燃煤電廠(chǎng)濕煙囪白煙機(jī)理及治理方法探討

謝開(kāi)光 吳杰

摘? ?要：燃煤電廠(chǎng)屬于我國(guó)主要發(fā)電廠(chǎng)之一，在燃煤脫硫期間會(huì)產(chǎn)生一系列污染問(wèn)題。當(dāng)前多數(shù)地區(qū)都已將煙氣脫白納入到大氣治理指標(biāo)中，燃煤電廠(chǎng)在生產(chǎn)期間必須減少煙氣排放含濕率和溫度，對(duì)煙氣中飽和水蒸氣進(jìn)行收集，以此減少硫酸霧、可溶性鹽等排放。此次研究主要是探討分析燃煤電廠(chǎng)濕煙囪白煙機(jī)理及治理方法，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性?xún)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠(chǎng)? 濕煙囪? 白煙? 機(jī)理? 治理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（a）-0142-02

燃煤電廠(chǎng)煙囪中所排放的濕煙氣直接接觸低溫環(huán)境之后，在降溫期間會(huì)產(chǎn)生水蒸汽飽和凝結(jié)，對(duì)光線(xiàn)產(chǎn)生散射和折射作用，但是煙氣呈現(xiàn)出灰色或者白色。我國(guó)多數(shù)煙氣脫硫采用濕法脫硫技術(shù)，特別是石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)。煙氣經(jīng)過(guò)吸收塔凈化處理之后，溫度會(huì)降低至50℃，并且從高溫干煙氣逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏貪駸煔猓谶M(jìn)入到大氣環(huán)境中會(huì)凝結(jié)為液滴而產(chǎn)生白色煙羽。此煙羽對(duì)環(huán)境質(zhì)量危害比較小，但是會(huì)影響周邊居民生活。

1? 白色煙羽排放的影響因素及消除機(jī)理

煙囪中的煙氣呈飽和狀態(tài)，在遭遇低溫環(huán)境后會(huì)迅速冷卻，水蒸氣會(huì)凝結(jié)為液體，降低煙氣透射光率，導(dǎo)致煙氣出現(xiàn)冒白煙現(xiàn)象。煙氣在大氣環(huán)境中擴(kuò)散會(huì)持續(xù)降低水蒸氣濃度，提升陽(yáng)光透射率，降低水蒸氣飽和溫度和分壓力，出現(xiàn)再次蒸發(fā)問(wèn)題。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，不同溫度條件下飽和煙氣含濕量曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。圖中數(shù)據(jù)取值來(lái)自空氣密度表。經(jīng)過(guò)吸收塔凈化之后，煙氣轉(zhuǎn)化為低溫飽和濕煙氣，從煙囪排除煙氣之后，由于處于低溫環(huán)境，導(dǎo)致煙氣中水蒸氣轉(zhuǎn)為液態(tài)，產(chǎn)生白色煙羽。隨著煙氣溫度持續(xù)降低，含濕率飽和，會(huì)持續(xù)生成冷凝液。煙氣溫度降低至環(huán)境溫度時(shí)，含濕率處于非飽和狀態(tài)，此時(shí)白色煙羽消失。煙囪出口煙氣溫度、環(huán)境濕度、煙氣速度等都會(huì)影響白色煙羽排放。白色煙羽排放現(xiàn)象會(huì)隨著環(huán)境溫度的下降而愈發(fā)明顯，此時(shí)治理難度比較大。當(dāng)環(huán)境濕度比較大時(shí)，無(wú)法及時(shí)擴(kuò)散煙羽中的水分，擴(kuò)大煙羽影響范圍。煙氣速度也會(huì)影響白色煙羽排放長(zhǎng)度，從上述分析能夠看出，燃煤機(jī)組負(fù)荷量、煙囪出口直徑也會(huì)對(duì)白色煙羽排放造成影響。

從圖中能夠看出白色煙羽的消除機(jī)理。導(dǎo)致燃煤電廠(chǎng)煙囪產(chǎn)生煙羽的主要原因在于降低溫度期間，水蒸氣處于過(guò)度飽和狀態(tài)，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生冷凝水。當(dāng)白色煙羽消除之后，在降溫期間應(yīng)當(dāng)確保煙氣含濕率比過(guò)飽和狀態(tài)下的含濕率低，此時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生冷凝水。圖2為煙羽消除機(jī)理。在溫度降低期間若沒(méi)有處理煙氣，就會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生冷凝過(guò)程，出現(xiàn)白色煙羽。當(dāng)環(huán)境因素不變，為了將白色煙羽進(jìn)行有效消除，必須處理吸收塔凈化處理的煙氣。

2? 白色煙羽治理措施分析

由于白色煙羽消除機(jī)理在于降低吸收塔出口煙氣溫度，這樣能夠降低煙氣含濕率。為了減少煙氣含濕率，就必須提升煙氣溫度。白色煙羽治理措施主要包括以下方面。

2.1 煙氣加熱技術(shù)

