燃煤机组烟气深度冷却增效减排技术_赵钦新，严俊杰，王云刚，姜衍更等著_9787519807986

本书在烟气深度冷却器的材料选型、设计、制造、安装和长周期安全高效运行的各个环节进行了阐述，力求让读者理解烟气深度冷却器从概念设计、技术方案确定、强化传热元件、高效紧凑换热器设计优化到系统技术集成和工程示范的全过程。

２０１５年，煤炭占我国能源消耗总量的６３％。目前我国已探明的煤矿储量超过８００Ｇｔ，约占我国能源总量的７１％。我国７６％的发电燃料、７５％的工业动力燃料、８０％的居民生活燃料和６０％的化工原料都来自煤炭，其中，燃煤机组消耗我国煤炭总产量的５０％，是我国节能减排的主力。调研发现，燃煤机组排烟温度普遍偏高，不仅消耗大量煤炭，而且排放大量污染物，节能减排潜力巨大。燃煤机组中锅炉排烟热损失是各项热损失中最大的一项，一般为５％～８％，占其总热损失的８０％或更高。影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每升高１０℃，排烟热损失增加０．６％～１．０％。目前我国新设计的超临界、超超临界电站锅炉的排烟温度普遍维持在１２１～１２８℃的设计水平，燃用褐煤机组的设计排烟温度更是高达１４０～１５０℃，而由于燃煤机组设计煤种和实际燃用煤种存在较大差异，更使燃煤机组的实际运行温度一般维持在１３０～１７０℃，因此，深度降低燃煤发电机组的排烟温度具有重大的节能减排潜力。烟气深度冷却技术是实现燃煤机组节能减排和超低排放的关键技术，其技术核心是将燃煤机组的排烟温度降低到硫酸露点温度以下，深度回收烟气余热，实现节能节水降耗，同时协同脱除污染物ＳＯ３、ＰＭ和Ｈｇ２＋，实现节能减排。自１９５７年起，世界各国广泛开展了燃煤机组烟气深度冷却技术及装置的应用研究，但工程实践中发现当烟气深度冷却到硫酸露点温度以下时，低温腐蚀严重，造成机组非计划停运，致使该技术无法推广应用。其主要技术难点在于无法准确检测烟气深度冷却过程中的硫酸露点温度，致使低温腐蚀难以控制，同时，由于我国燃煤机组普遍存在煤质、负荷的变动工况，加剧了低温腐蚀和积灰磨损。
本研究团队于２００９年提出并申请了“一种锅炉烟气深度冷却余热回收系统”和“一种嵌入式锅炉烟气深度冷却器”的国家发明专利，首次提出了“烟气深度冷却技术”和“烟气深度冷却器”的概念，发明专利提出的技术方案是在燃煤机组静电除尘器前后安装“烟气深度冷却器”余热回收装置，该装置不同于过去的低压省煤器等余热回收利用系统，可以最大程度地将燃煤机组１２１～１７０℃的排烟温度深度降低到９０℃，低于硫酸露点温度以下。烟气深度冷却器在充分回收利用燃煤机组排烟余热的同时，显著减少脱硫塔为降低烟气温度而引起的喷水冷却水耗，并使烟气温度降低达到最佳脱硫效率状态。烟气深度冷却器所吸收的能量可以用来加热系统凝结水，或通过暖风器加热冷空气，提高助燃空气温度，减轻空气预热器积灰、低温腐蚀和堵塞；低温凝结水经烟气余热加热后进入更高一级低压加热器，排挤汽轮机抽汽，增加汽轮机做功功率，提高机组系统热效率，节约煤炭资源，直接减少污染物排放；同时烟气深度冷却过程中可以有效降低烟尘比电阻，减少烟气体积，降低烟气流速，提高静电除尘效率，降低引风机或增压风机电耗；更重要的是，当烟气深度冷却至低于硫酸露点温度时，烟气中飞灰将与ＳＯ３、水蒸气结合，形成硫酸蒸汽或液滴，发生凝并吸收，引起ＰＭ发生聚并，有效降低ＰＭ２．５含量，并随着后续静电除尘设备而被协同脱除，达到污染物超低排放的效果，减缓大气中雾霾的形成。另外，在本研究团队提出“烟气深度冷却器”之前，电站锅炉尾部也普遍装备了空气预热器（ＡＰＨ）和烟气湿法脱硫（ＦＧＤ）装置，其中空气预热器也是一种烟气深度冷却器，因为空气预热器的冷端金属壁温基本处于硫酸露点温度以下；而烟气湿法脱硫装置是一种吸收剂直接接触烟气实现烟气深度冷却的污染物协同脱除装置，湿法脱硫技术发展到今天，我们已经清楚地认识到：ＦＧＤ不只是单纯脱硫的装置，而是具有脱除ＳＯ２、ＳＯ３、ＰＭ和Ｃｌ－和Ｆ－等酸根离子的烟气污染物综合协同脱除装置，其本身更是一个直接接触喷淋冷凝、传热传质的烟气深度冷却装置。本文主要研究间接传热的“烟气深度冷却器”，但是，对于直接喷淋冷凝、传热传质的污染物综合协同脱除装置的烟气深度冷却污染物协同治理功能也有相关论述，以拓展和深化“烟气深度冷却器”的概念。因此，面临日趋严峻的燃煤机组节能环保要求，以烟气深度冷却为核心的燃煤机组污染物协同综合治理关键技术必将成为燃煤发电机组长周期安全高效低排放运行的必然选择。
本书在内容上以基础理论和关键技术研究支撑工程应用，在烟气深度冷却器的材料选型、设计、制造、安装和长周期安全高效运行的各个环节进行了阐述，力求让读者领略到烟气深度冷却器从基本概念、强化传热元件选型、方案设计及优化、高效紧凑换热器结构设计及优化、系统技术集成到工程示范的全过程，使本书满足科学性、系统性和实用性的撰写目标。本书主要面向从事燃煤机组烟气污染物超低排放协同治理和烟气深度冷却系统及结构设计、生产和节能减排运行的高级工程技术人员和运行管理人员，还可供从事烟气深度冷却器的安全生产、监督监察、环境保护、运行管理、热工测试、节能减排管理及相关专业的工程技术人员参考。
本书由西安交通大学能源与动力工程学院赵钦新、严俊杰、王云刚、刘明、梁志远和青岛达能环保设备股份有限公司姜衍更６人共同完成，赵钦新教授完成第一章、第二章；严俊杰教授完成第四章第一、二节；王云刚副教授完成第三章第一、四、六节和第五章；刘明副教授完成第三章第二节和第四章第三节；梁志远博士讲师完成第三章第三、五节；赵钦新教授和王云刚副教授共同完成第六章；姜衍更高级工程师完成第七章和第八章。本研究团队的种道彤教授，王存阳、宋修奇高级工程师，陈衡、陈晓露、马海东、李钰鑫、潘佩媛、焦健、王宇、马岳庚等博士研究生，傅吉收、韩栋、谢玲、刘超、张洪涛、张召波等工程师，陈中亚、张咪、马信等硕士研究生也参加了本书相关章节内容的撰写和本书插图及表格等编辑工作，在此一并表示感谢，全书由赵钦新统稿。
本书由西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室主任何雅玲院士主审，著作者对何雅玲院士在审稿中所提出的宝贵意见表示衷心感谢。限于作者水平，书中不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

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