燃煤電廠“濕煙羽”消除措施研討

王宗民

山東省聊城信源集團(tuán)有限公司

1 引言

目前我國燃煤電廠90%以上機(jī)組的脫硫設(shè)施采用的是石灰石—石膏濕法脫硫工藝[1]。此脫硫工藝一般采用噴淋洗滌技術(shù)，去除煙氣中的二氧化硫，與此同時(shí)大量水被氣化后進(jìn)入煙氣之中，導(dǎo)致煙氣溫度降低到與煙氣的水露點(diǎn)溫度接近[2][3]。隨著我國燃煤電廠超低排放改造的推進(jìn)，大部分電廠濕法脫硫裝置取消了GGH。煙氣經(jīng)過濕法脫硫石膏漿液的洗滌，溫度降至45～55℃，呈飽和狀態(tài)[4][5]。

煙囪排出的濕煙氣與溫度較低的環(huán)境空氣發(fā)生接觸，煙氣降溫，在此過程中煙氣中所含水蒸汽過飽和凝結(jié)，凝結(jié)水滴對(duì)光線產(chǎn)生折射、散射，從而使煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色的“濕煙羽”（俗稱“大白煙”、“白霧”等）[6]。濕煙氣排放時(shí)，“煙羽”的抬升高度會(huì)有所降低，擴(kuò)散效果相對(duì)較差，污染物在煙囪附近的落地濃度會(huì)增加，加重灰霾現(xiàn)象，影響能見度。在環(huán)境溫度低、除霧效果較差時(shí)，則有可能發(fā)生“煙囪雨”現(xiàn)象，同時(shí)不利于煙氣抬升擴(kuò)散，甚至?xí)觿【植克嵊?，腐蝕工程設(shè)施及建筑物等[7]。濕煙羽現(xiàn)象嚴(yán)重影響了電廠周邊居民的生產(chǎn)生活，削弱了公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的滿意度，相當(dāng)一部分燃煤電廠附近的居民對(duì)濕煙羽的治理提出了相關(guān)訴求，地方有關(guān)政府部門也對(duì)濕煙羽的控制提出了要求。

隨著國家對(duì)污染物排放要求的提高，當(dāng)前燃煤電廠煙氣排放污染物對(duì)環(huán)境的污染已經(jīng)大幅下降。煙氣經(jīng)除塵、脫硫、脫硝、脫汞等措施后有效控制了顆粒物、硫氧化物、氮氧化物和汞等污染物的排放?！盁熡瓞F(xiàn)象”是濕煙氣中水汽凝聚產(chǎn)生的小水滴，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。與同等干煙氣排放的污染物相比，排放總量并不會(huì)發(fā)生變化。目前國內(nèi)外對(duì)于濕煙羽的成因以及擬采取的對(duì)策并沒有系統(tǒng)性的研究分析，本文就濕煙羽的成因，目前對(duì)濕煙羽治理效果的解決技術(shù)和節(jié)能消“煙”措施等三方面進(jìn)行論述。

2 影響煙羽形成的因素

濕法脫硫是一個(gè)氣液交換過程，逆流噴淋脫硫塔的氣液相互作用十分強(qiáng)烈，會(huì)對(duì)脫硫漿液的液滴產(chǎn)生攜帶?！皾駸熡稹焙汀笆嘤辍敝饕褪俏账?nèi)的液態(tài)水、凈煙氣在煙囪中降溫的冷凝水以及攜帶的漿液滴隨煙氣排放形成的[8]。其中造成這種現(xiàn)象主要因素有環(huán)境因素、工藝設(shè)計(jì)、除霧器性能、煙氣特性以及運(yùn)行參數(shù)等。

環(huán)境因素主要包括環(huán)境溫度、風(fēng)速、氣壓和大氣相對(duì)濕度等。工藝設(shè)計(jì)包含煙囪中煙氣液滴的攜帶量、脫硫塔內(nèi)煙氣流速、塔內(nèi)流場(chǎng)分布、液氣比、脫硫漿液的霧化程度等。煙氣特性主要指濕煙氣的排煙溫度，煙氣中含有的粉塵、石膏漿液，二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和水蒸汽等。煙氣處理設(shè)備與機(jī)組同步運(yùn)行過程中，實(shí)際運(yùn)行的煙氣量、除塵器的效率、脫硫塔的漿液品質(zhì)以及煙囪排煙溫度等運(yùn)行參數(shù)都會(huì)對(duì)煙羽現(xiàn)象的形成產(chǎn)生重要的影響。

