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火电厂冷却烟囱分析论文
火电厂冷却烟囱分析论文 摘要长期以来，烟囱成为火电厂必不可少的重要设施。近年来，随着脱硫 脱硝技术的运用，使处理后的烟气温度和烟气成分与过去相比发生了变化。能否 在适当条件下用冷却塔替代烟囱(将烟气通过冷却塔排放)呢通过对塔内气体流 动工况的变化分析，以及对湿法脱硫后的烟气从烟囱排放分析和烟气中残余二氧 化硫和飞灰对循环冷却水污染分析，最后得出结论：若烟气采用了高效除尘和脱 硫(或脱硫脱硝)处理，可以设置低矮的事故烟囱，不再建设永久性烟囱，从而降 低造价和运行费用。随着社会生产力的发展和人们生活质量的提高，人们对环境质量愈来愈关 注，对火电厂也提出了更高的环保要求。愈来愈多的电厂将视其煤质情况和环保 要求对烟气进行脱硫处理，甚至于进行脱硝处理。在某些采用石灰石湿法脱硫(以 下简称FGD)的系统中，经脱硫后的烟温约50℃，若不加热则可能带来烟囱排放 困难。能否在采用自然通风冷却塔的电厂，将处理后的烟气通过冷却塔排放本文 试图对该问题做一些分析和探讨。
1技术方案 对于采用了冷却水再循环的火电厂，若其烟气进行了脱硫脱硝处理(或只 是脱硫处理)，在正常运行工况下，烟气经过二氧化硫吸收塔处理，进入自然通 风冷却塔，在配水装置之上均匀排放，通过冷却塔排入大气。同时，根据二氧化 硫吸收塔的可靠性和事故率大小，可以设置旁路烟道，通过事故烟囱排放。
2技术经济分析 2.1塔内气体流动工况的变化分析 与常规做法不同，烟气不通过烟囱排放，而被送至自然通风冷却塔。在塔 内，烟气从配水装置上方均匀排放，与冷却水不接触。由于烟气温度约50℃，高 于塔内湿空气温度，发生混和换热现象，混和的结果，改变了塔内气体流动工况。
2.1.1烟气进入对热浮力的影响 塔内气体向上流动的原动力是湿空气(或湿空气与烟气的混和物)产生的 热浮力(也称抽力)，热浮力克服流动阻力而使气体流动。热浮力为Z=he.Δρ.g，式 中he――冷却塔有效高度；
Δρ――塔外空气密度ρk与塔内气体密度ρm之差。
下面，以某300MW机组为例，做简要计算：
已知f=10%的气象条件为θ1=25℃，Ψ1=78%,pamb=99.235kPa，查有关图 表或用公式计算出塔外空气密度ρk=1.152kg/m3。
一般情况，塔内空气密度ρm≈0.98ρk=1.129kg/m3，在标准大气压下，0℃ 时，烟气根据经验，一般煤质ρoy≈1.34kg／Nm3。
经湿法脱硫后的烟温ty=50℃，考虑烟气x≈1%，水蒸气ρos=0.804kg/Nm3， 则可计算出进入冷却塔的烟气密度 显然，进入冷却塔的烟气密度低于塔内气体的密度，对冷却塔的热浮力产 生正面影响。
2.1.2烟气进入对塔内气体流速的影响 已知列举的300MW机组，冷却塔淋水面积Am=6500m2，塔内气体流速 vm=1.07m/s，计算出塔内气体流量Qm=Am.vm=6955m3/s;再计算出排烟温度 140℃时，排烟量约1800000m3/h(折合500m3/s)。换算为脱硫后50℃的烟气量(忽 略除去的SO2气体，增加的水蒸气按经验为10%)：
进入塔内的烟气占塔内气体的容积份额：
显然，进入冷却塔的烟气所占容积份额小，对塔内气体流速影响甚微。
2.1.3烟气的进入对塔内阻力的影响 根据塔内阻力公式Δp=ξ(ρmvm)/(2)，阻力系数ξ主要在于配水装置，而烟 气在配水装置以上进入，对配水装置区间段阻力不产生影响。因此，对总阻力的 影响甚微，在工程上亦可以忽略不计。
从以上分析可得到以下结论：烟气能够通过双曲线自然通风冷却塔顺利排 放。
2.2湿法脱硫后的烟气从烟囱排放存在着困难烟气经石灰石(湿法)脱硫后，烟温一般在50℃左右。由上例知，50℃的烟 气与室外空气密度差甚小，再考虑到烟囱壁散热导致烟气温降，烟囱非双曲线形， 其流动特性不及冷却塔，加上气候变化的影响，可见，经脱硫后50℃的烟气通过 烟囱排放存在着困难。否则，不得不对50℃的烟气进行加热，这样，势必导致系 统复杂，初投资及运行费用增加。
2.3烟气通过冷却塔排放对环境的影响 据国外研究机构的研究成果表明，通过冷却塔排放的烟气，其抬升高度能 满足环保要求，在此不再详述。
2.4烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对循环冷却水造成污染 经脱硫和高效除尘后，烟气中残余二氧化硫和飞灰含量低，二氧化硫(包 括三氧化硫)露点温度相应降低，在塔内结露的可能性小。加之二氧化硫吸收塔 和冷却塔均有除水装置，塔内气体带水滴(雾)少，烟气中飞灰不易与水滴(雾)结 合而沾附在塔内壁。因此，烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对冷却塔和循环冷却 水产生污染。在实际工程运用前，还可以通过试验获取数据并进行分析。
2.5投资节约分析 采用烟气通过冷却塔排放方案后，根据二氧化硫吸收塔设备及运行可靠性 情况，可以根据环保和技术要求另设置简易低矮的事故旁路烟囱。因此，可以节 约永久性烟囱的投资。同时，烟气不需再加热，系统简单，运行费用和初投资也 可降低。
2.6使用条件限制 该方案在工程运用中受到以下条件限制：
a)必须在采用了冷却水再循环和自然通风冷却塔的火电厂方可应用；
b)必须对烟气进行高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处理；
c)在总平面布置上，冷却塔的位置与炉后脱硫塔相距不远。
3工程运用实践据悉，国外也在这方面进行着探索和试验，效果尚令人满意。
4结束语 在采用冷却水再循环和自然通风冷却塔的火电厂，对烟气采用了高效除尘 和脱硫(或脱硫脱硝)处理后，在技术、经济、安全比较的前提下，可以考虑烟气 通过冷却塔排放。并视脱硫塔可靠性情况和事故率大小，设置低矮的事故烟囱， 不再建设永久性烟囱，从而降低造价和运行费用。
