火电厂排放烟气白雾治理新方案及节能分析

1、火电厂排放烟气白雾治理新方案及节能分析摘要：科技在不断发展，社会在不断进步，湿法脱硫技术是目前市场上应用最 为广泛的脱硫工艺，全国90%以上的燃煤火电机组都采用了湿法脱硫技术。烟气 经过湿法脱硫装置后，烟气处于饱和状态，温度一般为50C左右。饱和烟气若不 经过处理直接通过烟囱排放，经常会发生白雾现象，造成视觉污染”，由此引起 周边居民对环保情况的担忧，也会增加“烟囱雨的发生几率。现阶段，采用湿法 脱硫的电厂普遍利用高温烟气余热或其它热源对脱硫后的饱和烟气进行加热，通 过提高烟气温度来消除白雾。这种常规治理方案需要消耗较大的热量，即使这部 分热量来源于高温烟气余热，在大部分电厂对尾部烟气余热进行

2、节能综合利用的 条件下，烟气余热也可作为有效热量。因此，对湿法脱硫后烟气排放产生的白雾 现象进行研究，并提出可行的节能治理方案，具有重要意义。关键词：白雾；饱和烟气；降温除湿；绝热加热引言随着我国超净排放政策的实施，在电站燃煤锅炉尾部增加超低排放装置已是大势所趋， 超低排放技术中以石灰石一石膏湿法脱硫（WFGD）为主。燃煤电厂排放烟气在烟囱口排入 大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽， 雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成白色烟 羽”。可以认为，湿法脱硫系统白雾现象是烟气脱硫后含湿量增加、露点温度升高的结果。1石膏

3、雨及白雾现象的表现形态石膏雨是指烟气从烟囱排出来后飘落下来的雨中含有固体颗粒物的现象，这些固体颗粒 物不单纯指石膏（CaSO42H2O），还包括一些粉尘和石灰石。石膏雨按严重程度可分为轻微 石膏雨和严重石膏雨。对于轻微石膏雨而言，在烟囱周围能明显看见雨滴飘落现象，但肉眼 看不见雨滴中的固体颗粒物；对于严重石膏雨而言，在烟囱周围不但能明显看见雨滴飘落现 象，而且肉眼能看见雨滴中的固体颗粒物。白雾是指烟气从烟囱排出来后形成的白色烟雾。 白雾是烟气中处于湿饱和状态的蒸汽在排出烟囱时遇冷凝结而形成的细微水珠现象。2白雾治理常规方案及新方案2.1白雾治理新方案常规治理方案一般需将脱硫装置出口湿烟气从50

4、55C加热至7580C （烟道及烟囱 温降按5C考虑），需要较大的热量，现在电厂普遍采用除尘器前或脱硫塔前的高温烟气作 为加热热源，高温烟气余热无法再进行节能综合利用，因此，治理方案应尽量减少饱和湿烟 气的加热热量，并考虑烟气余热的综合利用效果。为减少饱和湿烟气的加热热量，可以先将 脱硫装置出口的饱和湿烟气进一步降温除湿，使其从饱和状态点A到达饱和状态点A，然后 再沿着绝热加热线将饱和烟气状态点A加热至状态点B，达到与白雾治理常规方案一样的效 果。但由于先对饱和湿烟气进行了降温除湿，因此大大减少了烟气的加热热量，此外，有条 件可以进一步利用饱和烟气从状态点A降温至点A的余热，提高节能效果。2.

5、2“烟囱雨”问题的解决措施“烟囱雨”现象是指湿法脱硫后烟气从烟囱排放时，地面飘落固体颗粒物（包括石膏、粉 尘和石灰石等成分）浆液或酸性雨滴的现象。飘落的浆液和酸性雨滴不会增加烟尘、二氧化 硫和氮氧化物等污染物在环境中的排放总量，但pH值很低（一般pH=23），酸性较强， 会对飘落范围内的建（构）筑物等设施造成局部污染和腐蚀，因此“烟囱雨”现象是需要治理 的。烟囱雨”主要来自烟气从吸收塔中携带的固体颗粒物、液态水以及烟道、烟囱中冷凝水 的二次夹带。净烟气在不加热时，可通过以下两个步骤来解决烟囱雨”问题：1）优化吸收塔 除雾器进出口烟气流场、控制除雾器烟气流速（5m/s ）并选用三级高效除雾器，可

