燃煤电厂白烟的产生与防治

燃煤电厂白烟的产生与防治

:燃煤电厂湿法脱硫后的烟气排放会造成白烟问题，给环境带来不利影响。本文针对白烟问题的产生和防治机理迚行了讨论，并在烟气焓湿图上表示，为处理白烟现象供应了依据。

我国是世界上少数几个以煤炭作为主要能源的国家，煤炭消耗占能源消耗总量的70%以上。但随着经济的高速进展，我国所承受的环境压力也越来越大。燃煤电厂排放的重要污染物之一SO2会导致酸雨的形成，给环境带来危害。目前烟气脱硫的主要技术分为干法、半干法、湿法脱硫三种。其中，湿法脱硫技术(WFGD)具有脱硫效率高、结构简洁、运行稳定性高的优势，在我国燃煤电厂中应用广泛。

湿法脱硫技术利用碱性循环浆液与烟气逆流混合，充分反应其中的SO2，同时通过氧化风机鼓入空气得到石膏(CaSO4.2H2O)。在此过程中，浆液中的部分水分吸热蒸发，使烟气达到饱和状态。

在烟气再热器(GGH)取消安装以后，由汲取塔出来的烟气经过除雾器直接送往烟囱，排放到大气环境中。由于饱和湿烟气的温度高于大气环境，在冷却稀释过程中，烟气中的水蒸气会凝聚成液态水，形成白烟现象。

白烟现象不仅会造成不良的公众影响，残余的SO2也会在水和氧气的作用下生成H2SO4

，腐蚀烟囱以及四周环境，因此，减轻甚至消退白烟现象是采纳WFGD后必需考虑在内的。

2.1烟气再热法

烟气再热是指将由汲取塔出来的烟气加热到肯定温度后再排放到大气中而不发生水蒸气冷凝液化现象的技术，其总的加热量是烟气抬升和集中的热量、消退可见白烟的热量和烟囱凝聚的热量之和。

国外电厂针对烟气再热温度的选择有着明确规定。德国规定烟囱出口处的烟气温度不得低于72℃，否则必需经过冷却塔排放。英国规定排烟温度为80℃。

日本冬季寒冷，一般将脱硫后的烟气加热到90-110℃。我国很少有关于烟气排放状况与环境中相对湿度的详细计算，姚增权提出，为了要求环境温度高于5℃时不消失白烟，45℃的湿烟气需要加热到70℃;50℃的湿烟气需要加热到86℃以上;55℃的湿烟气需要加热到108℃以上。

从代表环境条件的C点引一条100%相对湿度的切线，切点为D’，此切线与脱硫过程线A-B相交于点E，点E即为热烟气与烟气混合比例的临界点。热烟气与烟气的比例只要超过BE：AE，就不会发生白烟。

烟气热空气混合法的原理与直接加热法相同，也能用类似的焓湿图表示。烟气热空气加热法是将空气引入再热风机，加热后的高温空气被鼓入烟道与烟气混合，从而提高烟气的温度。

据计算，12%的热空气添加率(200℃)能使烟气升温30℃。但是由于烟气流量的增加，下游烟气管道和烟囱必需满意肯定的烟气体积。

该方法与直接燃烧法相比，避开了SO2

和烟尘的排入，不会降低脱硫和除尘效率，但是高温度空气一般是经过未处理烟气加热后，由空气预热器引过来，假如直接和烟气混合排放会造成这部分热量的铺张，进而增加燃煤锅炉的热量损失。

2.2烟气冷凝法

烟气冷凝法是指通过降低烟气露点温度来达到消退白烟的方法。烟气露点温度是烟气达到饱和时的温度，若烟气温度连续下降，其中的水蒸气就会凝聚出来。

假如把进入烟囱前的烟气温度降低到大气温度以下，由于烟气流经烟囱过程中温度连续下降，排入大气后就不会产生水蒸气凝聚现象。烟气冷凝法在烟气焓湿图上表示如下：

图中A点为烟气脱硫前的状态点，对应的A1点所处的温度为脱硫前烟气的露点温度。B点为脱硫后的状态点，B点所对应的温度为脱硫后烟气的露点温度。F点为100%含湿量曲线上的低于大气温度的一个状态点。假如脱硫过程根据A-F直线进行，那么脱硫后烟气排放将不会产生白烟现象。

关于烟气冷凝，王启军提出了冷却汲取液的方法[7]。通过冷却设备降低汲取液的入塔温度，然后将低温汲取液和烟气在汲取塔内进行充分热交换，从而烟气的温度会大幅度下降至露点温度以下。其提出的详细工艺过程如图5所示：

2.4烟塔合一排放技术

烟塔合一排放在德国应用广泛，是将脱硫后的烟气直接排入优化后的冷却塔，使烟气与冷却塔内的热蒸汽形成混合气体并由塔顶排放的新型技术。我国于2023年开头建设一批烟塔合一排放项目，目前国内的神华三河电厂、大唐锦

州热电公司、大唐哈尔滨第一热电厂等都采纳了烟塔合一排放技术。烟塔合一排放技术的优势在于：

1)工程投资的削减

烟塔合一排放技术避开了烟囱建筑以及再热系统的投资和运行费用，虽然增加了冷却塔的改造及防腐费用，但总体的工程投资大大削减

2)环境效益的提高烟塔合一技术不仅有着良好的脱硫效率(95%以上)而且提高了烟气的抬上升度，有利于污染物的集中，避开了常规脱硫系统白烟的产生。

不过，目前的烟塔合一排放技术还存在着一些问题，主要集中在烟道材料的选择及其运行经济性以及循环冷却水方面[8]，还需要进一步吸取国外先进运行阅历。

(1)燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水分，若直接排放，烟气中的水蒸气会在冷却稀释过程中凝聚成液态水滴，形成白烟现象。