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京能（錫林郭勒）發(fā)電有限公司的黨委書記、總經(jīng)理劉春曉在2019年智慧電廠論壇（第一期）分享了《火電機組煙氣提水及余熱利用、煙氣消白技術的研究》，精心提煉了電廠在當前背景下踐行綠色環(huán)保和零水耗的研究心得。北極星電力網(wǎng)、電力頭條APP將對大會進行全程直播。

劉春曉：各位領導，各位專家，大家好！

我今天給大家?guī)淼倪@個課題，是我們在2014年開始做的一個項目上要解決我們當時用水這個難題的情況下，提出來的一個專項的研發(fā)課題。實際我們這個項目是在2014年落地，這個時候我們在國家整體對煤電有一個產(chǎn)能政策大的調(diào)整，這個時候我們煤電的生存壓力非常大，難度也是非常大。在這個時候，我們怎么去把傳統(tǒng)的煤電搞上去，讓它有一定的生存能力，甚至說我們傳統(tǒng)的煤電還能煥發(fā)新的生機？這個時候我們也在想靠什么？就是靠創(chuàng)新，靠我們的智慧，把我們的煤電，一個是自身要節(jié)能，自身要低排放。同時，把我們大家對傳統(tǒng)煤電的認識，從臟亂，甚至說視覺不好，我們?nèi)绾蜗蛎利愲姀S去發(fā)展去過渡，我們也做了嘗試。

最終我想通過我們的嘗試，通過各種智慧手段的應用，最終達到我們傳統(tǒng)煤電如何突破循環(huán)熱效率的上限，目前來講我們已經(jīng)達到46%的水平。如何把我們傳統(tǒng)的煤電污染物的排放用到最低？特別是在這個過程中，今天我給大家?guī)矸窒淼倪@個題目，就是我們在電廠傳統(tǒng)煤電我們是一個用水大戶，在這個環(huán)節(jié)上怎么來能夠自保，做到自循環(huán)，也是在這種情況下跟大家分享我的這個課題。

我從四個方面，一個是行業(yè)的現(xiàn)狀；再一個是對傳統(tǒng)煤電用水的來源，包括用水過程中我們還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了一定的余熱，這個余熱的利用，同時還有消白的能力；第三個，下一步的一些思考；第四個，有一個展望。

現(xiàn)狀，我們發(fā)電這一塊，特別是火電發(fā)電是一個耗水大戶。我們煤炭資源分布來講，大量的煤炭資源分布在北方或者西北這些地區(qū)，恰恰在這些地區(qū)又是我們非常缺水的地區(qū)，這樣的話，我們煤電機組的生存如何在這種有資源轉化的過程中解決水的瓶頸，就是擺在我們面前的一個比較大的難題。我們統(tǒng)計了一下，2015年我們?nèi)珖痣姍C組的平均耗水應該說度電是1.4千克，就是1.4公斤水。2016年煤電整體的用水的高位已經(jīng)超過4個億，整體用的量還是非常大的。

在這個過程中，我們這個項目上馬的時候，定了一個小小的指標。在當時國家給定的用水指標的前提下，我們自己做了一個小的目標設定值，我們定了一個叫度電用水不到0.1千克，我們定了一個0.0918，全年總的用水量，按照550小時來運行核算的話，大體是100萬噸的大數(shù)。當然我們現(xiàn)在投產(chǎn)了以后，這個目標應該說已經(jīng)比較好地實現(xiàn)了。

大家知道，今天一天我們各個項目都有各自的特點，從水的角度講，我們現(xiàn)在無外乎除了我們的地表水、地下水，我們工業(yè)上能夠解決的，特別是現(xiàn)在大家看到的海水淡化，應該說這是一個非常好的渠道。但是現(xiàn)在來講，如果是工業(yè)化的話，我們的運營成本、投入的成本相對來說還是比較高的。同時，受地域的限制，我們海水淡化只有沿海地區(qū)可能才能夠操作，像北方，特別是西北地區(qū)、內(nèi)陸地區(qū)不具備這個條件。怎么辦？我們在想結合我們煤炭的特性，比如說褐煤比較多的地方，含水高的褐煤能不能提出來？在2015年前后大家也在搞褐煤干燥，但是這個當中存在若干問題，主要是安全的問題。

