燃煤電廠濕煙囪白煙機理及治理方法探討

謝開光 吳杰

摘? ?要：燃煤電廠屬于我國主要發電廠之一，在燃煤脫硫期間會產生一系列污染問題。當前多數地區都已將煙氣脫白納入到大氣治理指標中，燃煤電廠在生產期間必須減少煙氣排放含濕率和溫度，對煙氣中飽和水蒸氣進行收集，以此減少硫酸霧、可溶性鹽等排放。此次研究主要是探討分析燃煤電廠濕煙囪白煙機理及治理方法，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：燃煤電廠? 濕煙囪? 白煙? 機理? 治理方法

中圖分類號：X701.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0142-02

燃煤電廠煙囪中所排放的濕煙氣直接接觸低溫環境之后，在降溫期間會產生水蒸汽飽和凝結，對光線產生散射和折射作用，但是煙氣呈現出灰色或者白色。我國多數煙氣脫硫采用濕法脫硫技術，特別是石灰石—石膏濕法脫硫技術。煙氣經過吸收塔凈化處理之后，溫度會降低至50℃，并且從高溫干煙氣逐漸轉變為低溫濕煙氣，在進入到大氣環境中會凝結為液滴而產生白色煙羽。此煙羽對環境質量危害比較小，但是會影響周邊居民生活。

1? 白色煙羽排放的影響因素及消除機理

煙囪中的煙氣呈飽和狀態，在遭遇低溫環境后會迅速冷卻，水蒸氣會凝結為液體，降低煙氣透射光率，導致煙氣出現冒白煙現象。煙氣在大氣環境中擴散會持續降低水蒸氣濃度，提升陽光透射率，降低水蒸氣飽和溫度和分壓力，出現再次蒸發問題。在標準大氣壓下，不同溫度條件下飽和煙氣含濕量曲線見圖1。圖中數據取值來自空氣密度表。經過吸收塔凈化之后，煙氣轉化為低溫飽和濕煙氣，從煙囪排除煙氣之后，由于處于低溫環境，導致煙氣中水蒸氣轉為液態，產生白色煙羽。隨著煙氣溫度持續降低，含濕率飽和，會持續生成冷凝液。煙氣溫度降低至環境溫度時，含濕率處于非飽和狀態，此時白色煙羽消失。煙囪出口煙氣溫度、環境濕度、煙氣速度等都會影響白色煙羽排放。白色煙羽排放現象會隨著環境溫度的下降而愈發明顯，此時治理難度比較大。當環境濕度比較大時，無法及時擴散煙羽中的水分，擴大煙羽影響范圍。煙氣速度也會影響白色煙羽排放長度，從上述分析能夠看出，燃煤機組負荷量、煙囪出口直徑也會對白色煙羽排放造成影響。

從圖中能夠看出白色煙羽的消除機理。導致燃煤電廠煙囪產生煙羽的主要原因在于降低溫度期間，水蒸氣處于過度飽和狀態，此時就會產生冷凝水。當白色煙羽消除之后，在降溫期間應當確保煙氣含濕率比過飽和狀態下的含濕率低，此時就不會產生冷凝水。圖2為煙羽消除機理。在溫度降低期間若沒有處理煙氣，就會導致其產生冷凝過程，出現白色煙羽。當環境因素不變，為了將白色煙羽進行有效消除，必須處理吸收塔凈化處理的煙氣。

