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新型碳纤维改性石墨管换热器在烟羽脱白中的应用
信息类型:技术支持  信息来源:本站发布  添加时间:2018/12/29 13:20:25  关注次数:

新型碳纤维改性石墨管换热器在烟羽脱白中的应用

青岛瀚新石墨设备科技有限公司   刘书宝

目前,我国大部分燃煤发电机组脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,该工艺可使烟气温度降低至45~55℃,这些低温饱和湿烟气直接经烟囱进入大气环境,遇冷凝结成微小液滴,从而产生“白色烟羽”。虽然单纯的“白色烟羽”对环境质量没有影响,但是影响环境感观,有时甚至会被误认为有毒、有害废气。湿烟气凝结形成的微小水滴虽然危害不大,但是会对周围居民生活造成一定的困扰,环保局就经常接到类似投诉。因此,许多燃煤电厂把消除“白色烟羽”作为超低排放改造的重要内容之一,下面就浅谈一下新型碳纤维改性石墨管换热器在烟羽脱白工艺中的应用。

一、新型碳纤维改性石墨管换热器简介

1、不透性石墨是一种由人造石墨、及合成树脂通过浸渍、压制、浇铸等方法制得的新型结构材料,它和其它一切非金属耐腐蚀材料的区别在于:         

(1)具有极好的导热性能。石墨导热系数很高,仅次于铜跟铝是不锈钢大5倍,比碳钢2倍多,更是其它非金属材料不能比拟的(不如氟塑料、搪玻璃等),是制作换热器的理想材料。

(2)具有优良的化学稳定性,耐腐蚀。石墨除及少数强氧化性酸与强碱外,对大部分酸类、碱类都是稳定的。

(3)线胀系数小,其线胀系数一般在(5~27)×10-6×1/℃范围内,对温度变化的敏感度小,用它制作的设备能在高温下维持原来的形状和机械强度

(4)压型石墨(石墨管)不易结垢,因为石墨本身性质加上石墨管内外避很光滑,决定了石墨管跟大多数介质之间“亲和力”极小,所以污垢不易附结在表面。

(5)机械加工性能良好,除不能压延和锻制外,可以进行各种机械加工。

(6)石墨密度小,制成设备质量轻,比相应的金属设备质量轻。   

2、新型碳纤维改性石墨管换热器

新型碳纤维改性石墨管换热器,是我公司独立开发的国家专利产品,在石墨原材料中添加了部分高强度的碳纤维丝,制成的碳纤维改性石墨管既保持了传统的石墨管换热好和不挂壁的优点外,又极大的提高了石管的抗冲击和抗震能力,在冲击和震动工段应用的安全性能明显增强。其主要特点如下:

a、两端管板均为固定管板,管板与换热管之间采用高弹性密封连接(为我公司专利技术),实现单管伸缩,避免了传统产品因管板、换热管与粘接剂线胀系数不同而引起的应力破坏。

b、使用范围扩大。使用压力有原先最高0.3MPa提高到1.0MPa,使用温度有原先的130℃提高到现在的180℃。在化工生产中只要压力不高于1.0MPa,温度不高于180℃的地方基本都可以使用。

c、专利可换管技术,结构简单,维修方便,单管可以更换,避免了传统产品因堵管造成设备整机报废,大大延长设备的使用寿命。

二、“白色烟羽”形成机理

湿法脱硫后的湿烟气直接排放之所以会产生“白色烟羽”,是因为在脱硫过程中,脱硫浆液与高温烟气直接接触,发生传热传质。一方面水分蒸发,增加烟气的含湿量;另一方面,烟气温度降低,烟气携带水蒸汽的能力降低。烟气达到饱和状态后,会携带部分小液滴。这些携带小液滴的饱和湿烟气经除雾器除去绝大部分液滴后,如果直接经烟囱排入大气,由于环境温度比烟气温度低,饱和湿烟气中的水分就会凝结成小液滴形成“白色烟羽”。

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图1为相对湿度为100%的空气中含湿量随温度的变化趋势曲线,A点为排放湿烟气的初始状态,B点、C点为不同的环境空气状态,AB,AC分别与饱和湿度曲线相交于B1,C1点。湿烟气从烟囱口排出后是否会出现白烟及出现白烟的长度,不仅与烟气本身含湿量的多少、烟气的温度(A点位置)有关,而且与它周围环境空气的温度、湿度(即B,C点位图1温湿图上烟气状态变化置)有关。A点状态的湿烟气从烟囱口排出后,沿饱和湿度曲线变化到B1点,在这个过程中湿烟气中的水分凝结成小液滴,也即形成“白色烟羽”,然后由B1点沿直线变化到环境状态B点,在这个过程中“白色烟羽”消失。由A点变化到环境温度更低的C点的过程也类似,只不过“白色烟羽”的长度更长。因此,只要湿烟气初始状态点与环境状态点的连线与饱和湿度曲线相交,就会产生“白色烟羽”。并且环境温度越低、湿度越大“白色烟羽”越长。

三、治理方法

1、 在烟气脱硫塔入口处加装一台“鲁龙牌”立式列管式石墨换热器(烟气冷却器),管间以循环水为冷却水,与管的高温烟气进行热交换,高温烟气放热降温后进脱硫塔开展脱硫工序,低温循环水被加热为高温水用于后面烟气再热器去加热塔后净烟气。

2、烟气在脱硫后,再进入一台“鲁龙牌”立式列管式石墨换热器(叫烟气冷凝器),与管外低温水换热冷却后,进入烟气再热器进行烟气再加热工序。

3、经过冷凝处理的低温净烟气进入最后一台“鲁龙牌”立式列管式石墨换热器(烟气再热器)石墨管内与管间来自烟气冷却器的高温循环水进行热交换,高温水放热降温被冷却后回到循环水池泵,在泵的驱动下进入烟气冷却器开始下一个循环换热过程;低温净烟气吸热升温(>65℃)后由烟囱排空。

三、采用新型碳纤维改性石墨管换热器理由

1、新型碳纤维改性石墨管换热器具有导热系数高,换热效果好,耐腐蚀。

2、石墨换热管内、外壁光滑,不易结垢,不挂壁,可有效避免因循环水结垢、烟气所含盐类物质结晶挂壁而影响换热效果; 

3、与氟塑料毛细管换热器相比,换热效率高,同等条件下石墨换热器面积更小、价格更低,;且石墨光滑管径大,相对于氟塑料毛细管换热器来说,对于冷却水没有太大要求(氟塑料冷却水需要脱盐水,否则冷却水结垢容易堵死换热管)使用成本低,所以石墨换热器综合成本很低。

四、结束语

综上所述,“白色烟羽”虽然对环境质量没有影响,但是影响环境感观,需要加以治理。目前主要采取直接加热法来消除“白色烟羽”,这会增加机组的能耗。而通过先冷凝再加热的处理工艺,不仅能回收部分余热来弥补机组能耗,而且能够回收一些冷凝水加以综合利用,不失为一种节能型的“白色烟羽”治理模式,同时石墨换热器在本工艺中的应用也会越来越广,石墨换热器其耐腐蚀、不堵管、使用寿命长、综合成本的优点会越来越明显,将被更多的业主所接受。



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