燃煤企业有色烟羽治理对大气污染的影响

田明，张志华，李琨琪

燃煤企业有色烟羽治理对大气污染的影响

田明1，张志华1，李琨琪2

（1. 邢台职业技术学院，河北 邢台 054000； 2. 建投邢台热电有限责任公司，河北 邢台 054000）

燃煤企业应对大气污染防治的主要措施为深度减排和有色烟羽治理，其中有色烟羽治理能有效降低烟气中烟尘、SO3的排放量。重点介绍有色烟羽的形成原因、有色烟羽进行治理的技术方法以及有色烟羽被治理后带来的环境效益。

有色烟羽；治理；环境

随着国家对节能减排工作的不断深入，环保标准不断提高，排放监督愈发严格。地方环保部门对消除大型燃煤电厂烟囱湿烟羽污染也提出了明确要求。2017年10月天津市发布了《关于进一步加强我市火电、钢铁等重点行业大气污染深度治理有关工作的通知》，文件要求“燃煤企业应利用烟气温度控制和其他技术措施消除燃煤锅炉产生的有色白烟、石膏雨等现象，即利用相应的技术手段使烟气中排放的湿度和含湿量降低，并对该过程中烟气里的过饱和水蒸气水分进行收集，进而减少烟气中有机物、硫酸雾、可溶性盐等凝结性颗粒物的排放”。河北省大气污染防治工作领导小组办公室下发《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》，河北省燃煤电厂深度减排验收参照标准中提出了有色烟羽和石膏雨的治理要求，燃煤企业应采取控制烟温和其他有效的技术手段，基本消除企业燃煤锅炉烟气中的有色烟羽和石膏雨现象[1]。

1 有色烟羽的形成机理

有色烟羽的形成是由于企业锅炉中排放的烟气一般均处于饱和状态，当饱和状态的烟气由烟囱排放到大气中时，饱和烟气被温度较低的大气急剧冷却，导致饱和烟气中的水蒸气被冷凝成液态，进而烟气的透射光率会下降，最终在烟囱出口表现出冒白烟的现象；烟囱口排放的烟气进一步在大气中进行扩散，烟气中水蒸气的浓度逐渐降低，阳光在烟气中的透射率相应的提高，进而导致烟气中水蒸气的分压下降，饱和温度下降而重新被蒸发，最终冒白烟的现象逐渐减小直至消失。

在标准大气压下、相对湿度为100%时，不同温度对应的饱和烟气中含湿量的曲线如图1所示。经吸收塔净化后烟气为低温饱和湿烟气，如图中B点所示。由于烟囱外环境温度较低，从烟囱中排放出的烟气中的水蒸气冷凝成液态，此过程会产生白色烟羽；烟气的含湿量在其温度降低的过程中一直处于过饱和状态，导致不断有冷凝液产生；当烟气温度持续降低到环境温度时，烟气中的含湿量达到非饱和状态，白色烟羽现象随即消失，此过程如图1中E点→F点所示。

图1 白色烟羽的产生机理

2 有色烟羽综合治理技术路线

目前“湿烟羽”主要治理技术是围绕着提高出口烟温和降低烟气含湿量这两点展开，相应的技术原理主要有烟气直接加热技术、烟气冷凝技术和烟气冷凝+再热技术。

2.1 烟气直接加热技术

目前常见的烟气加热技术有两种方式：烟气间接加热技术和烟气混合加热技术。其中MGGH技术主要利用烟气间接加热技术，其基本原理为：通过热媒水为介质，首先热媒水由原烟气加热，然后用被加热的热媒水加热脱硫后的净烟气，如图2所示。MGGH技术主要由烟气降温段和烟气再热段组成。烟气降温段可布置在空预器与电除尘器之间、电除尘器与引风机之间、引风机与脱硫吸收塔之间。实际改造时一般布置在空预器与电除尘器之间、引风机与脱硫吸收塔之间、也可能分两级布置在两个位置。

图2 MGGH原理图

2.2 烟气冷凝技术

通过在脱硫后烟道中安装烟气冷凝换热器，通过烟气换热降低烟气温度，实现降低脱硫后烟气含湿量。烟气冷凝技术主要分为两种，分别是间接冷凝技术和直接冷凝技术。间接冷凝换热技术无须额外的加药系统来维持循环水水质。该技术相对于直接冷凝换热技术换热效率相对较低，通常使用非金属材质换热器，换热面积大。

