燃煤电厂烟塔合一冷却塔与常规烟囱的对比

王淼 杨月梅 曹艳芳 赵珍伟

摘 要：在燃煤生产中，根据电厂烟气的性质，当前常用烟塔合一的排烟方案来取代常规烟囱，使燃煤电厂烟气排放符合污染物排放要求，实现工业生产与自然环境的和谐统一。本文简要介绍了烟塔合一技术的国内外应用状况，并对比了烟塔合一与常规烟囱在整体投资、烟气排放质量上的差异，以为当前燃煤电厂排烟系统建设提供一些有价值的参考。

关键词：燃煤电厂；烟塔合一；常规烟囱

烟塔合一技术将烟囱与冷却塔融为一体，取代传统烟囱，借助冷卻塔将燃煤电厂的排烟进行冷却，使烟气发生脱硫，从而使烟气的污染物大大降低。烟塔合一技术不仅提高了燃煤电厂对烟气的循环利用，而且还减少脱硫系统运行费用，具有很高的现实价值。

1 烟塔合一技术国内外研究应用现状

1.1 国外现状

烟塔合一的烟气处理技术最早在德国出现，1982年8月，第一座烟塔合一装置在德国Volklingen实验电站投入使用，之后在三年的运行验证中发现该项技术对降低企业烟气污染物排放以及提高企业整体经济效益上有巨大价值，随后该技术在得多各个燃煤电厂推广，并且该技术也逐渐成为西方燃煤电厂烟气处理的关键技术[ 1 ]。随着烟塔合一技术的不断试验、探究以及完善，目前烟塔合一技术逐渐趋于完善。

1.2 国内现状

烟塔合一技术在我国出现的比较晚，因此在技术上依旧处于起步阶段，我国第一个烟塔合一装置在华能北京热电厂建成，该项目在2006年正式投入使用[ 2 ]。之后，我国陆陆续续有电厂使用烟塔合一技术，其中重点建设的项目包括大唐哈尔冰第一热电厂、国电天津东北郊电厂、国华三河电厂以及中电投甘井子电厂等。

2 烟塔合一与常规烟囱对比

2.1 初始投资对比

新产品的投入使用，企业往往会对产品的初始投资进行评估。对烟塔合一的初始投资分析，发现该技术的初始投资较高，这主要因为大型脱硫装置、冷却塔防腐等增加了初始投资总额。并且，由于我国烟塔合一技术研究的比较晚，因此无论是在技术还是设备上都存在一定的缺陷，系统中一些关键性的设备或者技术依旧依赖进口，比如冷却塔概念设计、防腐设计以及烟气的抬升与扩散计算都需要依赖国外专业的烟塔合一企业来进行指导[ 3 ]。而从国外引进技术与设备的成本往往较高，这必然会增加烟塔合一的初始投资。而常规烟囱在我国燃煤电厂使用较广泛，相应的技术与设备制造上比较全面，并且常规烟囱并没有建设脱硫装置，因而整体造价上，烟塔合一的初始投资要远远盖与常规烟囱。

2.2 烟气抬升高度对比

当前，燃煤电厂对烟气进行脱硫往往会采用石灰石湿法脱硫技术，烟气脱硫后的温度能够达到45℃～65℃，为了保证烟气的顺利排出，应提升烟气脱硫后的抬升高度[ 4 ]。在常规烟囱脱硫后烟气的抬升处理上，采取的方法是将脱硫后的烟气温度提升至80℃以上，使烟气能够从烟囱排出；而烟塔合一技术则借助其中的冷却塔将脱硫后的烟气进行抬升，然后经冷却塔排放。

以一台600MW的燃煤锅炉烟气排放为例，烟气排放量为200万m3/h，烟气排放温度为120℃，经脱硫后烟气温度在45℃～65℃的区间，然后将烟气加热到80℃以上，其绝对含热量将大大降低。而在该燃煤锅炉烟气处理上，使用烟塔合一技术，能够通过汽轮机循环冷却水产生的巨大热量来提高脱硫处理后烟气的抬升高度，根据烟气处理需求，冷却塔中所需的热空气量在3600万m3/h，脱硫烟气与热空气比为1：18，在风速较小的情况下，经脱硫处理后的烟气能够借助热空气来提升高度，从而使烟气能够排出。

常规烟囱高度往往比冷却塔高，这就要求常规烟囱烟气的温度要高于冷却塔排放烟气，然而常规烟囱烟气的上升时间往往较长，大量温度较高的烟气在空气中扩散时间更长，这对高空环境的影响较大。并且在大气环境稳定的情况下，烟气抬升高度往往与风速成反比关系，当风速大于6m/s时，烟气的抬升高度仅为360m，而常规烟囱的高度较高，高空中的风速显然要高于正常水平，这样必然不利于烟气的抬升。而使用烟塔合一技术，则能够利用冷却塔较低高度排放烟气的优势，降低电厂烟气对自然环境的影响。

3 烟塔合一冷却塔腐蚀问题

燃煤电厂运作过程中，烟气中存在大量二氧化碳、二氧化硫等对空气质量影响较大的成分，即便对烟气进行脱硫处理后，排放的烟气中依旧含有少量的二氧化硫，在烟气提升过程中，烟气进入到冷却塔中，并与热湿空气进行作用冷凝成雾滴，这些雾滴往往会聚集在冷却塔的外壁，含硫烟气与湿热空气形成的雾滴往往具有较强的酸性，由于冷却塔为金属结构，这些酸性物质会对冷却塔外壁产生比较严重的腐蚀。所以在对冷却塔的维护与保养上，应对塔壁采取防腐措施，比如可以在外层覆盖防雾滴薄膜，以防止冷却塔外围碳化以及金属腐蚀。

4 结语

总之，在燃煤电厂烟气处理上，应用烟塔合一的烟气冷却方式，虽然初始投资要高于传统烟囱，但是从环境保护效益以及烟气抬升高度上来看，烟塔合一的优势更加显著，在我国逐渐提倡环境友好发展理念下，烟塔合一技术在未来将发挥更大的优势。为了进一步发挥烟塔合一的经济效益，应做好冷却塔的防腐工作，并且基于我国烟塔合一技术尚处于初步水平，因此在未来国内燃煤电厂应逐渐加快烟塔合一新技术的研发，以提高燃煤电厂烟气处理水平。

参考文献：

[1] 张占梅，何世德，李锐，周于.烟塔合一技术用于循环冷却水处理[J].工业水处理，2009（08）：89-92.

[2] 田志叶.660MW级燃煤电厂“三塔合一”技术简析[J].华电技术，2014（07）：47-48.

[3] 莫浩浩，任少君，司风琪，徐治皋.600MW三塔合一间接空冷机组的技术优势分析[J].电站系统工程，2015（01）：61-63.

[4] 杨万国，张波，杨朝晖，丁国清，董彩常.烟塔合一排烟空冷塔的腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制，2016（05）：63-68.

作者简介：王淼（1982-），男，山东济宁人，科研人员，研究方向：环境保护。