三氧化硫、汞的超低排放限制，是科学合理的负责任的“超低排放”。
“烟气深度冷却器理论成熟、技术可靠、易于实施，实现增效减排的同时不产生二次污染、不产生能耗转移，其建造成本(设备和安装成本)在运行3～5年后可以完全回收，具有明显的技术经济优势和推广价值。”按照华能国际技术路线要求生产烟气深度冷却器的设备公司负责人分析道。
应用烟气深度冷却技术，不仅减排效果明显，而且非常节能,在运的几套系统能耗指标与采用加装湿式电除尘、电(布)袋除尘器的办法相比，均优。已实施该技术的燃煤电厂统计表明，每年可节约煤炭 47.9万吨，减少烟尘排放4600吨、二氧化硫排放7500吨、氮氧化物排放7500吨、二氧化碳排放117.8万吨。华能金陵电厂1号机组减排改造首次在国内百万千瓦机组上不采用湿式电除尘器，达到超净排放标准，该改造与采用湿式电除尘器的改造相比，节约投资额近5000万元，有显著的节能减排效果和社会效益。
记者从西安交通大学了解到，该成果已广泛应用于多家燃煤电厂烟气深度冷却器设计、生产和制造企业，开发了9种型号的烟气深度冷却器系列产品，其中6种型号填补国内空白。产品已应用于20万千瓦、30万千瓦、35万千瓦、60万千瓦、66万千瓦和100万千瓦等级的燃煤机组117台套，国内市场占有率达到50%，并出口国外，占领国际市场。
大道至简，在总结该项技术时，专家风趣地说:“冷热之道，一张一弛，其效显著，其妙无穷。”
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原标题：技术观察② 丨超低排放的“冷热”之妙
