火電廠排放煙氣白霧治理新方案及節(jié)能分析

1、火電廠排放煙氣白霧治理新方案及節(jié)能分析摘要：科技在不斷發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，濕法脫硫技術(shù)是目前市場上應(yīng)用最 為廣泛的脫硫工藝，全國90%以上的燃煤火電機(jī)組都采用了濕法脫硫技術(shù)。煙氣 經(jīng)過濕法脫硫裝置后，煙氣處于飽和狀態(tài)，溫度一般為50C左右。飽和煙氣若不 經(jīng)過處理直接通過煙囪排放，經(jīng)常會(huì)發(fā)生白霧現(xiàn)象，造成視覺污染”，由此引起 周邊居民對(duì)環(huán)保情況的擔(dān)憂，也會(huì)增加“煙囪雨的發(fā)生幾率。現(xiàn)階段，采用濕法 脫硫的電廠普遍利用高溫?zé)煔庥酂峄蚱渌鼰嵩磳?duì)脫硫后的飽和煙氣進(jìn)行加熱，通 過提高煙氣溫度來消除白霧。這種常規(guī)治理方案需要消耗較大的熱量，即使這部 分熱量來源于高溫?zé)煔庥酂?，在大部分電廠對(duì)尾部煙氣余熱進(jìn)行

2、節(jié)能綜合利用的 條件下，煙氣余熱也可作為有效熱量。因此，對(duì)濕法脫硫后煙氣排放產(chǎn)生的白霧 現(xiàn)象進(jìn)行研究，并提出可行的節(jié)能治理方案，具有重要意義。關(guān)鍵詞：白霧；飽和煙氣；降溫除濕；絕熱加熱引言隨著我國超凈排放政策的實(shí)施，在電站燃煤鍋爐尾部增加超低排放裝置已是大勢所趨， 超低排放技術(shù)中以石灰石一石膏濕法脫硫（WFGD）為主。燃煤電廠排放煙氣在煙囪口排入 大氣的過程中因溫度降低，煙氣中部分汽態(tài)水和污染物會(huì)發(fā)生凝結(jié)，在煙囪口形成霧狀水汽， 霧狀水汽會(huì)因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發(fā)生顏色的細(xì)微變化，形成白色煙 羽”。可以認(rèn)為，濕法脫硫系統(tǒng)白霧現(xiàn)象是煙氣脫硫后含濕量增加、露點(diǎn)溫度升高的結(jié)果。1石膏

3、雨及白霧現(xiàn)象的表現(xiàn)形態(tài)石膏雨是指煙氣從煙囪排出來后飄落下來的雨中含有固體顆粒物的現(xiàn)象，這些固體顆粒 物不單純指石膏（CaSO42H2O），還包括一些粉塵和石灰石。石膏雨按嚴(yán)重程度可分為輕微 石膏雨和嚴(yán)重石膏雨。對(duì)于輕微石膏雨而言，在煙囪周圍能明顯看見雨滴飄落現(xiàn)象，但肉眼 看不見雨滴中的固體顆粒物；對(duì)于嚴(yán)重石膏雨而言，在煙囪周圍不但能明顯看見雨滴飄落現(xiàn) 象，而且肉眼能看見雨滴中的固體顆粒物。白霧是指煙氣從煙囪排出來后形成的白色煙霧。 白霧是煙氣中處于濕飽和狀態(tài)的蒸汽在排出煙囪時(shí)遇冷凝結(jié)而形成的細(xì)微水珠現(xiàn)象。2白霧治理常規(guī)方案及新方案2.1白霧治理新方案常規(guī)治理方案一般需將脫硫裝置出口濕煙氣從50

4、55C加熱至7580C （煙道及煙囪 溫降按5C考慮），需要較大的熱量，現(xiàn)在電廠普遍采用除塵器前或脫硫塔前的高溫?zé)煔庾?為加熱熱源，高溫?zé)煔庥酂釤o法再進(jìn)行節(jié)能綜合利用，因此，治理方案應(yīng)盡量減少飽和濕煙 氣的加熱熱量，并考慮煙氣余熱的綜合利用效果。為減少飽和濕煙氣的加熱熱量，可以先將 脫硫裝置出口的飽和濕煙氣進(jìn)一步降溫除濕，使其從飽和狀態(tài)點(diǎn)A到達(dá)飽和狀態(tài)點(diǎn)A，然后 再沿著絕熱加熱線將飽和煙氣狀態(tài)點(diǎn)A加熱至狀態(tài)點(diǎn)B，達(dá)到與白霧治理常規(guī)方案一樣的效 果。但由于先對(duì)飽和濕煙氣進(jìn)行了降溫除濕，因此大大減少了煙氣的加熱熱量，此外，有條 件可以進(jìn)一步利用飽和煙氣從狀態(tài)點(diǎn)A降溫至點(diǎn)A的余熱，提高節(jié)能效果。2.

