燃煤电厂湿烟囱白烟机理及治理方法探讨

谢开光 吴杰

摘   要：燃煤電厂属于我国主要发电厂之一，在燃煤脱硫期间会产生一系列污染问题。当前多数地区都已将烟气脱白纳入到大气治理指标中，燃煤电厂在生产期间必须减少烟气排放含湿率和温度，对烟气中饱和水蒸气进行收集，以此减少硫酸雾、可溶性盐等排放。此次研究主要是探讨分析燃煤电厂湿烟囱白烟机理及治理方法，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：燃煤电厂  湿烟囱  白烟  机理  治理方法

中图分类号：X701.3                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（a）-0142-02

燃煤电厂烟囱中所排放的湿烟气直接接触低温环境之后，在降温期间会产生水蒸汽饱和凝结，对光线产生散射和折射作用，但是烟气呈现出灰色或者白色。我国多数烟气脱硫采用湿法脱硫技术，特别是石灰石—石膏湿法脱硫技术。烟气经过吸收塔净化处理之后，温度会降低至50℃，并且从高温干烟气逐渐转变为低温湿烟气，在进入到大气环境中会凝结为液滴而产生白色烟羽。此烟羽对环境质量危害比较小，但是会影响周边居民生活。

1  白色烟羽排放的影响因素及消除机理

烟囱中的烟气呈饱和状态，在遭遇低温环境后会迅速冷却，水蒸气会凝结为液体，降低烟气透射光率，导致烟气出现冒白烟现象。烟气在大气环境中扩散会持续降低水蒸气浓度，提升阳光透射率，降低水蒸气饱和温度和分压力，出现再次蒸发问题。在标准大气压下，不同温度条件下饱和烟气含湿量曲线见图1。图中数据取值来自空气密度表。经过吸收塔净化之后，烟气转化为低温饱和湿烟气，从烟囱排除烟气之后，由于处于低温环境，导致烟气中水蒸气转为液态，产生白色烟羽。随着烟气温度持续降低，含湿率饱和，会持续生成冷凝液。烟气温度降低至环境温度时，含湿率处于非饱和状态，此时白色烟羽消失。烟囱出口烟气温度、环境湿度、烟气速度等都会影响白色烟羽排放。白色烟羽排放现象会随着环境温度的下降而愈发明显，此时治理难度比较大。当环境湿度比较大时，无法及时扩散烟羽中的水分，扩大烟羽影响范围。烟气速度也会影响白色烟羽排放长度，从上述分析能够看出，燃煤机组负荷量、烟囱出口直径也会对白色烟羽排放造成影响。

从图中能够看出白色烟羽的消除机理。导致燃煤电厂烟囱产生烟羽的主要原因在于降低温度期间，水蒸气处于过度饱和状态，此时就会产生冷凝水。当白色烟羽消除之后，在降温期间应当确保烟气含湿率比过饱和状态下的含湿率低，此时就不会产生冷凝水。图2为烟羽消除机理。在温度降低期间若没有处理烟气，就会导致其产生冷凝过程，出现白色烟羽。当环境因素不变，为了将白色烟羽进行有效消除，必须处理吸收塔净化处理的烟气。