此種加熱技術(shù)主要包含間接換熱加熱方式和混合加熱方式。（1）間接換熱加熱方式包括蒸汽換熱加熱，熱管換熱器等。其中熱管換熱器是由熱管受熱之后吸收熱量，將其傳輸?shù)焦軆?nèi)工質(zhì)。工質(zhì)吸熱之后會(huì)生成蒸汽，在壓差作用下蒸汽會(huì)上升到放熱段。由于管外冷卻作用導(dǎo)致蒸汽冷凝向外凝結(jié)散熱，此時(shí)借助重力能夠使冷凝液回到受熱段。經(jīng)過(guò)多次往返之后，熱流體熱量會(huì)傳遞到冷流體進(jìn)行加熱。蒸汽換熱加熱主要是將蒸汽換熱器安裝在吸收塔出口煙道，通過(guò)高溫蒸汽對(duì)吸收塔低溫凈煙氣進(jìn)行吸收，以此提升煙氣溫度。（2）直接換熱加熱方式。此種加熱方式主要包含熱二次風(fēng)混合加熱和其他混合加熱技術(shù)。其中前者主要是在通過(guò)鍋爐熱二次風(fēng)裕量，從空預(yù)器中抽取熱二次風(fēng)并注射到凈煙道中，此時(shí)會(huì)與凈煙氣混合，以此提升煙氣溫度，并且提升煙囪排煙高度。后者主要包含熱空氣混熱方式和直接加熱方式。然而上述加熱方式未實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

2.2 煙氣冷凝技術(shù)

（1）間接換熱冷凝：此種冷凝技術(shù)主要是將一級(jí)冷凝換熱器設(shè)置在煙囪和吸收塔之間，冷凝原理主要是降低飽和濕煙氣，并且使?jié)駸煔獬尸F(xiàn)為液態(tài)，此時(shí)會(huì)提升霧滴濃度。將水收集系統(tǒng)設(shè)置在冷凝器中，此時(shí)就會(huì)同時(shí)消除煙氣和霧滴。

（2）直接換熱冷凝：此種方式主要應(yīng)用噴淋降溫方式。1）凝聚節(jié)能減排技術(shù)。將漿液冷卻換熱器加設(shè)在脫硫塔頂層漿液泵出口，降低噴淋層漿液溫度并且與煙氣直接接觸，在降低煙氣溫度之后會(huì)通過(guò)除霧器進(jìn)行除霧處理。漿液冷卻換熱器冷卻水從板內(nèi)流動(dòng)，漿液從板外流動(dòng)。由于在應(yīng)用板式換熱器時(shí)會(huì)產(chǎn)生堵塞問(wèn)題，因此需要采取以下措施：首先，由于傳統(tǒng)板式換熱器通道直徑為3mm，堵塞率比較高。因此在設(shè)計(jì)冷卻換熱器板時(shí)應(yīng)當(dāng)將間距控制在30mm以上，并且按照吸收塔運(yùn)行狀態(tài)對(duì)板間距進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)計(jì)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)孔徑時(shí)應(yīng)當(dāng)控制在30mm以?xún)?nèi)，在漿液進(jìn)入換熱器之前，可以利用入口濾網(wǎng)攔截大塊固體。其次，在漿液循環(huán)泵出口漿液管段上串聯(lián)漿液換熱器，并且平行布設(shè)換熱器板片和漿液流向，將漿液側(cè)流速控制在2m/s，在運(yùn)行期間能夠避免漿液沉積。當(dāng)漿液換熱器停運(yùn)時(shí)，排漿期間會(huì)產(chǎn)生石膏沉淀問(wèn)題。此時(shí)就需要通過(guò)自動(dòng)清洗裝置對(duì)換熱器表面進(jìn)行清洗。最后，將壓力測(cè)試元件安裝在漿液換熱器漿液側(cè)出入口，以此降低堵塞發(fā)生率，通過(guò)壓力報(bào)警設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)預(yù)警。如果地區(qū)環(huán)保部門(mén)對(duì)吸收塔煙氣溫度有特殊規(guī)定，則需要設(shè)置備用漿液換熱器。在清洗期間采用備用漿液換熱器，這樣能夠確保煙氣溫度滿(mǎn)足相關(guān)要求。

2.3 煙氣冷卻除水技術(shù)

將冷卻凝結(jié)塔串聯(lián)到傳統(tǒng)脫硫吸收塔，這樣能夠?qū)魺煔怙柡退魵膺M(jìn)行回收，此種技術(shù)原理主要是將飽和凈煙氣注入到冷卻凝結(jié)塔內(nèi)，之后通過(guò)冷卻循環(huán)水和旋匯耦合裝置進(jìn)行換熱降溫冷凝，之后經(jīng)過(guò)噴淋水捕集進(jìn)入到底部水池，除塵器將小液滴收入到水池。如果塔底水池液位超過(guò)極限值，利用溢流管可以將冷凝水轉(zhuǎn)移到緩沖箱內(nèi)。將循環(huán)冷卻水泵安裝在緩沖箱上，可以實(shí)現(xiàn)冷凝降溫度，以此實(shí)現(xiàn)冷凝水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行。利用緩沖箱冷凝外排水泵可以收集多余的冷凝水。經(jīng)過(guò)循環(huán)冷卻水降溫可以將熱量轉(zhuǎn)移到冷凝循環(huán)水中，之后轉(zhuǎn)移到循環(huán)水箱后借助空冷器實(shí)施降溫處理，以此實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)。

2.4 其他處理技術(shù)

由于煙囪白煙形成主要由于水滴對(duì)光線(xiàn)的散射和折射作用，所以在白煙治理期間不僅要求降低煙囪煙氣溫度和含濕率，防止水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)。在排放煙氣之前還應(yīng)當(dāng)減少自身含濕率。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要是圍繞燃煤電廠(chǎng)濕煙囪白煙機(jī)理及治理方法展開(kāi)討論，由于我國(guó)在濕煙囪白煙處理方面缺乏統(tǒng)一化治理標(biāo)準(zhǔn)。因此在選擇白煙處理技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際情況，聯(lián)合地區(qū)氣候因素、環(huán)保要求和裝置運(yùn)行成本的因素，擇優(yōu)選擇白煙處理技術(shù)。

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