3 主要消除技術(shù)

消除煙羽是一個(gè)綜合治理的過程，應(yīng)從以下幾方面著手：（1）降低煙氣的絕對(duì)含濕量；（2）降低煙氣的相對(duì)含濕量；（3）控制煙氣中SO3的生成及排放，控制NOx的排放并合理噴氨；（4）去除亞微米顆粒和酸霧，減少酸性氣溶膠的產(chǎn)生。對(duì)此根據(jù)“煙羽現(xiàn)象”的基本成因原理，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，治理手段大致可分為三大類：煙氣加熱技術(shù)、煙氣冷凝技術(shù)和煙氣冷凝再熱技術(shù)。

3.1 煙氣加熱技術(shù)

煙氣加熱技術(shù)是對(duì)進(jìn)入煙囪前的濕飽和煙氣進(jìn)行加熱，將濕煙氣的溫度升高，保持濕煙氣的絕對(duì)含濕量不變，相對(duì)含濕量減小，使得煙氣相對(duì)濕度小于升溫后的飽和濕度，從而達(dá)到消除煙羽的技術(shù)要求。

目前煙氣加熱技術(shù)按換熱方式可以分為間接換熱和直接換熱兩類[9]。間接加熱技術(shù)主要有回轉(zhuǎn)式GGH，管式GGH，熱管式GGH，MGGH和蒸汽加熱器等；直接加熱技術(shù)主要有熱二次風(fēng)混合加熱，燃?xì)庵苯蛹訜?，熱空氣混合加熱?種。

3.2 煙氣冷凝技術(shù)

煙氣冷凝技術(shù)是對(duì)煙囪入口前的濕飽和煙氣進(jìn)行冷卻，將濕煙氣的溫度降低，在降溫過程中含濕量大幅下降，減小濕煙氣的絕對(duì)含濕量。該技術(shù)可以回收大量煙氣凝結(jié)水、降低煙氣中煙塵、Hg、SO3等多種污染物的濃度。

煙氣冷凝技術(shù)主要有鑲邊凝聚器、冷凝析水器、脫硫零補(bǔ)水系統(tǒng)和煙氣余熱回收與減排一體化系統(tǒng)等。按換熱方式分有為間接換熱（如管式換熱器）和直接換熱（如噴淋塔）兩類。按冷源的不同又可分為水冷源、空氣冷源和其他人工冷源等三種[10][11]。

3.3 煙氣冷凝再熱技術(shù)

煙氣冷凝再熱技術(shù)是上述兩種方式的組合使用。它的濕煙羽消除機(jī)理是通過降溫減少濕煙氣中的絕對(duì)含濕量，使煙氣中飽和水汽析出成凝結(jié)水，再將煙氣再熱降低濕煙氣的相對(duì)含濕量，從而消除煙羽。

3.4 其它消除措施

根據(jù)燃煤電廠“煙羽現(xiàn)象”產(chǎn)生的原因，還可以采取一些可行的措施，如混煤燃燒，采用混煤燃燒的方式降低煙氣中的含硫量，從源頭減少SO3的產(chǎn)生；也可在燃燒中或燃燒后噴堿性吸收劑，從爐膛頂部或選擇在催化還原裝置后向爐膛或煙道內(nèi)噴灑堿性吸收漿液，其與SO3發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，隨飛灰通過除塵裝置脫除。美國的Gavin電廠爐膛噴鎂脫硫效果顯著，當(dāng)Mg/SO3摩爾比為7時(shí)，SO3的脫除效率可達(dá)到90%[12]。除此之外，開發(fā)新型SCR催化劑，如BiOIO3、CuO/TiO2等，降低SCR中SO3的轉(zhuǎn)化[13]～[17]。

4 新型消“煙”技術(shù)

根據(jù)“煙羽現(xiàn)象”的形成機(jī)理以及消除技術(shù)，可考慮效仿煙氣換熱器——位于發(fā)電廠電除塵器的上游或下游，通常是一種具有逆流排列的管式換熱器[18]，在脫硫塔下游布置一級(jí)煙氣冷凝裝置用于對(duì)濕煙氣降溫，將其中的水蒸氣凝結(jié)出來收集。通過換熱降低煙氣的溫度，將熱量從煙氣轉(zhuǎn)移到冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)可取自凝汽器的循環(huán)冷卻水，其溫度為30℃左右，使該換熱器具有低溫省煤器的作用，預(yù)先加熱鍋爐給水[19]。也可取自外部水源，給水進(jìn)口溫度：冬季5～15℃，夏季15～25℃，換熱后可達(dá)到35～40℃[20]。