基于這個因素，我們也在考慮，我們這個項目正好座落在錫林郭勒地區(qū)，有豐富的褐煤儲量，我們在想如何把這35%的水分提出來作為自用？我們在想，項目立項之初，我們?nèi)绾谓鉀Q這個問題？從技術路線的選定，要選定煙氣提水，不選干燥，因為干燥安全風險太大。選完煙氣提水以后，我們設備的研發(fā)，甚至中試，同時經(jīng)過設備的中試定型以后，經(jīng)過了近四年的時間，我們從2014年開始到去年年底投入試運行，四年的時間基本上把這個煙氣提水的技術，做了一個從研發(fā)到最后定型的過程，目前來講運行情況還是不錯。

同時，通過我們提水這個環(huán)節(jié)，突然間發(fā)現(xiàn)因為把煙氣里面過多的水分提出來以后，自身煙氣里面的濕度在降低，我們消白的作用副產(chǎn)品也有所顯現(xiàn)。特別是近幾年人口密集、內(nèi)陸這些地區(qū)對發(fā)電廠煙氣滾滾白煙，實際上消白，需求比較旺盛。

這一塊主要說一下我們這個廠，重點是說提水，電水聯(lián)產(chǎn)高含水煙氣利用，整體是一個綜合性的。我今天主要把提水這一塊給大家匯報匯報。

整體的工藝，我們做了一個叫脫硫、二級除塵、提水一體的塔，脫硫除塵提水塔，上面是吸收塔，下面是冷凝塔，通過除塵以后，實際上這個煙就非常干凈了。我們進一步把煙降下來，從飽和煙氣變成不飽和煙氣以后，多余的水分通過冷凝塔匯聚起來。

我們從2018年9月份開始做投入的試驗，一直到目前開始試生產(chǎn)，我們目前單臺機組一個小時的提水量基本上在90噸到120噸，這個就看我廠里的需求了，如果需求大，可以提水量增加一點，這個主要就是冷卻的強度大一點，我的提水量就多一點?？傮w來講，目前的狀態(tài)，叫度電用水0.005千克，就是5克水，基本上可以實現(xiàn)零水耗。

這個環(huán)節(jié)上，實際上這個水提出來以后做什么呢？去了兩個地方，一個地方就是脫硫自身的補水，這個大家都很好理解。更重要的我們這個提水提出來以后，作為我們除煙水來使用，所以這個提出來的水是很干凈的。

這個是一些具體的參數(shù)，從煙氣進入脫硫塔，100到105度的煙氣進入脫硫塔，進入脫硫塔以后這個溫度有一個降溫的過程，到了55度上下。這個溫度的煙氣進入我們的冷凝塔，經(jīng)過冷凝以后，我們的煙氣基本上在50度這個范圍內(nèi)。通過熱交換，我們出來水的溫度能達到45—48度的狀態(tài)。

這也是對剛才整個煙氣提水一些主要的參數(shù)，包括循環(huán)水量，140方一個小時的循環(huán)水量，也是基于現(xiàn)在單臺66萬褐煤爐煙氣提水設定的一個循環(huán)水的量。但是這個過程中，因為提出來水的溫度最后能夠達到48，甚至50度的時候，我們覺得這個余熱還是比較龐大。如果是在供熱需求比較高的地區(qū)，我們可以通過熱泵的技術進一步提溫，可以把它作為一個供熱的熱源。就我們廠里自身來講，我們現(xiàn)在可以把它作為廠內(nèi)供熱的系統(tǒng)直接來使用。

我們余熱的利用空間也是比較大，如果按照這樣的話，每年折算到標煤來講，兩臺機組一年也在800噸的量級。

這個是我們實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，這是在線的一些數(shù)據(jù)，跟大家羅列一下。

旁邊這個是我們提出來的水，應該說跟我們從顏色上看基本上跟我們的蒸餾水差不多，里面其他礦物質(zhì)的含量很少，就是弱酸性，所以這個提出來的水作為源水來用，出水率可以達到80%，我們常規(guī)的出煙水也就是在60—70%的樣子。

這個跟剛才也是有一定相應的，主要是說我們煙氣里面通過冷凝提水以后，煙氣進入脫硫提水塔以前的濕度跟以后的濕度?？梢哉f以前進入入口的濕度在15—18%的范圍，提水以后基本上能降到10—15%，這樣能保證我們一個小時提到100噸的水量。