5、2“煙囪雨”問題的解決措施“煙囪雨”現(xiàn)象是指濕法脫硫后煙氣從煙囪排放時(shí)，地面飄落固體顆粒物（包括石膏、粉 塵和石灰石等成分）漿液或酸性雨滴的現(xiàn)象。飄落的漿液和酸性雨滴不會(huì)增加煙塵、二氧化 硫和氮氧化物等污染物在環(huán)境中的排放總量，但pH值很低（一般pH=23），酸性較強(qiáng)， 會(huì)對(duì)飄落范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物等設(shè)施造成局部污染和腐蝕，因此“煙囪雨”現(xiàn)象是需要治理 的。煙囪雨”主要來自煙氣從吸收塔中攜帶的固體顆粒物、液態(tài)水以及煙道、煙囪中冷凝水 的二次夾帶。凈煙氣在不加熱時(shí)，可通過以下兩個(gè)步驟來解決煙囪雨”問題：1）優(yōu)化吸收塔 除霧器進(jìn)出口煙氣流場、控制除霧器煙氣流速（5m/s ）并選用三級(jí)高效除霧器，可

6、控制除 霧器出口液滴含量小于50mg/m3，有效地降低煙氣從吸收塔中攜帶的固體顆粒物、液態(tài)水 （費(fèi)用約100150萬元）；2）合理選擇煙囪內(nèi)徑控制煙囪內(nèi)部煙氣流速低于18m/s以便抑 制煙氣對(duì)液滴的攜帶量和二次夾帶，同時(shí)在煙道和煙囪內(nèi)壁上設(shè)置冷凝水分離裝置，讓煙道 和煙囪內(nèi)壁煙氣的凝結(jié)水有組織地分離后排出，避免煙氣對(duì)冷凝水的二次夾帶（費(fèi)用約 200300萬元）。通過這兩個(gè)環(huán)節(jié)的治理（總費(fèi)用約300450萬元），煙囪雨”會(huì)得到有 效的抑制，甚至基本消除。對(duì)于設(shè)置水媒式煙氣再熱裝置（費(fèi)用約5000萬元）的系統(tǒng)，煙 囪雨”是依靠吸收塔選用三級(jí)高效除霧器（費(fèi)用約100150萬元）和對(duì)凈煙氣加熱等措施解

7、 決的，其費(fèi)用高出很多。2.3換熱蒸汽的選取蒸汽一煙氣換熱器采用蒸汽提供加熱煙氣的熱量，蒸汽進(jìn)入換熱器后的換熱分為汽一氣 換熱（利用顯熱）和水一氣換熱（利用潛熱）。因潛熱的數(shù)值大于顯熱，因而熱量來源取自 蒸汽的潛熱。過熱蒸汽首先冷卻到飽和溫度，潛熱隨之釋放。相比蒸發(fā)潛熱，從過熱蒸汽冷 卻到飽和溫度所釋放出的熱量很小，但卻需要很大的換熱面積。過熱蒸汽應(yīng)用于傳熱時(shí)，過 熱溫度降溫到飽和溫度前放出熱量很少，熱交換表面溫度梯度較大，蒸汽過熱時(shí)呈氣態(tài)、換 熱效率低，需要更多的換熱面積。所以，過熱蒸汽沒有飽和蒸汽效率高。本文將過熱蒸汽 （絕對(duì)壓力0.7MPa，溫度240C）經(jīng)過減溫，得到飽和蒸汽（絕對(duì)壓力

8、0.7MPa，溫度165C） 用于換熱。2.4采取凝結(jié)水分離措施避免二次夾帶” （1）對(duì)煙囪及煙道內(nèi)煙氣流場進(jìn)行分析， 在煙囪或煙道內(nèi)壁設(shè)置凝結(jié)水分離槽，讓煙囪或煙道內(nèi)壁煙氣的凝結(jié)水有組織分離后排出， 避免煙氣中冷凝水的“二次夾帶”。（2）設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇煙囪內(nèi)徑，控制煙囪內(nèi)部煙氣流速一 般不超過18m/s （在煙囪出口處可采用縮口的辦法提高煙氣排放速度），可有效抑制煙氣對(duì) 液滴的攜帶量和二次夾帶，從而控制石膏雨。結(jié)語1）煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，達(dá)到飽和狀態(tài)，排出煙囪后，與溫度較低的大氣混合后降溫， 飽和氣體的含濕量降低，大量水蒸氣結(jié)露析出，形成了白霧現(xiàn)象。從白霧現(xiàn)象熱力過程圖也 可以看出，飽和煙氣

9、與大氣混合的過程處于白霧發(fā)生區(qū)，因此會(huì)產(chǎn)生白霧現(xiàn)象。2）為減少 飽和煙氣的加熱熱量，新方案采用先降溫除濕再加熱的原理，使飽和煙氣到達(dá)更低溫度的飽 和狀態(tài)點(diǎn)，脫除部分水分后，再利用更少的熱量進(jìn)行絕熱加熱，達(dá)到與白霧治理常規(guī)方案一 樣的效果。3）新方案可采用凝結(jié)水或工業(yè)冷卻水作為冷源，利用除塵器前或脫硫塔前的高 溫?zé)煔庾鳛闊嵩?。富余的高溫?zé)煔庥酂峥梢杂糜诩訜崂滹L(fēng)或凝結(jié)水，飽和煙氣余熱可用于加 熱凝結(jié)水，增加排擠汽機(jī)抽汽所做的熱功，提高機(jī)組效率，獲得更好的節(jié)能效益。4）在一 定的工程邊界條件及設(shè)計(jì)原則下，新方案飽和煙氣的加熱功率要比常規(guī)方案小10.5116MW， 此部分熱量可用于預(yù)熱冷風(fēng)，折算為機(jī)組增加的發(fā)電功率2.1854MW，新方案可利用的飽和 煙氣余熱功率為10.5704MW，在考慮煙氣余熱用于凝結(jié)水系統(tǒng)和不考慮煙氣余熱用于凝結(jié)水 系統(tǒng)兩種情況下，機(jī)組效率分別增加0.231%、0.164%，節(jié)能效果更好。5）雖然新系統(tǒng)有更 好的節(jié)能效益，但脫硫后的飽和煙氣仍有一定的腐蝕性，換熱設(shè)備需考慮防腐蝕材料，投資 費(fèi)用較高，因此電廠需結(jié)合工程運(yùn)行