京能（锡林郭勒）发电有限公司的党委书记、总经理刘春晓在2019年智慧电厂论坛（第一期）分享了《火电机组烟气提水及余热利用、烟气消白技术的研究》，精心提炼了电厂在当前背景下践行绿色环保和零水耗的研究心得。北极星电力网、电力头条APP将对大会进行全程直播。
直播地址：2019年智慧电厂论坛（第一期）
刘春晓：各位领导，各位专家，大家好！
我今天给大家带来的这个课题，是我们在2014年开始做的一个项目上要解决我们当时用水这个难题的情况下，提出来的一个专项的研发课题。实际我们这个项目是在2014年落地，这个时候我们在国家整体对煤电有一个产能政策大的调整，这个时候我们煤电的生存压力非常大，难度也是非常大。在这个时候，我们怎么去把传统的煤电搞上去，让它有一定的生存能力，甚至说我们传统的煤电还能焕发新的生机？这个时候我们也在想靠什么？就是靠创新，靠我们的智慧，把我们的煤电，一个是自身要节能，自身要低排放。同时，把我们大家对传统煤电的认识，从脏乱，甚至说视觉不好，我们如何向美丽电厂去发展去过渡，我们也做了尝试。
最终我想通过我们的尝试，通过各种智慧手段的应用，最终达到我们传统煤电如何突破循环热效率的上限，目前来讲我们已经达到46%的水平。如何把我们传统的煤电污染物的排放用到最低？特别是在这个过程中，今天我给大家带来分享的这个题目，就是我们在电厂传统煤电我们是一个用水大户，在这个环节上怎么来能够自保，做到自循环，也是在这种情况下跟大家分享我的这个课题。
我从四个方面，一个是行业的现状；再一个是对传统煤电用水的来源，包括用水过程中我们还发现产生了一定的余热，这个余热的利用，同时还有消白的能力；第三个，下一步的一些思考；第四个，有一个展望。
现状，我们发电这一块，特别是火电发电是一个耗水大户。我们煤炭资源分布来讲，大量的煤炭资源分布在北方或者西北这些地区，恰恰在这些地区又是我们非常缺水的地区，这样的话，我们煤电机组的生存如何在这种有资源转化的过程中解决水的瓶颈，就是摆在我们面前的一个比较大的难题。我们统计了一下，2015年我们全国火电机组的平均耗水应该说度电是1.4千克，就是1.4公斤水。2016年煤电整体的用水的高位已经超过4个亿，整体用的量还是非常大的。
在这个过程中，我们这个项目上马的时候，定了一个小小的指标。在当时国家给定的用水指标的前提下，我们自己做了一个小的目标设定值，我们定了一个叫度电用水不到0.1千克，我们定了一个0.0918，全年总的用水量，按照550小时来运行核算的话，大体是100万吨的大数。当然我们现在投产了以后，这个目标应该说已经比较好地实现了。
大家知道，今天一天我们各个项目都有各自的特点，从水的角度讲，我们现在无外乎除了我们的地表水、地下水，我们工业上能够解决的，特别是现在大家看到的海水淡化，应该说这是一个非常好的渠道。但是现在来讲，如果是工业化的话，我们的运营成本、投入的成本相对来说还是比较高的。同时，受地域的限制，我们海水淡化只有沿海地区可能才能够操作，像北方，特别是西北地区、内陆地区不具备这个条件。怎么办？我们在想结合我们煤炭的特性，比如说褐煤比较多的地方，含水高的褐煤能不能提出来？在2015年前后大家也在搞褐煤干燥，但是这个当中存在若干问题，主要是安全的问题。
基于这个因素，我们也在考虑，我们这个项目正好座落在锡林郭勒地区，有丰富的褐煤储量，我们在想如何把这35%的水分提出来作为自用？我们在想，项目立项之初，我们如何解决这个问题？从技术路线的选定，要选定烟气提水，不选干燥，因为干燥安全风险太大。选完烟气提水以后，我们设备的研发，甚至中试，同时经过设备的中试定型以后，经过了近四年的时间，我们从2014年开始到去年年底投入试运行，四年的时间基本上把这个烟气提水的技术，做了一个从研发到最后定型的过程，目前来讲运行情况还是不错。
同时，通过我们提水这个环节，突然间发现因为把烟气里面过多的水分提出来以后，自身烟气里面的湿度在降低，我们消白的作用副产品也有所显现。特别是近几年人口密集、内陆这些地区对发电厂烟气滚滚白烟，实际上消白，需求比较旺盛。
这一块主要说一下我们这个厂，重点是说提水，电水联产高含水烟气利用，整体是一个综合性的。我今天主要把提水这一块给大家汇报汇报。
整体的工艺，我们做了一个叫脱硫、二级除尘、提水一体的塔，脱硫除尘提水塔，上面是吸收塔，下面是冷凝塔，通过除尘以后，实际上这个烟就非常干净了。我们进一步把烟降下来，从饱和烟气变成不饱和烟气以后，多余的水分通过冷凝塔汇聚起来。
我们从2018年9月份开始做投入的试验，一直到目前开始试生产，我们目前单台机组一个小时的提水量基本上在90吨到120吨，这个就看我厂里的需求了，如果需求大，可以提水量增加一点，这个主要就是冷却的强度大一点，我的提水量就多一点。总体来讲，目前的状态，叫度电用水0.005千克，就是5克水，基本上可以实现零水耗。
这个环节上，实际上这个水提出来以后做什么呢？去了两个地方，一个地方就是脱硫自身的补水，这个大家都很好理解。更重要的我们这个提水提出来以后，作为我们除烟水来使用，所以这个提出来的水是很干净的。