直接冷凝技术通常在脱硫设备后增加冷却塔，对烟气通过喷淋水的方式进行降低温度，喷淋水经收集冷却后再次进入喷淋系统循环使用，工艺过程如图3所示。

图3 直接冷凝换热系统流程图

因为喷淋水对烟气的洗涤作用，烟气中的SO3、烟尘等会进入喷淋水中，所以喷淋水需要定期通过加药、澄清等方式进行处理[2]。

2.3 冷凝+再热技术

烟气通过冷凝降温后，烟气中的水汽凝结析出后，通过除雾器等装置捕集，烟气中的含湿量明显降低。再通过烟气再加热装置，烟气温度升高进而有效消除有色烟羽。降低烟气的含湿量和温度，可明显降低烟温升高的幅度，节约热源消耗。一般烟气温度越高、环境温度越低、环境相对湿度越高，烟温需要提升幅度降低得越明显。

3 有色烟羽综合治理环境效益

燃煤企业在生产过程中会产生大量的SO3气体，尽管大部分企业会安装湿法脱硫工艺对SO3气体进行处理，但是对烟气中的SO3气溶胶的捕集效率较低，大约只有20%~30%左右，据统计全国火电机组安装湿法脱硫后SO3排放量67.38万t·a-1，逃逸SO3形成的硫酸气溶胶排出到大气后，直接与大气中阳离子反应生成二次硫酸盐PM2.5粒子，对大气环境造成严重的污染。通过烟羽消白技术回收的冷凝酸液pH值在1.5~2.5，冷凝液中含有大量酸性物质，说明烟羽消白技术能去除排放烟气中的大量SO3气体，其中还包括脱硫浆液中挥发出的酸性物质[3]。

燃煤企业进行有色烟羽综合治理改造后，有利于污染物的扩散，进一步降低了污染物的浓度。在全年大部分季节里，可以明显减缓白色烟羽现象。夏季按初设排烟温度从54 ℃降到48 ℃，进行烟气冷凝后，每台炉每小时可节水约32 t。企业实现超低排放改造后，排放的污染物对环境质量的影响已经大大减轻[4-5]。

4 结 论

燃煤企业对其排放的烟气进行有色烟羽综合治理改造后，明显降低了污染物的排放浓度。通过有色烟羽治理，不仅有利于对大气环境污染的治理，对企业的节能提效还有一定的帮助，夏季按初设排烟温度从54 ℃降到48 ℃，进行烟气冷凝后，每台炉每小时可节水约32 t。同时燃煤企业对大气排放的烟尘、SO3等污染物的总排放量也有不同程度的减轻。

［1］何素娟. 河北省主要城市大气污染形势分析与防治对策[D].石家庄：河北科技大学，2017.

［2］赵伟华.邢台市大气污染治理存在问题和防治对策研究[D].石家庄：河北大学，2016.

［3］贾飞虎，贾艳乐，李飞，等.邢台市秋冬季大气污染综合治理对策分析及建议[J].环境保护与循环经济，2019（2）：53-57.

［4］陈浩军，董锐锋，杨硕，等.燃煤电厂湿法脱硫烟羽消白技术路线及效果分析[J].工业炉，2019，41（6）：55-58.

［5］陈浩军，董锐锋，杨硕，等.燃煤电厂“有色烟羽”形成机制与烟羽消白技术研究[J].上海电力学院学报，2019，35（1）：63-66.

Influence of Colored Plume Control of Coal-fired Enterprises on Air Pollution

1,1,2

（1. Xingtai Polytechnic College, Xingtai Hebei 054000, China;2. HCIG Xingtai Thermal Power Co., Ltd., Xingtai Hebei 054000, China）

The main measures for coal-fired enterprises to deal with air pollution prevention and control are deep emission reduction and colored plume control, the colored plume treatment can effectively reduce the emissions of dust and SO3in flue gas. In this paper, the formation mechanism of colored plume was introduced, the technical route of colored plume treatment and the environmental benefits after the treatment were discussed.

Colored plume;Government;Environment

2020年度邢台市社会科学发展研究课题，邢台大气污染防治工作的研究——以燃煤企业为例（项目编号：XTSKFZ2020112）。

2020-11-27

田明（1989-），男，河北省邢台市人，工程师，硕士，2015年毕业于河北工业大学化学工程专业，研究方向：电厂化学技术。

TQ202

A

1004-0935（2021）04-0497-03