燃煤電廠白煙的產(chǎn)生與防治

燃煤電廠白煙的產(chǎn)生與防治

:燃煤電廠濕法脫硫后的煙氣排放會造成白煙問題，給環(huán)境帶來不利影響。本文針對白煙問題的產(chǎn)生和防治機理迚行了討論，并在煙氣焓濕圖上表示，為處理白煙現(xiàn)象供應(yīng)了依據(jù)。

我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭作為主要能源的國家，煤炭消耗占能源消耗總量的70%以上。但隨著經(jīng)濟的高速進(jìn)展，我國所承受的環(huán)境壓力也越來越大。燃煤電廠排放的重要污染物之一SO2會導(dǎo)致酸雨的形成，給環(huán)境帶來危害。目前煙氣脫硫的主要技術(shù)分為干法、半干法、濕法脫硫三種。其中，濕法脫硫技術(shù)(WFGD)具有脫硫效率高、結(jié)構(gòu)簡潔、運行穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，在我國燃煤電廠中應(yīng)用廣泛。

濕法脫硫技術(shù)利用堿性循環(huán)漿液與煙氣逆流混合，充分反應(yīng)其中的SO2，同時通過氧化風(fēng)機鼓入空氣得到石膏(CaSO4.2H2O)。在此過程中，漿液中的部分水分吸熱蒸發(fā)，使煙氣達(dá)到飽和狀態(tài)。

在煙氣再熱器(GGH)取消安裝以后，由汲取塔出來的煙氣經(jīng)過除霧器直接送往煙囪，排放到大氣環(huán)境中。由于飽和濕煙氣的溫度高于大氣環(huán)境，在冷卻稀釋過程中，煙氣中的水蒸氣會凝聚成液態(tài)水，形成白煙現(xiàn)象。

白煙現(xiàn)象不僅會造成不良的公眾影響，殘余的SO2也會在水和氧氣的作用下生成H2SO4

，腐蝕煙囪以及四周環(huán)境，因此，減輕甚至消退白煙現(xiàn)象是采納WFGD后必需考慮在內(nèi)的。

2.1煙氣再熱法

煙氣再熱是指將由汲取塔出來的煙氣加熱到肯定溫度后再排放到大氣中而不發(fā)生水蒸氣冷凝液化現(xiàn)象的技術(shù)，其總的加熱量是煙氣抬升和集中的熱量、消退可見白煙的熱量和煙囪凝聚的熱量之和。

國外電廠針對煙氣再熱溫度的選擇有著明確規(guī)定。德國規(guī)定煙囪出口處的煙氣溫度不得低于72℃，否則必需經(jīng)過冷卻塔排放。英國規(guī)定排煙溫度為80℃。

日本冬季寒冷，一般將脫硫后的煙氣加熱到90-110℃。我國很少有關(guān)于煙氣排放狀況與環(huán)境中相對濕度的詳細(xì)計算，姚增權(quán)提出，為了要求環(huán)境溫度高于5℃時不消失白煙，45℃的濕煙氣需要加熱到70℃;50℃的濕煙氣需要加熱到86℃以上;55℃的濕煙氣需要加熱到108℃以上。

從代表環(huán)境條件的C點引一條100%相對濕度的切線，切點為D’，此切線與脫硫過程線A-B相交于點E，點E即為熱煙氣與煙氣混合比例的臨界點。熱煙氣與煙氣的比例只要超過BE：AE，就不會發(fā)生白煙。

煙氣熱空氣混合法的原理與直接加熱法相同，也能用類似的焓濕圖表示。煙氣熱空氣加熱法是將空氣引入再熱風(fēng)機，加熱后的高溫空氣被鼓入煙道與煙氣混合，從而提高煙氣的溫度。

據(jù)計算，12%的熱空氣添加率(200℃)能使煙氣升溫30℃。但是由于煙氣流量的增加，下游煙氣管道和煙囪必需滿意肯定的煙氣體積。

該方法與直接燃燒法相比，避開了SO2

和煙塵的排入，不會降低脫硫和除塵效率，但是高溫度空氣一般是經(jīng)過未處理煙氣加熱后，由空氣預(yù)熱器引過來，假如直接和煙氣混合排放會造成這部分熱量的鋪張，進(jìn)而增加燃煤鍋爐的熱量損失。

2.2煙氣冷凝法

煙氣冷凝法是指通過降低煙氣露點溫度來達(dá)到消退白煙的方法。煙氣露點溫度是煙氣達(dá)到飽和時的溫度，若煙氣溫度連續(xù)下降，其中的水蒸氣就會凝聚出來。

假如把進(jìn)入煙囪前的煙氣溫度降低到大氣溫度以下，由于煙氣流經(jīng)煙囪過程中溫度連續(xù)下降，排入大氣后就不會產(chǎn)生水蒸氣凝聚現(xiàn)象。煙氣冷凝法在煙氣焓濕圖上表示如下：

圖中A點為煙氣脫硫前的狀態(tài)點，對應(yīng)的A1點所處的溫度為脫硫前煙氣的露點溫度。B點為脫硫后的狀態(tài)點，B點所對應(yīng)的溫度為脫硫后煙氣的露點溫度。F點為100%含濕量曲線上的低于大氣溫度的一個狀態(tài)點。假如脫硫過程根據(jù)A-F直線進(jìn)行，那么脫硫后煙氣排放將不會產(chǎn)生白煙現(xiàn)象。

關(guān)于煙氣冷凝，王啟軍提出了冷卻汲取液的方法[7]。通過冷卻設(shè)備降低汲取液的入塔溫度，然后將低溫汲取液和煙氣在汲取塔內(nèi)進(jìn)行充分熱交換，從而煙氣的溫度會大幅度下降至露點溫度以下。其提出的詳細(xì)工藝過程如圖5所示：

2.4煙塔合一排放技術(shù)

煙塔合一排放在德國應(yīng)用廣泛，是將脫硫后的煙氣直接排入優(yōu)化后的冷卻塔，使煙氣與冷卻塔內(nèi)的熱蒸汽形成混合氣體并由塔頂排放的新型技術(shù)。我國于2023年開頭建設(shè)一批煙塔合一排放項目，目前國內(nèi)的神華三河電廠、大唐錦

州熱電公司、大唐哈爾濱第一熱電廠等都采納了煙塔合一排放技術(shù)。煙塔合一排放技術(shù)的優(yōu)勢在于：

1)工程投資的削減

煙塔合一排放技術(shù)避開了煙囪建筑以及再熱系統(tǒng)的投資和運行費用，雖然增加了冷卻塔的改造及防腐費用，但總體的工程投資大大削減

2)環(huán)境效益的提高煙塔合一技術(shù)不僅有著良好的脫硫效率(95%以上)而且提高了煙氣的抬上升度，有利于污染物的集中，避開了常規(guī)脫硫系統(tǒng)白煙的產(chǎn)生。

不過，目前的煙塔合一排放技術(shù)還存在著一些問題，主要集中在煙道材料的選擇及其運行經(jīng)濟性以及循環(huán)冷卻水方面[8]，還需要進(jìn)一步吸取國外先進(jìn)運行閱歷。

(1)燃煤電廠濕法脫硫后排放的煙氣中含有大量水分，若直接排放，煙氣中的水蒸氣會在冷卻稀釋過程中凝聚成液態(tài)水滴，形成白煙現(xiàn)象。