这个是一些具体的参数，从烟气进入脱硫塔，100到105度的烟气进入脱硫塔，进入脱硫塔以后这个温度有一个降温的过程，到了55度上下。这个温度的烟气进入我们的冷凝塔，经过冷凝以后，我们的烟气基本上在50度这个范围内。通过热交换，我们出来水的温度能达到45—48度的状态。
这也是对刚才整个烟气提水一些主要的参数，包括循环水量，140方一个小时的循环水量，也是基于现在单台66万褐煤炉烟气提水设定的一个循环水的量。但是这个过程中，因为提出来水的温度最后能够达到48，甚至50度的时候，我们觉得这个余热还是比较庞大。如果是在供热需求比较高的地区，我们可以通过热泵的技术进一步提温，可以把它作为一个供热的热源。就我们厂里自身来讲，我们现在可以把它作为厂内供热的系统直接来使用。
我们余热的利用空间也是比较大，如果按照这样的话，每年折算到标煤来讲，两台机组一年也在800吨的量级。
这个是我们实时监测的数据，这是在线的一些数据，跟大家罗列一下。
旁边这个是我们提出来的水，应该说跟我们从颜色上看基本上跟我们的蒸馏水差不多，里面其他矿物质的含量很少，就是弱酸性，所以这个提出来的水作为源水来用，出水率可以达到80%，我们常规的出烟水也就是在60—70%的样子。
这个跟刚才也是有一定相应的，主要是说我们烟气里面通过冷凝提水以后，烟气进入脱硫提水塔以前的湿度跟以后的湿度。可以说以前进入入口的湿度在15—18%的范围，提水以后基本上能降到10—15%，这样能保证我们一个小时提到100吨的水量。
同时，由于烟温的降低，烟气含湿量的降低，我们最后烟气的状态也会大大减弱。
这也是一些采集的实时数据，这儿跟大家强调的，这个提水技术一定要建立在我们超净排放，就是说脱硫一定要脱得干净，烟尘一定要除得干净，在这种情况下，我们提出来的水质是好的，而且提出来的水质二次处理的成本是比较低的。所以说我们这个项目现在投产以后，三大排放指标，氮氧化物、二氧化硫、烟尘基本上全在个位数，像烟尘是0点多，不到1，二氧化硫我们基本上可以控制在5以下，氮氧化物也是个位数，基本上跟二氧化硫是差不多的。
刚才主要说的是提水，我们有一个副产品，对烟气的消白产生了一定正相关的作用。因为提水的过程是烟温降低的过程，烟温降低的过程也是我们产生烟雨的强度，烟温降低跟烟气的含湿量也是正相关的，这种情况下，我们很好地减少了烟气里面的水蒸气，所以我们烟囱白的浓度又会有效地降低。
当然，产生这个烟气的白烟，跟我们区域，特别是环境温度有直接的关联，我们只要是在饱和状态下，排出来的烟气跟环境温度在饱和状态下基本上都是白色的。如果是过饱和状态下，我们的烟温高于环境温度的时候，我们是看不到白烟的。当然烟温降低以后，我们想把白烟消掉或者让它弱化，这个过程中，实际我们附加的代价也是偏低的。目前我们消白的技术，更多的还是通过不同烟气的加热方式，有的是烟气加热烟气，有的是蒸汽加热等等。但是应该说我们投入的加热，能耗是降低的。
刚才我们说了消除白烟，湿烟羽，整个过程中跟环境温度、环境相对湿度，包括风速也有关系。像我们所处的地区，冬季零下三十多度甚至四十多度，烟气排出来以后不等它往外扩散，就变成烟羽状的，就是冰渣状，直接很快就落下来。但是由于我们搞了提水，这个量首先是小的。第二，我们的脱硫脱氮，就是二氧化硫、氮氧化物，包括尘，除得很干净，这个冰渣下来以后，落地以后，只要一化什么都没有，看不见。
随着烟温的降低，整个烟气里面的湿度也是在同步降低。这样我们和环境温度有一个比较，环境温度低的时候，我们的烟温也在下降，我们产生烟羽的这个点就会下移。
这还是说我们烟气中水蒸汽风压和含水相互间的曲线关系，随着烟温的降低，里面的水蒸汽肯定是越来越少。
下面这套系统是一个冷却，就是烟气提水冷却的系统，这个冷却也是通过空冷的方式。我们提出来的热水汇集到我们的储水箱，通过我们的循环冷却泵进入冷却装置，冷却完的一部分水再回到冷凝塔里，多余的水通过这个冷凝泵转移到我们的储水系统里面。当然这个过程中，如果要说是我们有烟气消白需求，我们可以引出来一部分原烟气，再做一个烟气加热器，这样就进一步地把我们的白烟羽的情况能够很好地低成本低解决掉。
简单地说一下这个项目的前景，我们觉得首先还是重点说提水，因为作为我们富煤、缺水这个整体的布局，如果是一旦解决了水的问题，应该说我们煤的转化空间突然间又打开了。而且我刚才重点介绍的是结合我们褐煤提水的需求，实际这套技术运用在我们常规的湿法脱硫里面都是可以的，因为我们湿法脱硫，像60万等级的一小时的补水量，脱硫自身的补水量基本上在60—80%，如果通过这种方式，把它70—80%的水提出来，自身的耗水量也会大大降低。
当然通过我们这套技术对电厂来讲，两台机组，目前看基本上叫零水耗。所以我们觉得前景不单单是对褐煤机组有利，实际对我们所有的燃煤机组，只要是湿法脱硫的，还是都可以应用的。
围绕着这个，我们在这个过程中也形成一些专利。
欢迎大家抽时间去我们电厂指导检查！
