煙塔合一技術(shù)的環(huán)境效益

采用煙塔合一技術(shù)有利于煙氣抬升以及煙氣中污染物的稀釋和擴(kuò)散, 有利于提高環(huán)境質(zhì)量。利用冷卻塔巨大熱量和熱空氣的提升力對(duì)濕煙氣進(jìn)行抬升, 使之滲入大氣逆溫層中。盡管氣流溫度低, 但總體積流量較大, 在大多數(shù)天氣條件下, 其煙氣抬升高度高于煙囪排放。

根據(jù)Saarbergw erke AG 及Rhei-Nisch-Westfalisches Elek trizitat swerk AG 于1984～ 1985年間在Volklingen 實(shí)驗(yàn)電站測(cè)得結(jié)果, 100 m 高的冷卻塔和170 m 高的煙囪排放煙氣擴(kuò)散“照相”對(duì)比(見(jiàn)圖1) , 煙囪排放煙云在距離排放點(diǎn)附近時(shí)抬升很快, 之后煙云中心高度基本停留在450 m , 煙云輪廓中后部漸寬; 冷卻塔煙云在排放原點(diǎn)中等距離處的抬升高度迅速超過(guò)煙囪煙云抬升高度, 達(dá)到600m 仍然緩慢上升, 最后在700m 時(shí)升勢(shì)趨緩, 其煙云的輪廓較煙囪排放煙云要窄, 因此擴(kuò)散的距離也更遠(yuǎn)。

由此可見(jiàn), 盡管傳統(tǒng)煙囪一般比冷卻塔要高, 煙囪排放的煙氣溫度也比冷卻塔排出的混合氣體溫度要高, 但利用冷卻塔排煙時(shí), 由于煙氣與冷卻塔中的水汽混合后, 大量的水汽能將煙氣分散沖淡, 這種大量的混合氣流有著巨大的抬升力, 能使其滲入到大氣的逆溫層中; 另一方面, 這種混合氣流還具有一種慣性, 使其對(duì)風(fēng)的敏感度比煙囪排放的煙氣對(duì)風(fēng)的敏感度要低, 后者極易被風(fēng)吹散。在可比情況下利用冷卻塔排放的煙氣比煙囪排放的煙氣氣流更大, 上升的時(shí)間也更長(zhǎng), 擴(kuò)散高度更高, 因而認(rèn)為利用冷卻塔排放煙氣的污染比煙囪排放低, 利于降低環(huán)境污染, 保護(hù)環(huán)境。

我國(guó)現(xiàn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)導(dǎo)則規(guī)定的煙氣抬升高度和環(huán)境空氣污染物擴(kuò)散模式, 是基于采用煙囪排放煙氣這一先決條件。由于采用煙塔合一技術(shù)才剛剛開(kāi)始, 還沒(méi)有相應(yīng)的適合我國(guó)環(huán)境條件的經(jīng)驗(yàn)公式, 煙氣抬升高度和環(huán)境空氣污染物擴(kuò)散模式有待于進(jìn)一步研究。目前只有中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院利用德國(guó)的SöP 模式和拉格朗日模式為某電廠計(jì)算了煙氣抬升高度和對(duì)地面的附加質(zhì)量濃度, 需要探討的問(wèn)題較多。

影響煙氣抬升與擴(kuò)散的基礎(chǔ)參數(shù)有煙氣流速、溫度, 環(huán)境風(fēng)速、氣溫、大氣穩(wěn)定度、擴(kuò)散參數(shù)及地形條件, 在同等煙氣和環(huán)境條件下, 決定性的因子為環(huán)境風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度。

利用S/P 模式和德國(guó)煙囪排放抬升公式對(duì)比計(jì)算某電廠2×300MW 機(jī)組在不同大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速條件下煙氣抬升高度和環(huán)境影響顯示, 在大氣不穩(wěn)定狀態(tài)下, 風(fēng)速為1. 5 m/s 時(shí)煙氣通過(guò)冷卻塔排放可抬升到1 100m , 而通過(guò)煙囪排放則只能達(dá)到400 m。風(fēng)速為3 m/s 時(shí), 煙氣通過(guò)冷卻塔排放可抬升到500 m , 而通過(guò)煙囪排放則只能達(dá)到150 m。在大氣中性狀態(tài)下, 不同風(fēng)速煙氣通過(guò)冷卻塔排放可抬升到140～ 200 m , 而通過(guò)煙囪排放則只能達(dá)到60～ 100 m。在穩(wěn)定狀態(tài)下, 通過(guò)冷卻塔排放比通過(guò)煙囪排放煙氣抬升高度高50 m 左右。

計(jì)算結(jié)果表明, 120 m 冷卻塔排放的SO2、NOx和PM10 (漂塵) 年均落地質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體上好于煙囪。采用煙囪方案較冷卻塔年均質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加8%～10%。2 種方案年均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值位置一致, 等質(zhì)量分?jǐn)?shù)線分布趨勢(shì)也基本一致。在弱風(fēng)條件下, 冷卻
塔排放較煙囪有明顯的抬升, 但風(fēng)速在4. 5 m/s 以上時(shí), 冷卻塔排放的煙氣抬升低于煙囪。

煙塔合一技術(shù)的其他特點(diǎn)

a. 煙氣通過(guò)冷卻塔排放, 可節(jié)省煙囪、濕法脫硫系統(tǒng)中的煙氣再熱(GGH) 裝置、增壓風(fēng)機(jī)及其相應(yīng)煙道的費(fèi)用, 投資一般比煙囪排放低。但根據(jù)目前國(guó)內(nèi)的排放標(biāo)準(zhǔn), 采用煙塔合一技術(shù)必須設(shè)置脫硝裝置。目前脫硝裝置通常按200 元/kW 來(lái)估算投資, 因此采用煙塔合一技術(shù)的投資將超出采用煙囪排放的投資。

b. 可通過(guò)回收煙氣熱量提高能源效率?？赏ㄟ^(guò)在鍋爐尾部增加熱交換器實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖2)。粗略計(jì)算,如設(shè)計(jì)合理, 可以提高電廠效率0. 7% 左右。

c. 采用煙塔合一技術(shù)可簡(jiǎn)化煙氣系統(tǒng)設(shè)計(jì), 由于沒(méi)有GGH, 可以合并鍋爐引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)等。因此煙氣系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單, 煙道相對(duì)而言比較短(見(jiàn)圖2、3)。

d. 冷卻塔中或者在氣流剛離開(kāi)冷卻塔時(shí)會(huì)強(qiáng)烈的空氣有害物, 如二氧化硫和氧化氮與氣流中水蒸氣的反應(yīng), 結(jié)果提前形成酸, 對(duì)筒壁形成腐蝕, 并可能在一定程度上影響循環(huán)水水質(zhì)。

e. 冷卻塔噴出的酸性水滴和氣流中的酸性霧滴, 可能在一定程度上對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境、建筑物產(chǎn)生影響。

f. 脫硫、脫硝、除塵等設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí), 煙氣不允許直接排入冷卻塔, 需要有應(yīng)對(duì)措施, 如增加備用設(shè)備或機(jī)組停機(jī)。

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