探析碱回收炉烟气消白研究及工程实践

杨晨

摘 要：本文针对碱回收炉烟气的特殊性进行研究，分析烟气消白的技术原理、对比烟气消白的常用技术路线，得出碱回收炉烟气消白的合理解决方案。

关键词：碱回收炉;烟气消白;余热回收;工程实践

堿回收炉是造纸厂制浆生产线的核心设备，其燃料造纸黑液由蒸煮车间产生。造纸黑液由于含有大量的碱金属和水分，燃烧生成的烟气在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发生凝结，在烟囱出口形成雾状水汽。雾状水汽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“有色烟羽”（俗称“大白烟”）。

一、技术路线

目前烟气消白常用的技术路线有3大类型：烟气加热、烟气冷凝、烟气冷凝再加热。

常规火电锅炉由于多采用湿法脱硫，烟气温度已经降低至较低水平。碱回收炉有超低SO2排放的特性，现代碱回收炉SO2排放浓度可以低于2.9mg/m3，一般碱回收炉烟气中SO2的排放浓度低于143mg/m3，且经常性的维持在28.6mg/m3以下。因而碱回收炉不配置脱硫装置，烟气含湿量大、排烟温度高，与常规火电锅炉烟气消白相比，碱回收炉的烟气消白难度很大。因此合理选择技术路线对碱回收炉烟气消白尤为关键。

二、技术改造方案

烟气消白技术路线应用于大连某造纸厂12万t/a生活用纸技术改造项目，该项目采用武汉锅炉厂制造的碱回收炉，碱回收炉固形物处理量为800t/d。碱回收炉设计烟气量500000m3/h（工况），排烟温度165℃。烟气中水蒸气含量高达26.6%，其水露点高达67℃。

根据碱回收炉运行状况，碱回收炉的烟气含水量很高，如果不对烟气进行除湿，烟气消白所需的烟气再热温度就会非常高。如果先对烟气除湿脱水，烟气消白所需的再热温度则要小得多，从而降低烟气再热所需的能量消耗，且随着烟气再热前降温幅度的增加，烟气消白所需的再热温度大幅减小。如果不对烟气进行冷凝而直接再加热，需将烟气再加热至230℃左右;采用冷凝换热器间接换热降温，可将烟气温度降低5～10℃，即烟气温度从67℃降低至62～57℃，此时需将烟气再加热至165℃左右;采用喷淋降温可以将烟气温度降低25～30℃，即烟气温度从67℃降低至42～37℃，此时仅需将烟气再加热至60℃左右。

鉴于以上分析，采用烟气冷凝再加热的技术路线，通过喷淋降温塔，对烟气进行大幅除湿脱水，通过MGGH方式将净烟气再热升温;同时考虑经MGGH降温后的烟气温度仍然较高，可对此部分烟气热量进行余热回收，回收的烟气余热可为造纸洗筛等工艺提供热水，提高了企业的经济效益。

烟气冷却器处的烟气温度较高，烟气腐蚀性相对较低，采用ND钢材可充分防止烟气腐蚀，从而降低设备造价。H型翅片管不仅有效的增加了换热面积，同时也有利于烟气的流动和对积灰的冲刷。余热回收换热器处的烟气温度较低，在碱回收炉负荷较低时，烟气会降至酸露点甚至到水露点以下，因此烟气的腐蚀性极强。余热回收换热器采用氟塑料光管换热器，具有优异的耐腐蚀、低阻力、不黏灰、耐老化等特性。喷淋降温塔壳体采用碳钢内衬2205的形式，沿烟气流动方向依次设置了均流板、喷淋层、除雾器。

烟气加热器布置在喷淋降温塔出口的竖直烟道上，采用2205光管与316L螺旋翅片管组合的结构形式，耐烟气腐蚀，且布置方便。

系统设置了冷却塔、换热器对喷淋水进行降温，从而保证了喷淋水的循环使用。

三、工程应用效果

机组投运后，对碱回收炉的实际运行数据进行采集。从实际的运行实践中，可总结以下规律及经验。

环境温度越低、湿度越大，白烟越不容易消除。在碱回收炉运行基本稳定的时间段，各部分烟气温度基本维持不变，随着温度降低或湿度加大，烟囱会出现轻微白烟现象。而当湿度超过96%时，白烟会非常明显。

喷淋降温效果非常好。喷淋降温塔中冷却水与烟气直接接触换热，可以将烟气温度降至较低水平，烟气中大部分水分冷凝析出。以烟气温度降至30℃为例，此时烟气湿度4.2%;与饱和湿烟气温度67℃、湿度26.6%相比，烟气湿度降低了22.4个百分点，除湿量达84.4%，脱除了烟气中的大部分水分，同时，水蒸气中的溶解性盐、SO2、凝胶粉尘、微尘等细颗粒物也随之脱除。

喷淋降温塔前设置的烟气冷却器和余热回收两级换热器，根据环境温度、湿度、白烟情况，可灵活调节每级换热器的降温幅度，合理分配原烟气的热量，分别用于消除白烟和余热回收。从而在满足环保要求的条件下，尽可能多地进行余热回收，增加经济效益。

喷淋降温塔喷淋水与烟气的端差应合理。循环喷淋水量由变频泵调节，随着水量的增加，烟气温度逐渐降低;但冷却水与烟气的端差为1～3℃时，烟气温度趋于稳定，再继续增加循环水量，不仅收效甚微，还增大了運行电耗，提高了运行成本。

低负荷工况。在碱回收炉启动或低负荷时，烟气冷却器出口烟温较低，此时应注意控制烟气冷却器的吸热幅度，防止受热管金属腐蚀、积灰。

四、结束语

通过分析烟气消白的技术原理、对比烟气消白的常用技术路线，针对碱回收炉烟气消白的特殊性进行研究，并结合工程实践，可以得出以下结论。

烟气冷凝再加热是较合理地烟气消白技术路线，方案设计时应进行技术经济比较，尽可能对烟气进行深度冷凝。

喷淋降温有较强的降温除湿效果，适用于含湿量较大的烟气处理。

烟气降温除湿的同时，烟气中的溶解性盐、SO2、凝胶粉尘、微尘等细颗粒物也随之脱除。不仅消除了“冒白烟”的视觉污染，也大幅减少了污染物的排放。

烟气消白过程中可以适当考虑烟气余热回收利用，提高经济性。

环境湿度大于90%时，烟气消白难度大，建议理性对待。

参考文献：

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