2  白色烟羽治理措施分析

由于白色烟羽消除机理在于降低吸收塔出口烟气温度，这样能够降低烟气含湿率。为了减少烟气含湿率，就必须提升烟气温度。白色烟羽治理措施主要包括以下方面。

2.1 烟气加热技术

此种加热技术主要包含间接换热加热方式和混合加热方式。（1）间接换热加热方式包括蒸汽换热加热，热管换热器等。其中热管换热器是由热管受热之后吸收热量，将其传输到管内工质。工质吸热之后会生成蒸汽，在压差作用下蒸汽会上升到放热段。由于管外冷却作用导致蒸汽冷凝向外凝结散热，此时借助重力能够使冷凝液回到受热段。经过多次往返之后，热流体热量会传递到冷流体进行加热。蒸汽换热加热主要是将蒸汽换热器安装在吸收塔出口烟道，通过高温蒸汽对吸收塔低温净烟气进行吸收，以此提升烟气温度。（2）直接换热加热方式。此种加热方式主要包含热二次风混合加热和其他混合加热技术。其中前者主要是在通过锅炉热二次风裕量，从空预器中抽取热二次风并注射到净烟道中，此时会与净烟气混合，以此提升烟气温度，并且提升烟囱排烟高度。后者主要包含热空气混热方式和直接加热方式。然而上述加热方式未实现工程应用。

2.2 烟气冷凝技术

（1）间接换热冷凝：此种冷凝技术主要是将一级冷凝换热器设置在烟囱和吸收塔之间，冷凝原理主要是降低饱和湿烟气，并且使湿烟气呈现为液态，此时会提升雾滴浓度。将水收集系统设置在冷凝器中，此时就会同时消除烟气和雾滴。

（2）直接换热冷凝：此种方式主要应用喷淋降温方式。1）凝聚节能减排技术。将浆液冷却换热器加设在脱硫塔顶层浆液泵出口，降低喷淋层浆液温度并且与烟气直接接触，在降低烟气温度之后会通过除雾器进行除雾处理。浆液冷却换热器冷却水从板内流动，浆液从板外流动。由于在应用板式换热器时会产生堵塞问题，因此需要采取以下措施：首先，由于传统板式换热器通道直径为3mm，堵塞率比较高。因此在设计冷却换热器板时应当将间距控制在30mm以上，并且按照吸收塔运行状态对板间距进行调整。在设计循环泵入口滤网孔径时应当控制在30mm以内，在浆液进入换热器之前，可以利用入口滤网拦截大块固体。其次，在浆液循环泵出口浆液管段上串联浆液换热器，并且平行布设换热器板片和浆液流向，将浆液侧流速控制在2m/s，在运行期间能够避免浆液沉积。当浆液换热器停运时，排浆期间会产生石膏沉淀问题。此时就需要通过自动清洗装置对换热器表面进行清洗。最后，将压力测试元件安装在浆液换热器浆液侧出入口，以此降低堵塞发生率，通过压力报警设置可以实现预测预警。如果地区环保部门对吸收塔烟气温度有特殊规定，则需要设置备用浆液换热器。在清洗期间采用备用浆液换热器，这样能够确保烟气温度满足相关要求。

2.3 烟气冷却除水技术

将冷却凝结塔串联到传统脱硫吸收塔，这样能够对净烟气饱和水蒸气进行回收，此种技术原理主要是将饱和净烟气注入到冷却凝结塔内，之后通过冷却循环水和旋汇耦合装置进行换热降温冷凝，之后经过喷淋水捕集进入到底部水池，除尘器将小液滴收入到水池。如果塔底水池液位超过极限值，利用溢流管可以将冷凝水转移到缓冲箱内。将循环冷却水泵安装在缓冲箱上，可以实现冷凝降温度，以此实现冷凝水循环系统运行。利用缓冲箱冷凝外排水泵可以收集多余的冷凝水。经过循环冷却水降温可以将热量转移到冷凝循环水中，之后转移到循环水箱后借助空冷器实施降温处理，以此实现热量循环。

2.4 其他处理技术

由于烟囱白烟形成主要由于水滴对光线的散射和折射作用，所以在白烟治理期间不仅要求降低烟囱烟气温度和含湿率，防止水蒸气凝结为液态。在排放烟气之前还应当减少自身含湿率。

3  结语

综上所述，本文主要是围绕燃煤电厂湿烟囱白烟机理及治理方法展开讨论，由于我国在湿烟囱白烟处理方面缺乏统一化治理标准。因此在选择白烟处理技术时应当考虑实际情况，联合地区气候因素、环保要求和装置运行成本的因素，择优选择白烟处理技术。

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