2? 白色煙羽治理措施分析

由于白色煙羽消除機理在于降低吸收塔出口煙氣溫度，這樣能夠降低煙氣含濕率。為了減少煙氣含濕率，就必須提升煙氣溫度。白色煙羽治理措施主要包括以下方面。

2.1 煙氣加熱技術

此種加熱技術主要包含間接換熱加熱方式和混合加熱方式。（1）間接換熱加熱方式包括蒸汽換熱加熱，熱管換熱器等。其中熱管換熱器是由熱管受熱之后吸收熱量，將其傳輸到管內工質。工質吸熱之后會生成蒸汽，在壓差作用下蒸汽會上升到放熱段。由于管外冷卻作用導致蒸汽冷凝向外凝結散熱，此時借助重力能夠使冷凝液回到受熱段。經過多次往返之后，熱流體熱量會傳遞到冷流體進行加熱。蒸汽換熱加熱主要是將蒸汽換熱器安裝在吸收塔出口煙道，通過高溫蒸汽對吸收塔低溫凈煙氣進行吸收，以此提升煙氣溫度。（2）直接換熱加熱方式。此種加熱方式主要包含熱二次風混合加熱和其他混合加熱技術。其中前者主要是在通過鍋爐熱二次風裕量，從空預器中抽取熱二次風并注射到凈煙道中，此時會與凈煙氣混合，以此提升煙氣溫度，并且提升煙囪排煙高度。后者主要包含熱空氣混熱方式和直接加熱方式。然而上述加熱方式未實現工程應用。

2.2 煙氣冷凝技術

（1）間接換熱冷凝：此種冷凝技術主要是將一級冷凝換熱器設置在煙囪和吸收塔之間，冷凝原理主要是降低飽和濕煙氣，并且使濕煙氣呈現為液態，此時會提升霧滴濃度。將水收集系統設置在冷凝器中，此時就會同時消除煙氣和霧滴。

（2）直接換熱冷凝：此種方式主要應用噴淋降溫方式。1）凝聚節能減排技術。將漿液冷卻換熱器加設在脫硫塔頂層漿液泵出口，降低噴淋層漿液溫度并且與煙氣直接接觸，在降低煙氣溫度之后會通過除霧器進行除霧處理。漿液冷卻換熱器冷卻水從板內流動，漿液從板外流動。由于在應用板式換熱器時會產生堵塞問題，因此需要采取以下措施：首先，由于傳統板式換熱器通道直徑為3mm，堵塞率比較高。因此在設計冷卻換熱器板時應當將間距控制在30mm以上，并且按照吸收塔運行狀態對板間距進行調整。在設計循環泵入口濾網孔徑時應當控制在30mm以內，在漿液進入換熱器之前，可以利用入口濾網攔截大塊固體。其次，在漿液循環泵出口漿液管段上串聯漿液換熱器，并且平行布設換熱器板片和漿液流向，將漿液側流速控制在2m/s，在運行期間能夠避免漿液沉積。當漿液換熱器停運時，排漿期間會產生石膏沉淀問題。此時就需要通過自動清洗裝置對換熱器表面進行清洗。最后，將壓力測試元件安裝在漿液換熱器漿液側出入口，以此降低堵塞發生率，通過壓力報警設置可以實現預測預警。如果地區環保部門對吸收塔煙氣溫度有特殊規定，則需要設置備用漿液換熱器。在清洗期間采用備用漿液換熱器，這樣能夠確保煙氣溫度滿足相關要求。

2.3 煙氣冷卻除水技術

將冷卻凝結塔串聯到傳統脫硫吸收塔，這樣能夠對凈煙氣飽和水蒸氣進行回收，此種技術原理主要是將飽和凈煙氣注入到冷卻凝結塔內，之后通過冷卻循環水和旋匯耦合裝置進行換熱降溫冷凝，之后經過噴淋水捕集進入到底部水池，除塵器將小液滴收入到水池。如果塔底水池液位超過極限值，利用溢流管可以將冷凝水轉移到緩沖箱內。將循環冷卻水泵安裝在緩沖箱上，可以實現冷凝降溫度，以此實現冷凝水循環系統運行。利用緩沖箱冷凝外排水泵可以收集多余的冷凝水。經過循環冷卻水降溫可以將熱量轉移到冷凝循環水中，之后轉移到循環水箱后借助空冷器實施降溫處理，以此實現熱量循環。

2.4 其他處理技術

由于煙囪白煙形成主要由于水滴對光線的散射和折射作用，所以在白煙治理期間不僅要求降低煙囪煙氣溫度和含濕率，防止水蒸氣凝結為液態。在排放煙氣之前還應當減少自身含濕率。

3? 結語

綜上所述，本文主要是圍繞燃煤電廠濕煙囪白煙機理及治理方法展開討論，由于我國在濕煙囪白煙處理方面缺乏統一化治理標準。因此在選擇白煙處理技術時應當考慮實際情況，聯合地區氣候因素、環保要求和裝置運行成本的因素，擇優選擇白煙處理技術。

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