另外，可將煙氣冷凝裝置單獨(dú)改造成一個(gè)供暖系統(tǒng)，提供低品位熱水，供給地暖熱用戶采暖。常規(guī)暖氣散熱片對(duì)熱水溫度要求較高，要求供水溫度達(dá)到70℃左右，而地暖采暖所要求的供水溫度只需要50℃以下，回水溫度約25℃左右，通過利用地暖的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冷源的循環(huán)再利用。

這樣尾部煙氣冷凝裝置的水循環(huán)流程可以分為兩個(gè)單獨(dú)的循環(huán)回路，一回路為：冷凝器→煙氣冷凝裝置→省煤器→循環(huán)水泵→鍋爐→過熱器→汽機(jī)，該回路用于燃煤電廠正常生產(chǎn)活動(dòng);二回路為：外部水源→煙氣冷凝裝置→循環(huán)水泵→用戶，此回路主要用于采暖類型為地暖的用戶。由此運(yùn)行后，鍋爐熱效率可以得到有效的提高，實(shí)現(xiàn)了冷源水的再利用，同時(shí)一定程度上消除“煙羽現(xiàn)象”。

5 總結(jié)

對(duì)采用濕法脫硫工藝的燃煤電廠普遍存在的“煙羽現(xiàn)象”，其主要原因是脫硫塔脫硫后的煙氣中含有固體顆粒物的液態(tài)水和汽態(tài)水，根本原因?yàn)檫M(jìn)入煙囪的煙氣為飽和濕煙氣。通過對(duì)現(xiàn)有煙羽治理相關(guān)技術(shù)的闡述，結(jié)合當(dāng)前電廠節(jié)能減排的技術(shù)要求，提出了一種可有效凝結(jié)析出飽和煙氣中水蒸氣的辦法，緩解了煙羽的發(fā)生，同時(shí)冷源也得到了良好的利用，對(duì)未來的煙羽治理有一定的借鑒意義。

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松江區(qū)部署2018年節(jié)能降碳工作

近日，松江區(qū)召開2018年松江區(qū)節(jié)能降碳工作推進(jìn)大會(huì)。會(huì)議總結(jié)了該區(qū)2017年節(jié)能降碳工作，部署2018年工作重點(diǎn)：（1）各街鎮(zhèn)（園區(qū)）、相關(guān)委辦局和重點(diǎn)用能企業(yè)進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)、認(rèn)清形勢(shì)，以強(qiáng)烈的責(zé)任感推進(jìn)節(jié)能降碳工作；（2）找準(zhǔn)難點(diǎn)、聚焦重點(diǎn)，采取有效措施推動(dòng)節(jié)能降碳工作，要以G60科創(chuàng)走廊建設(shè)為抓手，進(jìn)一步加大落后產(chǎn)能淘汰力度，騰出更多空間向先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)聚焦；（3）完善制度、壓實(shí)責(zé)任，以長效機(jī)制落實(shí)節(jié)能降碳工作，全面強(qiáng)化企業(yè)主體責(zé)任和政府主導(dǎo)責(zé)任，加強(qiáng)節(jié)能降碳工作的動(dòng)態(tài)過程管理。

會(huì)議要求各部門深刻認(rèn)識(shí)節(jié)能降碳工作的重要性和緊迫性，共同努力，確保完成松江區(qū)2018年節(jié)能降碳目標(biāo)任務(wù)。

（松江區(qū)）

美國能源基金會(huì)調(diào)研黃浦區(qū)慢行交通系統(tǒng)

近日，美國能源基金會(huì)對(duì)黃浦區(qū)慢行交通系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研。期間，聽取了區(qū)發(fā)改委關(guān)于北京東路城市更新規(guī)劃情況匯報(bào)，實(shí)地走訪黃浦濱江段，深入了解黃浦濱江慢行交通系統(tǒng)建設(shè)情況和瓶頸問題?；饡?huì)表示黃浦區(qū)在慢行交通系統(tǒng)建設(shè)中成效明顯，並希望今后在城市更新領(lǐng)域與黃浦區(qū)繼續(xù)加強(qiáng)合作。區(qū)發(fā)改委表示將以黃浦慢行交通規(guī)劃為引領(lǐng)，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)方式方法，貫徹落實(shí)相關(guān)規(guī)劃理念，在北京東路地區(qū)慢行系統(tǒng)及街道空間環(huán)境提升中繼續(xù)與基金會(huì)開展合作。

（黃浦區(qū)發(fā)改委）