同時，由于煙溫的降低，煙氣含濕量的降低，我們最后煙氣的狀態(tài)也會大大減弱。

這也是一些采集的實時數(shù)據(jù)，這兒跟大家強調(diào)的，這個提水技術一定要建立在我們超凈排放，就是說脫硫一定要脫得干凈，煙塵一定要除得干凈，在這種情況下，我們提出來的水質(zhì)是好的，而且提出來的水質(zhì)二次處理的成本是比較低的。所以說我們這個項目現(xiàn)在投產(chǎn)以后，三大排放指標，氮氧化物、二氧化硫、煙塵基本上全在個位數(shù)，像煙塵是0點多，不到1，二氧化硫我們基本上可以控制在5以下，氮氧化物也是個位數(shù)，基本上跟二氧化硫是差不多的。

剛才主要說的是提水，我們有一個副產(chǎn)品，對煙氣的消白產(chǎn)生了一定正相關的作用。因為提水的過程是煙溫降低的過程，煙溫降低的過程也是我們產(chǎn)生煙雨的強度，煙溫降低跟煙氣的含濕量也是正相關的，這種情況下，我們很好地減少了煙氣里面的水蒸氣，所以我們煙囪白的濃度又會有效地降低。

當然，產(chǎn)生這個煙氣的白煙，跟我們區(qū)域，特別是環(huán)境溫度有直接的關聯(lián)，我們只要是在飽和狀態(tài)下，排出來的煙氣跟環(huán)境溫度在飽和狀態(tài)下基本上都是白色的。如果是過飽和狀態(tài)下，我們的煙溫高于環(huán)境溫度的時候，我們是看不到白煙的。當然煙溫降低以后，我們想把白煙消掉或者讓它弱化，這個過程中，實際我們附加的代價也是偏低的。目前我們消白的技術，更多的還是通過不同煙氣的加熱方式，有的是煙氣加熱煙氣，有的是蒸汽加熱等等。但是應該說我們投入的加熱，能耗是降低的。

剛才我們說了消除白煙，濕煙羽，整個過程中跟環(huán)境溫度、環(huán)境相對濕度，包括風速也有關系。像我們所處的地區(qū)，冬季零下三十多度甚至四十多度，煙氣排出來以后不等它往外擴散，就變成煙羽狀的，就是冰渣狀，直接很快就落下來。但是由于我們搞了提水，這個量首先是小的。第二，我們的脫硫脫氮，就是二氧化硫、氮氧化物，包括塵，除得很干凈，這個冰渣下來以后，落地以后，只要一化什么都沒有，看不見。

隨著煙溫的降低，整個煙氣里面的濕度也是在同步降低。這樣我們和環(huán)境溫度有一個比較，環(huán)境溫度低的時候，我們的煙溫也在下降，我們產(chǎn)生煙羽的這個點就會下移。

這還是說我們煙氣中水蒸汽風壓和含水相互間的曲線關系，隨著煙溫的降低，里面的水蒸汽肯定是越來越少。

下面這套系統(tǒng)是一個冷卻，就是煙氣提水冷卻的系統(tǒng)，這個冷卻也是通過空冷的方式。我們提出來的熱水匯集到我們的儲水箱，通過我們的循環(huán)冷卻泵進入冷卻裝置，冷卻完的一部分水再回到冷凝塔里，多余的水通過這個冷凝泵轉移到我們的儲水系統(tǒng)里面。當然這個過程中，如果要說是我們有煙氣消白需求，我們可以引出來一部分原煙氣，再做一個煙氣加熱器，這樣就進一步地把我們的白煙羽的情況能夠很好地低成本低解決掉。

簡單地說一下這個項目的前景，我們覺得首先還是重點說提水，因為作為我們富煤、缺水這個整體的布局，如果是一旦解決了水的問題，應該說我們煤的轉化空間突然間又打開了。而且我剛才重點介紹的是結合我們褐煤提水的需求，實際這套技術運用在我們常規(guī)的濕法脫硫里面都是可以的，因為我們濕法脫硫，像60萬等級的一小時的補水量，脫硫自身的補水量基本上在60—80%，如果通過這種方式，把它70—80%的水提出來，自身的耗水量也會大大降低。

當然通過我們這套技術對電廠來講，兩臺機組，目前看基本上叫零水耗。所以我們覺得前景不單單是對褐煤機組有利，實際對我們所有的燃煤機組，只要是濕法脫硫的，還是都可以應用的。

圍繞著這個，我們在這個過程中也形成一些專利。