6、控制除 雾器出口液滴含量小于50mg/m3，有效地降低烟气从吸收塔中携带的固体颗粒物、液态水 （费用约100150万元）；2）合理选择烟囱内径控制烟囱内部烟气流速低于18m/s以便抑 制烟气对液滴的携带量和二次夹带，同时在烟道和烟囱内壁上设置冷凝水分离装置，让烟道 和烟囱内壁烟气的凝结水有组织地分离后排出，避免烟气对冷凝水的二次夹带（费用约 200300万元）。通过这两个环节的治理（总费用约300450万元），烟囱雨”会得到有 效的抑制，甚至基本消除。对于设置水媒式烟气再热装置（费用约5000万元）的系统，烟 囱雨”是依靠吸收塔选用三级高效除雾器（费用约100150万元）和对净烟气加热等措施解

7、 决的，其费用高出很多。2.3换热蒸汽的选取蒸汽一烟气换热器采用蒸汽提供加热烟气的热量，蒸汽进入换热器后的换热分为汽一气 换热（利用显热）和水一气换热（利用潜热）。因潜热的数值大于显热，因而热量来源取自 蒸汽的潜热。过热蒸汽首先冷却到饱和温度，潜热随之释放。相比蒸发潜热，从过热蒸汽冷 却到饱和温度所释放出的热量很小，但却需要很大的换热面积。过热蒸汽应用于传热时，过 热温度降温到饱和温度前放出热量很少，热交换表面温度梯度较大，蒸汽过热时呈气态、换 热效率低，需要更多的换热面积。所以，过热蒸汽没有饱和蒸汽效率高。本文将过热蒸汽 （绝对压力0.7MPa，温度240C）经过减温，得到饱和蒸汽（绝对压力

8、0.7MPa，温度165C） 用于换热。2.4采取凝结水分离措施避免二次夹带” （1）对烟囱及烟道内烟气流场进行分析， 在烟囱或烟道内壁设置凝结水分离槽，让烟囱或烟道内壁烟气的凝结水有组织分离后排出， 避免烟气中冷凝水的“二次夹带”。（2）设计时合理选择烟囱内径，控制烟囱内部烟气流速一 般不超过18m/s （在烟囱出口处可采用缩口的办法提高烟气排放速度），可有效抑制烟气对 液滴的携带量和二次夹带，从而控制石膏雨。结语1）烟气经过湿法脱硫后，达到饱和状态，排出烟囱后，与温度较低的大气混合后降温， 饱和气体的含湿量降低，大量水蒸气结露析出，形成了白雾现象。从白雾现象热力过程图也 可以看出，饱和烟气

9、与大气混合的过程处于白雾发生区，因此会产生白雾现象。2）为减少 饱和烟气的加热热量，新方案采用先降温除湿再加热的原理，使饱和烟气到达更低温度的饱 和状态点，脱除部分水分后，再利用更少的热量进行绝热加热，达到与白雾治理常规方案一 样的效果。3）新方案可采用凝结水或工业冷却水作为冷源，利用除尘器前或脱硫塔前的高 温烟气作为热源。富余的高温烟气余热可以用于加热冷风或凝结水，饱和烟气余热可用于加 热凝结水，增加排挤汽机抽汽所做的热功，提高机组效率，获得更好的节能效益。4）在一 定的工程边界条件及设计原则下，新方案饱和烟气的加热功率要比常规方案小10.5116MW， 此部分热量可用于预热冷风，折算为机组增加的发电功率2.1854MW，新方案可利用的饱和 烟气余热功率为10.5704MW，在考虑烟气余热用于凝结水系统和不考虑烟气余热用于凝结水 系统两种情况下，机组效率分别增加0.231%、0.164%，节能效果更好。5）虽然新系统有更 好的节能效益，但脱硫后的饱和烟气仍有一定的腐蚀性，换热设备需考虑防腐蚀材料，投资 费用较高，因此电厂需结合工程运行