燃煤電廠煙塔合一冷卻塔與常規煙囪的對比

王淼 楊月梅 曹艷芳 趙珍偉

摘 要：在燃煤生產中，根據電廠煙氣的性質，當前常用煙塔合一的排煙方案來取代常規煙囪，使燃煤電廠煙氣排放符合污染物排放要求，實現工業生產與自然環境的和諧統一。本文簡要介紹了煙塔合一技術的國內外應用狀況，并對比了煙塔合一與常規煙囪在整體投資、煙氣排放質量上的差異，以為當前燃煤電廠排煙系統建設提供一些有價值的參考。

關鍵詞：燃煤電廠；煙塔合一；常規煙囪

煙塔合一技術將煙囪與冷卻塔融為一體，取代傳統煙囪，借助冷卻塔將燃煤電廠的排煙進行冷卻，使煙氣發生脫硫，從而使煙氣的污染物大大降低。煙塔合一技術不僅提高了燃煤電廠對煙氣的循環利用，而且還減少脫硫系統運行費用，具有很高的現實價值。

1 煙塔合一技術國內外研究應用現狀

1.1 國外現狀

煙塔合一的煙氣處理技術最早在德國出現，1982年8月，第一座煙塔合一裝置在德國Volklingen實驗電站投入使用，之后在三年的運行驗證中發現該項技術對降低企業煙氣污染物排放以及提高企業整體經濟效益上有巨大價值，隨后該技術在得多各個燃煤電廠推廣，并且該技術也逐漸成為西方燃煤電廠煙氣處理的關鍵技術[ 1 ]。隨著煙塔合一技術的不斷試驗、探究以及完善，目前煙塔合一技術逐漸趨于完善。

1.2 國內現狀

煙塔合一技術在我國出現的比較晚，因此在技術上依舊處于起步階段，我國第一個煙塔合一裝置在華能北京熱電廠建成，該項目在2006年正式投入使用[ 2 ]。之后，我國陸陸續續有電廠使用煙塔合一技術，其中重點建設的項目包括大唐哈爾冰第一熱電廠、國電天津東北郊電廠、國華三河電廠以及中電投甘井子電廠等。

2 煙塔合一與常規煙囪對比

2.1 初始投資對比

新產品的投入使用，企業往往會對產品的初始投資進行評估。對煙塔合一的初始投資分析，發現該技術的初始投資較高，這主要因為大型脫硫裝置、冷卻塔防腐等增加了初始投資總額。并且，由于我國煙塔合一技術研究的比較晚，因此無論是在技術還是設備上都存在一定的缺陷，系統中一些關鍵性的設備或者技術依舊依賴進口，比如冷卻塔概念設計、防腐設計以及煙氣的抬升與擴散計算都需要依賴國外專業的煙塔合一企業來進行指導[ 3 ]。而從國外引進技術與設備的成本往往較高，這必然會增加煙塔合一的初始投資。而常規煙囪在我國燃煤電廠使用較廣泛，相應的技術與設備制造上比較全面，并且常規煙囪并沒有建設脫硫裝置，因而整體造價上，煙塔合一的初始投資要遠遠蓋與常規煙囪。

2.2 煙氣抬升高度對比

當前，燃煤電廠對煙氣進行脫硫往往會采用石灰石濕法脫硫技術，煙氣脫硫后的溫度能夠達到45℃～65℃，為了保證煙氣的順利排出，應提升煙氣脫硫后的抬升高度[ 4 ]。在常規煙囪脫硫后煙氣的抬升處理上，采取的方法是將脫硫后的煙氣溫度提升至80℃以上，使煙氣能夠從煙囪排出；而煙塔合一技術則借助其中的冷卻塔將脫硫后的煙氣進行抬升，然后經冷卻塔排放。

以一臺600MW的燃煤鍋爐煙氣排放為例，煙氣排放量為200萬m3/h，煙氣排放溫度為120℃，經脫硫后煙氣溫度在45℃～65℃的區間，然后將煙氣加熱到80℃以上，其絕對含熱量將大大降低。而在該燃煤鍋爐煙氣處理上，使用煙塔合一技術，能夠通過汽輪機循環冷卻水產生的巨大熱量來提高脫硫處理后煙氣的抬升高度，根據煙氣處理需求，冷卻塔中所需的熱空氣量在3600萬m3/h，脫硫煙氣與熱空氣比為1：18，在風速較小的情況下，經脫硫處理后的煙氣能夠借助熱空氣來提升高度，從而使煙氣能夠排出。

常規煙囪高度往往比冷卻塔高，這就要求常規煙囪煙氣的溫度要高于冷卻塔排放煙氣，然而常規煙囪煙氣的上升時間往往較長，大量溫度較高的煙氣在空氣中擴散時間更長，這對高空環境的影響較大。并且在大氣環境穩定的情況下，煙氣抬升高度往往與風速成反比關系，當風速大于6m/s時，煙氣的抬升高度僅為360m，而常規煙囪的高度較高，高空中的風速顯然要高于正常水平，這樣必然不利于煙氣的抬升。而使用煙塔合一技術，則能夠利用冷卻塔較低高度排放煙氣的優勢，降低電廠煙氣對自然環境的影響。

3 煙塔合一冷卻塔腐蝕問題

燃煤電廠運作過程中，煙氣中存在大量二氧化碳、二氧化硫等對空氣質量影響較大的成分，即便對煙氣進行脫硫處理后，排放的煙氣中依舊含有少量的二氧化硫，在煙氣提升過程中，煙氣進入到冷卻塔中，并與熱濕空氣進行作用冷凝成霧滴，這些霧滴往往會聚集在冷卻塔的外壁，含硫煙氣與濕熱空氣形成的霧滴往往具有較強的酸性，由于冷卻塔為金屬結構，這些酸性物質會對冷卻塔外壁產生比較嚴重的腐蝕。所以在對冷卻塔的維護與保養上，應對塔壁采取防腐措施，比如可以在外層覆蓋防霧滴薄膜，以防止冷卻塔外圍碳化以及金屬腐蝕。

4 結語

總之，在燃煤電廠煙氣處理上，應用煙塔合一的煙氣冷卻方式，雖然初始投資要高于傳統煙囪，但是從環境保護效益以及煙氣抬升高度上來看，煙塔合一的優勢更加顯著，在我國逐漸提倡環境友好發展理念下，煙塔合一技術在未來將發揮更大的優勢。為了進一步發揮煙塔合一的經濟效益，應做好冷卻塔的防腐工作，并且基于我國煙塔合一技術尚處于初步水平，因此在未來國內燃煤電廠應逐漸加快煙塔合一新技術的研發，以提高燃煤電廠煙氣處理水平。

參考文獻：

[1] 張占梅，何世德，李銳，周于.煙塔合一技術用于循環冷卻水處理[J].工業水處理，2009（08）：89-92.

[2] 田志葉.660MW級燃煤電廠“三塔合一”技術簡析[J].華電技術，2014（07）：47-48.

[3] 莫浩浩，任少君，司風琪，徐治皋.600MW三塔合一間接空冷機組的技術優勢分析[J].電站系統工程，2015（01）：61-63.

[4] 楊萬國，張波，楊朝暉，丁國清，董彩常.煙塔合一排煙空冷塔的腐蝕與防護[J].全面腐蝕控制，2016（05）：63-68.

作者簡介：王淼（1982-），男，山東濟寧人，科研人員，研究方向：環境保護。