摘要：目前國內(nèi)火力發(fā)電廠常見以濕法脫硫?yàn)橹?此方法是造成白色煙羽現(xiàn)象的主要因素。白色煙羽的源頭是水分,煙氣中飽和水蒸氣是吸熱產(chǎn)生的,含有大量潛熱,因此,煙氣消白的關(guān)鍵就是排放煙氣的溫度、濕度控制。本文主要對燃煤電廠白色煙羽治理的幾種工藝路線進(jìn)行介紹。

1 治理背景

目前國內(nèi)火力發(fā)電廠常見以濕法脫硫?yàn)橹?，濕法脫硫是造成白色煙羽現(xiàn)象主要因素。煙囪排出的濕煙氣與環(huán)境冷空氣混合，在降溫過程中，所含的水蒸氣飽和凝結(jié)，凝結(jié)水霧滴對光線產(chǎn)生折射、散射，使煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色，被稱為 “濕煙羽”，俗稱“大白煙”，“煙氣消白”就是指去除煙氣中的水蒸氣。

現(xiàn)階段，我國大氣污染防治技術(shù)仍需提高，不斷提高污染控制效率，降低污染，同時(shí)控制成本和能耗。有色煙羽的治理為接下來重點(diǎn)任務(wù)，為打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，國家和地方不斷出臺相關(guān)政策和要求，提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，改善大氣質(zhì)量。

2 煙氣消白的工藝路線

2.1 治理原理

白色煙羽的源頭是水分，煙氣中飽和水蒸氣是吸熱產(chǎn)生的，含有大量潛熱，因此，煙氣消白的關(guān)鍵就是排放煙氣的溫度、濕度控制。水在吸熱升溫到一定溫度時(shí)會變成水蒸氣；而除去水蒸氣中的熱，使其溫度降低到結(jié)露溫度，蒸汽又凝結(jié)為水，這是自然界普遍存在的可逆過程。濕煙氣中的水蒸氣一部分來自燃燒和工藝過程，一部分來自于濕法脫硫、除塵水分的蒸發(fā)。濕煙氣消白的關(guān)鍵是將排煙絕對濕度和相對濕度控制得盡量低，或改變水蒸氣狀態(tài)。

2.2 治理工藝路線

2.2.1 凈煙氣加熱工藝路線

濕法脫硫后，保持50℃左右濕煙氣的絕對濕度不變，通過等濕升溫實(shí)現(xiàn)消白。如氣氣換熱升溫GGH、冷媒煙氣換熱升溫MGGH，在除塵器前或后以及脫硫塔后至煙囪入口煙道內(nèi)各增設(shè)一套煙氣換熱裝置，利用脫硫塔前的熱煙氣加熱脫硫塔出口的凈煙氣，將飽和濕煙氣從50℃左右升高到80℃以上，可以達(dá)到去除煙羽的目的。

這種方法煙囪只需略做防腐處理，充分利用了原煙氣的余熱。GGH 的缺點(diǎn)是漏煙氣、脫硫效率難以提高，阻力大、容易堵、故障率高；體積大、投資高；排煙溫度不宜控制，現(xiàn)國內(nèi)大部分電廠已拆除。MGGH 克服了GGH 的漏煙氣、容易堵的缺點(diǎn)，提高了設(shè)備利用率和脫硫效率，但設(shè)備阻力大、體積大、投資高，排煙溫度不宜控制。

2.2.2 先冷凝再加熱工藝路線

首先對脫硫處理后的飽和濕煙氣進(jìn)行冷凝，使得煙氣中的含水率降低，回收冷凝下來的水，同時(shí)冷凝的過程可對粉塵、SO3 和硝酸鹽等污染物起到協(xié)同去除的作用，初步估算可去除20%～40% 的粉塵。

其次，再對排放煙氣適度加熱即可達(dá)到所需的擴(kuò)散條件，一般利用煙氣冷卻器回收的余熱對凈煙氣進(jìn)行加熱，達(dá)到消除白煙的目的。冷卻后的煙氣含水率大大降低，對其進(jìn)行加熱時(shí)，所需的熱量也大幅減少，對整個電廠的節(jié)能及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有良

好的支持作用。

最后，采用該工藝可真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排和消除視覺污染的作用，冷凝器所回收的凝結(jié)水，經(jīng)過簡單處理后可以作為脫硫系統(tǒng)的補(bǔ)水循環(huán)使用，基本可實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)零水耗。冷卻水可以通過機(jī)械通風(fēng)冷卻系統(tǒng)降溫或利用熱泵技術(shù)對其熱量進(jìn)行回收，如果周圍有低溫冷源（如海水等）也可直接利用此冷源進(jìn)行降溫。

2.2.3 煙氣降溫冷凝消白工藝路線

降低煙氣溫度和濕度，使水蒸氣冷凝為水，降低煙氣溫度主要采用冷凝換熱器間接冷卻方式，常用漿液冷凝和凈煙氣冷凝。圖1 為漿液冷凝工藝流程，圖2 為凈煙氣冷凝工藝流程圖。

