华润电力北方大区燃煤机组水分回收及处理关键技术专栏

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带有冷凝微结构是起重机的间歇式膜蒸馏组件传热传质过程机理研究

引文信息

马韬, 杜小泽, 吴江波, 等. 带有冷凝微结构是起重机的间歇式膜蒸馏组件传热传质过程机理研究[J]. 中国电力, 2020, 53(7): 176-183.

MA Tao, DU Xiaoze, WU Jiangbo, et al. Mechanism study on heat and mass transfer process of conductive gap membrane distillation module with condensation microstructure[J]. Electric Power, 2020, 53(7): 176-183.

摘要

膜蒸馏技术因具有可低温操作和回收水质好等特点，在燃煤电厂脱硫废水是起重机的回收处理中极具应用前景。对一种带有冷凝微结构的新型间歇式膜蒸馏组件的传热传质进行了理论分析，在已有的理论基础上，考虑了膜热侧的传热传质以及膜中加入冷凝微结构后的传热情况，着重分析了微孔膜内的跨膜传质机理，以及在不同孔径及温度下的传质模型选择依据，并通过实验说明了温度及孔径对跨膜传质模型选择的影响，实验结果与理论分析基本吻合。

结论

（1）综合跨膜传质单一的传质模型基础上，提出膜蒸馏中的微孔跨膜传质模型是混合了DG模型和KMPT模型2种扩散模型的组合，且可以根据通量随温度的变化趋势来看出不同温度区间下何种模型占主导地位；（2）随着温度的变化，跨膜传质中占主导作用的扩散机制不同，若通量随温度的增长趋势呈指数增长，则粘性流占主导地位，需选用KMPT模型，若呈幂函数增长，则分子扩散占主导地位，可选用DG模型；（3）孔径越大，粘性扩散贡献越大。且在同一孔径中，跨膜温差越大，粘性扩散所占比重越大，同时跨膜传质机制模式会从DG模型向KMPT模型转变。

燃煤电厂脱硫废水热法零排放技术热成本分析

引文信息

赵舒然, 韩小渠, 张丹, 等. 燃煤电厂脱硫废水热法零排放技术热成本分析[J]. 中国电力, 2020, 53(7): 184-188, 196.

ZHAO Shuran, HAN Xiaoqu, ZHANG Dan, et al. Thermal cost analysis on thermal zero discharge technology for flue gas desulfurization (fgd) wastewater of coal-fired units[J]. Electric Power, 2020, 53(7): 184-188, 196.

摘要

采用不同热源驱动多效蒸馏（MED）或多级闪蒸（MSF）系统，对燃煤电厂湿法脱硫工艺废水进行处理，有望实现废水的低成本零排放。针对“预处理—浓缩—蒸发脱盐”工艺中已经过预处理的脱硫废水，提出5种不同的集成方案以实现“浓缩—深度脱盐”。分别建立了各方案的热经济性分析模型，定量研究了造水比和热成本的变化规律。结果表明：从热源角度分析，厂用汽热源成本较高，烟气成本低廉而泵功成为主要成本；从提浓与脱盐工艺角度，采用MED-TVC（multi-effect distillation-thermal vapor compressor）方案可提高造水比10%~100%，降低热成本10%~50%，但是降膜蒸发结构的MED对废水盐浓度的波动比较敏感，且不适合处理高浓度废水，强制循环蒸发结构可改善该问题；MSF工艺对盐浓度具有更强的适应性，采用烟气供热的成本为0.3~1.2元/t。

结论

电厂中有丰富的介质（烟气、蒸汽、热水等），可作为脱硫废水零排放处理的热源。提出了5种集成方案，分别以烟气、厂用汽作为热源，并集成MED、MSF、MED/TVC等方案，建立了相应的热经济性定量分析模型，对比了不同方案的造水比和热成本。研究结果表明：（1）脱硫废水处理过程中，厂用汽驱动MED热成本普遍在10元/t以上，集成TVC可降低热成本10%~50%，采用烟气驱动可进一步降低成本90%。（2）MED结构造水比高，但降膜蒸发结构的MED对脱硫废水初始盐浓度变化的适应性不强，且不适合实现高盐浓度废水的深度水回收，高浓度效采用强制循环蒸发结构可解决该限制；MSF结构对盐浓度具有较好的适应性，且采用烟气供热时，降低多级闪蒸总温差可有效降低成本。

电站锅炉尾部烟气余热回收与梯级利用系统特性分析

引文信息

滕达, 李铁林, 李昂, 等. 电站锅炉尾部烟气余热回收与梯级利用系统特性分析[J]. 中国电力, 2020, 53(7): 189-196.

