燃煤电厂湿烟羽综合治理方案探讨

时永兴

摘 要 国家目前针对烟气“消白”仍没有具体的明确要求，但2017年下半年以来，各地地方政府逐步出台了“深度减排”的攻坚方案，并给出了明确的烟气温度和湿度要求。要求达到如下烟气综合排放标准：烟囱入口处烟温不高于45℃，烟气含湿量不高于9.5%，夏季（6月15日-9月15日）烟囱入口处烟温不高于47℃，烟气含湿量不高于10.4%。环境温度15℃以上时不见有色烟羽，环境温度15℃以下时烟囱排放处烟气温度不低于70℃。

关键词 烟羽；技术路线；技术方案

1 项目背景

1.1 技术背景

烟气中的水蒸气有两个来源：

煤燃烧过程中产生的水分，即脱硫前烟气携带的水分，取决于燃煤煤质，烟气湿度通常在3%～8%之间，对应的蒸汽饱和温度约为26～42℃（烟气的水露点温度）；

湿法脱硫过程中烟气蒸发脱硫浆液产生的水蒸气，锅炉排烟温度通常在110～150℃，高于烟气中水露点温度。排烟温度高于烟气水露点部分温差产生的热量，大部分将会通过浆液蒸发释放，提高了烟气湿度，少部分提高了烟气的显热（在烟气温度50℃左右时比例约为10%，随烟气温度降低而增加），从而使烟气的温度和湿度达到新的平衡，最终确定净烟气温度。

1.2 湿烟羽治理的意义

（1）协同脱除可凝结颗粒物和超细粉尘。在白色烟羽治理政策出台前，有部分企业采用过冷凝式除尘除雾技术作为超低排放中粉尘控制措施，这对烟气中污染物的去除有良好的效果，但降温幅度较小，并没有达到部分地区政策中对冷凝后净烟气温度的要求。

（2）消除（减轻）视觉污染。早在白烟治理政策之前，一些近市区或毗邻居民区的电厂烟囱排放白烟会对周围居民生活造成困扰，环保局也经常会受到类似的投诉，一些配备湿法烟气脱硫装置的企业已经采用WGGH进行了消白烟的改造。这是改善民生的重要措施，但已经完成WGGH是没有地方政策指导和约束条件下进行的，目前是否符合当地政策需要重新评估。

（3）回收水资源。我国相当一部分燃煤机组建设在缺水地区。燃煤电厂排放大量的“白烟”的同时也会消耗大量的水分。以一台300MW机组为例，满负荷工况下通过烟囱排放的水分约150吨/小时，如果通过冷凝消白的方案，每小时可回收20～40吨/小时的烟气凝结水[1]。

2 主要治理技术路线

存在原理性差别的技术流派的主要有如下三种：

（1）烟气再热：通过对饱和净烟气进行加热升温，通过使烟气有一定的不饱和度实现消除或减轻“白烟”，但本身不会减少烟气中水蒸气和污染物的排放量，在要求比较高时需要较高的能耗。

（2）降温冷凝除湿：通过降低净烟气温度，进而减小烟气蒸汽饱和度，析出烟气过饱和部分水蒸气并进行回收，可以减少烟气中水蒸气和污染物的排放量，但要达到完全消除“白烟”，需要较大的初投资。

（3）冷凝—再热：含降温冷凝除湿和烟气再热两部分，先通过烟气降温除湿降低烟气蒸汽饱和度并去除部分污染物，再进行加热升温，可以减少烟气中水蒸气和污染物的排放量，相同“白烟”治理要求时，烟气再热升温幅度比直接加热要小，能耗较低。

3 技术方案

3.1 方案选择

排烟温度既有冷凝后烟温要求，也有升温后温度要求的电厂只能采用烟气冷凝再热技术路线。

对于在电除尘前已装有低低温省煤器机组，需要在烟囱入口增设烟气加热器。所回收热量直接加热冷凝后净烟气，如有多余（夏季），不足部分作为余热进行回收，如有不足（冬季），不足部分由低加凝结水补充。

塔内浆液冷凝技术的优势：

①换热效率高：浆液换热为水/水专用换热器，浆液/烟气为无端差混合换热；降温段/升温段为专用换热器，效率高，端差小；②烟道阻力增加小。浆液侧阻力约为0.9米水柱，即使配套WGGH，烟气再热时降温段和升温段换热器烟气侧总阻力也会减小，运行功耗小，投资成本低；③冷凝水析出过程在吸收塔内、除雾器前，不需要另设除雾器。

劣势：

烟气中冷凝下来的凝结水与浆液无法分离，直接进入吸收塔，对脱硫水平衡有影响。

目前决水平衡问题的措施是将部分脱硫浆液抽出进行旋流、过滤设备的净化，达到作为除雾器冲洗水的标准，替代原除雾器冲洗水，减少脱硫吸收塔进水，但上述措施并无运行业绩。

烟气冷凝器通常按最不利条件设计，即冷却水温取冬夏季的高温点，特别是冬季，冷却水温低，烟气温度可以冷却至明显低于设计温度（47℃或45℃），如不能解决，则需要增设管道回路或i冷却循环水泵用变频泵。

优势：

冷凝回收的水可以单独收集处理回用，不影响脱硫水平衡；

系统独立，不影响其他设备运行。

劣势：

换热器选用腐蚀能力强的材质时，通常存在体积大、造价高的问题。

换热器后需增设烟道除雾器。

换热器和除雾器均会产生一定系统阻力，会产生一定的电耗，在引风机裕量不足的情况下还需进行风机改造。

3.2 塔内冷凝技术的水平衡问题

脱硫塔出口温度即为环保政策要求温度，该方案存在的最大问题是FGD的水平衡问题。影响脱硫塔水平衡的问题有：

脱硫塔进水：原烟气带水、制浆水、氧化风机冷却水、真空泵/滤布水溢流、密封水、除雾器冲洗水、管道冲洗水等；

脱硫塔出水：净烟气带水、石膏结晶水、脱硫废水排放、去捞渣系统等。

该方案实施的前提条件是解决脱硫水平衡问题，主要措施是：

将泵的冷却循环水等进塔水通过水的梯级利用，减少脱硫塔进水水量，改变粗放式运行模式；

通过旋流、过滤等净化措施对脱硫塔浆液进行净化，形成的净化后的浆液替代除雾器冲洗水，减少脱硫塔进水。存在的风险是用净化后浆液作为冲洗水有除雾器和喷嘴堵塞问题，冲洗阶段雾滴为高盐废水，可溶性盐排放量大。

3.3 塔外冷凝技术换热器选择

冷凝器是湿烟羽综合治理新增非传统设备，其造价和稳定运行决定了整个系统的安全穩定运行。目前，最常用的是氟塑料、氟塑钢管式换热器和PTH板式换热器等，选择的原则是工程造价、现场安装、运行费用和安全温度运行等因素，由机组具体条件决定。

4 结束语

减排可溶性性盐、气溶胶、微细颗粒物等污染物排放，具有良好的环境效益。

参考文献

[1] 钱海平.火力发电技术的发展方向和设计优化[J]浙江电力，2006， 25（3）：23-26.