漿液降溫冷凝消白技術(shù)就是在漿液循環(huán)管道上進(jìn)行改造，一般在最高層或最高層與次高層兩層噴淋管道上安裝漿液換熱器，利用冷卻后的漿液降低吸收塔排煙溫度，從而降低脫硫塔蒸發(fā)水量。用冷卻水（海水）經(jīng)漿液換熱器對漿液進(jìn)行冷卻，再由噴淋到吸收塔的冷漿液對吸收塔內(nèi)煙氣進(jìn)行冷卻，從而降低吸收塔出口凈煙氣溫度和濕度，達(dá)到降溫冷凝消白效果，煙氣冷卻后的凝水落回到吸收塔內(nèi)，最終再考慮塔內(nèi)水平衡。


凈煙氣冷凝消白技術(shù)是在FGD 脫硫吸收塔出口的水平煙道安裝氟塑料煙氣冷凝器，對脫硫吸收塔后凈煙氣進(jìn)行冷凝，凝出水分，從而達(dá)到減輕煙囪出口冒白煙的現(xiàn)象，并回收一部分冷凝水，冷源采用海水作為冷媒的開式循環(huán)或者采用機(jī)力冷卻塔形式的閉式循環(huán)系統(tǒng)。


2.2.4 聯(lián)合技術(shù)消白

采用MGGH（煙氣冷卻器和煙氣再熱器）＋冷凝換熱器＋蒸汽熱水換熱器聯(lián)合技術(shù)消白。FGD 前原煙氣由煙氣冷卻器回收部分余熱；在吸收塔出口的水平煙道安裝煙氣冷凝器或在吸收塔外采用漿液冷凝器，對脫硫后凈煙氣進(jìn)行冷凝；在煙氣冷凝器出口的水平煙道安裝煙氣再熱器，利用煙氣冷卻器回收的余熱，對凈煙氣進(jìn)行加熱；為控制排煙溫度，對冷媒熱水采取蒸汽熱水換熱器補(bǔ)熱，從而達(dá)到完全消除煙囪白煙現(xiàn)象，并回收一部分冷凝水。

此技術(shù)消白效果好但工藝流程復(fù)雜、輔助系統(tǒng)多、設(shè)備阻力大、體積大、占地大、投資高、運(yùn)行費(fèi)用高。

2.2.5 其他方式的消白路線

（1）聲波團(tuán)聚消白

降溫冷凝、聲振耦合團(tuán)聚技術(shù)是通過降低煙氣溫度，使煙氣中的飽和水在溫度降低的情況下逐步析出，并附著在煙氣中夾雜著的微米和亞微米級顆粒上形成微小霧滴。隨著煙氣經(jīng)過聲波團(tuán)聚裝置時(shí)，通過高強(qiáng)聲場找到氣溶膠中微米和亞微米級細(xì)顆粒物的共振點(diǎn)，產(chǎn)生相對運(yùn)動并進(jìn)而提高它們的碰撞團(tuán)聚速率；由于顆粒表面存在著很強(qiáng)的范德華吸引力，一旦顆粒發(fā)生了碰撞，它們便粘附而形成較大一級的團(tuán)聚物，使細(xì)顆粒物在很短的時(shí)間范圍內(nèi)，粒徑分布從小尺寸向大尺寸方向遷移，顆粒數(shù)目濃度減少。

在吸收塔內(nèi)原除霧器下方增加若干套聲波團(tuán)聚裝置；在一級除霧器上方增加若干套聲波團(tuán)聚裝置，均勻布置，利用聲波對水霧及顆粒物的團(tuán)聚凝并作用，增大細(xì)水霧及顆粒物粒徑，進(jìn)一步提高后續(xù)原有除霧器的除塵除霧效率，降低水霧及顆粒物排放量；同時(shí)聲波具備對原除霧器的聲波除垢、解堵功能，使煙氣流場更加均勻，減少除霧器沖洗頻次，維持脫硫水平衡的穩(wěn)定。

（2）機(jī)械消白

采用濕式靜電除塵除霧器、多級屋脊式除霧器、管束式除霧器、浮球式除霧器，都能有效精除塵除霧，可以解決“石膏雨”，但只有一定的消白效果，回收濕煙氣中不到1% 的水分。

（3）熱風(fēng)混合消白

向濕煙氣中混入干煙氣，降低煙氣相對濕度，國內(nèi)外都有采用混風(fēng)消白的案例，其設(shè)備簡單、容易實(shí)現(xiàn)，但問題是只能解決視覺污染，不減少煙氣中的污染物，不能滿足當(dāng)今SO2排放指標(biāo)30mg/Nm3 要求。

3 結(jié)束語

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善是我國“十三五”時(shí)期的主要目標(biāo)之一。加大環(huán)境綜合治理力度創(chuàng)新環(huán)境治理理念和方式，實(shí)行最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度，強(qiáng)化排污者主體責(zé)任，形成政府、企業(yè)、公眾共治的環(huán)境治理體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量總體改善。對于煙氣消白來說是重點(diǎn)治理項(xiàng)目，本文僅對幾種常見的消白技術(shù)進(jìn)行介紹，為白煙治理提供思路與參考。