垃圾焚燒廠白煙產(chǎn)生原理和預(yù)防方案

李 軍，陳 竹，何志剛

（中國(guó)天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

垃圾焚燒廠白煙產(chǎn)生原理和預(yù)防方案

李 軍，陳 竹，何志剛

（中國(guó)天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

介紹了垃圾焚燒發(fā)電廠煙囪排白煙產(chǎn)生的原理，并以垃圾焚燒電廠白煙發(fā)生及預(yù)防方案的實(shí)例，說(shuō)明提高排煙的出口溫度或通過(guò)脫去煙氣中的水分可以有效地預(yù)防白煙的產(chǎn)生。通過(guò)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)比，說(shuō)明采用加熱爐直接加熱或者采用熱交換器、脫水塔組合的方式可以實(shí)現(xiàn)防白煙的目的。但同時(shí)需要注意煙囪排煙溫度不能過(guò)低以避免硫酸酸露點(diǎn)腐蝕的情況發(fā)生。

垃圾焚燒廠；白煙；預(yù)防；直接加熱；脫除水分；酸露點(diǎn)

1 白煙產(chǎn)生原理

生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙囪冒出的“白煙”主要是水蒸氣凝結(jié)所致，煙囪排出的高濕度氣體其中的水蒸氣不能迅速被大氣吸收而產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)。一般情況下，垃圾焚燒廠煙囪排出的氣體其水蒸氣含量約占25%，高出外界大氣甚多，當(dāng)空氣相對(duì)濕度高、溫度低時(shí)，大氣含水率接近飽和狀態(tài)，濕冷的空氣與煙囪口排出的氣體接觸時(shí)，外界大氣無(wú)法吸收排出的水蒸氣，煙囪排出的氣體會(huì)降至露點(diǎn)形成水蒸氣白煙。此白煙為水蒸氣凝結(jié)形成，凝結(jié)后回歸大氣。

圖1示出了煙氣水蒸氣含量與環(huán)境溫度、煙氣溫度的關(guān)系曲線，列舉了排煙溫度130℃和200℃2種情況下的白煙判斷曲線：其中藍(lán)虛線為水蒸氣的飽和曲線；黑線為130℃，30%濕度時(shí)煙氣空氣的混合線；紅線為200℃，30%濕度時(shí)煙氣空氣的混合線，當(dāng)天環(huán)境溫度為15℃。從圖1可以看出，對(duì)于同樣的環(huán)境氣溫和濕度，排煙溫度為130℃時(shí)，煙氣空氣的混合線會(huì)與水蒸氣的飽和曲線相交產(chǎn)生白煙；而當(dāng)排煙溫度為200℃時(shí)，2條曲線不相交將無(wú)白煙產(chǎn)生。

圖1 煙氣水蒸氣含量與溫度的關(guān)系

圖2示出了環(huán)境溫度15℃時(shí)的白煙發(fā)生區(qū)域和白煙防止區(qū)域，可以很明顯的看到，排煙溫度越高，含水率越低，則白煙發(fā)生的可能性越小。

圖2 白煙發(fā)生、防止區(qū)域與環(huán)境溫度的關(guān)系

2 白煙發(fā)生及預(yù)防方案實(shí)例

2.1 目前垃圾焚燒電廠排放白煙現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)某地3條350 t/d的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的濕法煙氣處理系統(tǒng)的煙氣排放參數(shù)：煙囪入口煙氣溫度為130℃左右、水蒸氣含量30%左右、單條焚燒線的煙囪入口煙氣量59 650 m3/h。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件計(jì)算，如表1所示。

表1 排煙溫度和白煙天數(shù)的關(guān)系

白煙主要發(fā)生在空氣溫度較低且濕度較高的1、2、11、12月。從提高煙氣溫度之后不冒白煙天數(shù)的變化來(lái)看，提高煙氣的出口溫度對(duì)于防止白煙的效果十分明顯，若能將煙氣出口溫度提高到200℃，相對(duì)于130℃的排煙溫度每年冒白煙的天數(shù)可減少至100 d左右；另外通過(guò)脫去煙氣中的水分也可有效地預(yù)防白煙的產(chǎn)生。

2.2 加熱爐直接加熱

通過(guò)燃燒器在加熱爐內(nèi)直接對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，以提高煙氣排放溫度，從而減少白煙的天數(shù)。通過(guò)前面統(tǒng)計(jì)可以看出當(dāng)煙氣溫度達(dá)到200℃時(shí)，1 a內(nèi)有300 d不冒白煙，基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；相對(duì)于130℃，排煙200℃時(shí)每年可減少白煙約100 d，考慮到晚上不用預(yù)防白煙，也就是加熱爐1 a約需要運(yùn)行50 d（24 h運(yùn)行）。

設(shè)計(jì)參數(shù)：煙囪入口煙氣量：59 650 m3/h，當(dāng)前煙氣溫度130℃，加熱后溫度200℃，燃燒器燃料為輕柴油。計(jì)算結(jié)果為單爐燃燒器容量：135kg/h，年運(yùn)行耗油量（按50 d計(jì)算） 為162 t，年運(yùn)行費(fèi)用約110萬(wàn)元。

2.3 熱交換器+脫水塔

通過(guò)降溫脫去煙氣中部分水蒸氣，然后通過(guò)煙氣循環(huán)再加熱提高脫水后煙氣的排放溫度，以達(dá)到預(yù)防白煙的目的，圖3示出了工藝流程。