TENG Da, LI Tielin, LI Ang, et al. System characteristic analysis of waste heat recovery and cascade utilization of tail flue gas of power boiler[J]. Electric Power, 2020, 53(7): 189-196.

摘要

燃煤电站锅炉实际运行排烟温度一般在130~150 ℃，进一步回收烟气余热有利于降低发电煤耗，减少污染物排放。针对电站锅炉尾部不同位置烟气参数不同的情况，设计了安装在空气预热器后及湿法脱硫装置后的两级热交换器余热回收系统，并结合330 MW燃煤电站锅炉，分析了不同负荷下，两级热交换器的换热量、冷凝水量、两侧介质静压差及发电标准煤耗降低值的变化情况，同时监测了二级热交换器前后烟气中固体颗粒物含量。结果表明：一级热交换器的换热量明显高于二级热交换器，烟气中水分主要在二级热交换器冷凝；标准煤耗降低值高达3.09 g/（kW·h）；同时烟气经过二级热交换器后固体颗粒物含量明显降低。为燃煤电站锅炉尾部烟气余热回收利用提供了参考。

结论

（1）一级热交换器回收烟气显热，在烟气余热回收过程中起主导作用，烟气温度可降低49.8 ℃，换热量18.67 MW，该部分热量用于加热部分7号低压加热器凝结水至113.13 ℃，进而可以替代部分6号低压加热器抽汽返回汽轮机内继续做功，标准煤耗最高可降低2.84 g/（kW·h）；

（2）二级热交换器回收烟气中水分的汽化潜热，烟气温度可降低2.48 ℃，换热量6.26 MW，该部分热量用于加热部分凝汽器出口凝结水，进而可以替代部分8号低压加热器抽汽返回汽轮机内继续做功，标准煤耗可降低0.74 g/（kW·h）；

（3）电站锅炉尾部安装两级热交换器系统不仅可以回收烟气余热，还可以实现烟气中水分冷凝脱除，烟气脱水量6.4 t/h；并且二级热交换器对降低烟气中固体颗粒物浓度有一定作用，减少3.23 mg/m³。

脱硫废水处理前后喷射Cl析出特性

引文信息

张千, 倪黎, 豆朝宗, 等. 脱硫废水处理前后喷射Cl析出特性[J]. 中国电力, 2020, 53(7): 197-202.

ZHANG Qian, NI Li, DOU Chaozong, et al. Precipitation characteristics of chlorine in the process of desulfurization wastewater spray before and after treatment[J]. Electric Power, 2020, 53(7): 197-202.

摘要

脱硫废水中含有高浓度的氯盐，影响脱硫系统的安全运行。采用Factsage热力学计算软件来模拟单一氯盐溶液和处理前后脱硫废水经过尾部烟道喷射后Cl析出特性。结果表明：CaCl₂，MgCl₂和NH4Cl溶液喷射过程析出Cl主要以含Cl气体形式析出；喷射NaCl溶液时，Cl全部以NaCl（s）形式析出，而无气体析出。未处理的脱硫废水烟道喷射蒸发过程，75%以上的Cl以NaCl（s）的形式析出。除去Ca²⁺，Mg²⁺、NH₄⁺等离子后，脱硫废水烟道喷射蒸发过程不会析出HCl气体，产物NaCl（s）会被电除尘除去。因此脱硫废水的预处理减少了含Cl气体的析出，减轻了对尾部烟道的腐蚀。

结论

（1）热力学模拟计算表明：烟气喷射蒸发CaCl₂、MgCl₂和NH₄Cl溶液时，在低温下会产生Cl₂和HCl气体；高温下Cl全部以HCl形式析出。而实际喷射蒸发NaCl溶液过程没有产生含Cl气体，Cl全部以NaCl（s）形式析出。

（2）喷射蒸发预处理前的脱硫废水，随着温度的增加，NaCl的比例基本保持在80%左右。含Cl气体（HCl和Cl₂）的比例保持在20%左右，其中HCl（g）比例随温度升高而增大，Cl₂（g）比例随温度升高而减小。而经过预处理后的脱硫废水中不含Ca²⁺，Mg²⁺和NH₄⁺等离子，在尾部烟道喷射蒸发时，不会析出HCl气体，喷射废水中的Cl全部以NaCl（s）形式析出，产生的NaCl（s）会被电除尘除去。因此对脱硫废水进行预处理，可以有效减少喷射蒸发过程含Cl气体的析出，避免对尾部烟道腐蚀。

（3）模拟结果和实验结果具有差异性，这是因为热力学模拟只考虑反应进行的最大可能性，忽略了反应速度，而具体实验中反应进行程度受反应速度的限制。对比实验结果和模拟结果发现，氯盐的热稳定性由高到低的次序为：NaCl、CaCl₂、MgCl₂、NH₄Cl。

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编辑：杨彪

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