圖3 通過(guò)煙氣再循環(huán)提高煙氣排放溫度工藝流程

設(shè)計(jì)參數(shù)：進(jìn)口煙氣T1的溫度為150℃，出口煙氣T2的溫度為130℃，噴水溫度為20℃。考慮到換熱后的煙氣在脫水塔中進(jìn)行減溫，溫度降得越低，煙氣中水分就會(huì)越少，再通過(guò)換熱器（柴油補(bǔ)燃）提溫到130℃后，不冒白煙的天數(shù)也會(huì)越多，但這樣脫水塔中噴水減溫時(shí)的耗水量也會(huì)增大。

表2為熱交換器進(jìn)口煙溫T3分別降到40、50、60℃時(shí)不冒白煙的天數(shù)統(tǒng)計(jì)。

表2 出口煙溫恒定，白煙天數(shù)與進(jìn)口煙溫的關(guān)系

根據(jù)表2可以看出，當(dāng)脫水塔煙溫T3降到50℃時(shí)，再加熱到130℃后不冒白煙的天數(shù)為321 d，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。計(jì)算結(jié)果為出口煙氣T2的溫度88℃；進(jìn)口煙氣T3的溫度50℃，煙氣量為59 650 m3/h，熱交換器換熱量為979 kW，脫水塔噴水量為2 t/h。

2.4 進(jìn)入煙囪預(yù)防酸露點(diǎn)腐蝕的條件

煙氣中硫酸蒸汽是由燃料中硫分氧化而來(lái)的，燃料中含硫量越高，其露點(diǎn)溫度越高。煙氣中SO2對(duì)露點(diǎn)的影響很小，SO3對(duì)露點(diǎn)的影響很大。當(dāng)進(jìn)入煙囪的煙氣中含有SO2時(shí)，其中一部分會(huì)轉(zhuǎn)化成SO3，并與煙氣中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸蒸汽，且能顯著地提高煙氣的露點(diǎn)溫度，在煙囪內(nèi)筒表面凝結(jié)形成硫酸溶液，與金屬反應(yīng)，因而產(chǎn)生腐蝕。

圖4示出了硫酸的露點(diǎn)溫度和SO3含量的關(guān)系，由圖4可以看出，為確保排煙溫度在露點(diǎn)溫度以上，煙囪排煙溫度不能過(guò)低，必須保證煙囪排煙溫度在130℃以上。

圖4 硫酸的露點(diǎn)溫度和SO3含量的關(guān)系

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電廠煙囪排煙時(shí)白煙產(chǎn)生的原理以及白煙發(fā)生及預(yù)防方案的實(shí)例，說(shuō)明提高煙氣的出口溫度對(duì)于防止白煙的效果十分明顯，若能將煙氣出口溫度提高到200℃，相對(duì)于130℃的排煙溫度每年冒白煙的天數(shù)可減少至約100 d；另外通過(guò)脫去煙氣中的水分也可有效地預(yù)防白煙的產(chǎn)生。同時(shí)注意煙囪排煙溫度不能過(guò)低，以避免硫酸露點(diǎn)腐蝕的情況發(fā)生。

［1］ 陳鵬，李軍，陳竹.垃圾焚燒爐配風(fēng)比對(duì)燃燒過(guò)程影響的數(shù)值模擬研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2015，23（5）：29-32.

［2］ 李軍，陳竹，王占磊.生活垃圾焚燒廠引風(fēng)機(jī)選用方案的比較［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（5）：21-22.

［3］ 李軍，陳竹，王占磊.生活垃圾焚燒廠沼氣處理方案的比較分析［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（4）：10-11.

［4］ 李軍，嚴(yán)圣軍，陳竹，等.符合歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)的垃圾焚燒煙氣處理工藝［J］.發(fā)電設(shè)備，2012，26（6）：453-455.

［5］ 李軍，嚴(yán)圣軍，陳竹，等.垃圾焚燒發(fā)電廠一次風(fēng)預(yù)熱方式的比較分析［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2012，20（6）：60-62.

［6］ 趙正萍，嚴(yán)圣軍，陳竹，等.遼源垃圾焚燒項(xiàng)目二次風(fēng)預(yù)熱器參數(shù)選擇分析［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2013，21（6）：52-54.

［7］ 李軍，陳竹，王占磊.滿足GB16889—2008的垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液處理工藝研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2012，20（3）：51-52.

Formation Principle and Prevention Resolution of White Smoke in Waste Incineration Power Plant

Li Jun，Chen Zhu，He Zhigang
（China Tianying Inc.，Nantong Jiangsu 226600）

We introduced the formation principle of white smoke exhausted from the stack in waste incineration power plant，and illustrated the formation of white smoke and prevention resolution with instances，demonstrated that arising the smoke temperature of outlet or removing the moisture in flue gas can efficiently prevent the white smoke formation.Through comparing the operation data，it explained the purpose of direct heating by the heater，or combination of heat exchanger and dewatering tower to prevent the white smoke formation.But at the meantime the flue gas temperature shouldn't be too low to avoid acid dew point corrosion circumstance occurred.

waste incineration power plant；white smoke；prevention；direct heating；removal of water；acid dew point

X705

B

1005-8206（2017）05-0069-03

2016-06-28

李軍（1979—），高級(jí)工程師，主要從事垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目主焚燒線設(shè)備的設(shè)計(jì)。

E-mail：lj@ctyi.com.cn。