冷凝再热法烟气消白技术在氨法脱硫中应用

王存平，石永，郭锐(陕西延长石油兴化化工有限公司，陕西 兴平 713100)

1 背景介绍

目前，我国大部分燃煤锅炉烟气用湿法脱硫工艺，排放湿烟气温度在45～55 ℃[1]，经烟囱排放的低温饱和湿烟气与温度较低的环境空气接触时，烟气温度降低，发生水蒸气冷凝，凝结的水滴对光线产生折射、散射，从而使烟羽呈现出大白烟的现象，称为湿烟羽。虽然湿烟羽对环境质量没有影响，但是影响环境感观，有时甚至会被燃煤电厂周边的居民误认为有毒、有害废气。

2018年12月29日，陕西省生态环境厅和陕西省市场监督管理局联合发布《锅炉大气污染物排放标准》(DB 61/1226—2018)，明确“在用单台出力＞65 t/h的燃煤锅炉自2020年4月1日起应采取有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象。”在2019年5月29日对《锅炉大气污染物排放标准》(DB 61/1226—2018)中石膏雨、有色烟羽控制要求的补充说明中提出具体要求：所有燃煤机组和燃煤锅炉，应采取相应的措施降低烟气排放温度，有效回收烟气水分，采取冷凝法排放烟气温度应达到48 ℃(4～10月份)/45 ℃(11～次年3月份)，再热后烟气排放温度不低于56 ℃。“湿烟羽”的产生削弱了公众对环境保护工作的“获得感”，部分燃煤电厂周边民众已提出了相关诉求，要求企业治理湿烟羽的呼声日高。

2 技术改造方案

2.1 基本情况

地处陕西关中地区的某企业，配套4×160 t/h燃煤锅炉采用氨法脱硫工艺，污染物排放满足超低标准，即SO2≤35 mg/m3，NOX≤50 mg/m3，颗粒物≤10 mg/m3，出口烟温55 ℃，含湿量16.3%，但是存在“长白龙”现象，特别是冬季烟气拖尾严重，“长白龙”视觉效果不佳。

2.2 烟气消白原理

烟气由烟囱排出后是否发生湿烟羽现象，主要取决于烟气温度、含湿量、环境温度和相对湿度。当烟气从烟囱排出向大气环境扩散过程中，在烟温降低至环境温度时，烟气的含湿量低于对应的饱和含湿量时不发生湿烟羽现象，当烟气的含湿量高于对应的饱和含湿量时会发生湿烟羽现象。对某个状态下的饱和湿烟气，含湿量不变时，提高烟气温度、脱除烟气中的水雾及水蒸气，都可以将烟气变为不饱和烟气，这也是现阶段消白技术的主要原理[2]。

2.3 消白技术路线对比及选择

根据烟气消白原理，目前的技术路线主要有三种：直接加热法、冷凝法、冷凝再热[3]，三种消白技术效果对比见表1。

表1 锅炉烟气消白技术路线对比表

该企业氨法脱硫结晶温度要求烟气入口温度不低于110 ℃，且烟道取热工艺需增加引风机出力1 kPa，而塔内喷淋冷却+热风掺混技术，避免了烟道取热对结晶的影响及系统阻力的影响，但热风掺混需要消耗热源，该企业有副产蒸汽可用。综合考虑消白效率、投资成本、施工难度等因素，选择冷凝再热法符合该企业实际需求。

2.4 改造原理及工艺流程

塔内喷淋冷凝原理：利用循环冷却水作为冷媒，通过换热器间接冷却脱硫塔内水洗喷淋液，经冷却后的低温水洗循环液在逆流接触烟气后，烟气温度降低，烟气中饱和水汽析出冷凝成液态水，从而降低净烟气中的绝对含湿量。

热风掺混原理：使用鼓风机作为空气源，首先与冷却烟气后的水洗循环液进行余热回收，热空气继续与蒸汽换热器进行热交换，加热后的空气与净烟气进行混合，提高烟气排放温度，降低湿烟气的相对含湿量，由此实现消除白色烟羽目的。

该企业烟气消白技术改造采用塔内喷淋冷凝+热风掺混技术方案，工艺流程见图1。

图1 塔内喷淋冷凝+热风掺混烟气消白技术工艺流程图

2.5 改造技术数据

氨法脱硫烟气消白技术改造数据是在现有工艺基础上采集，可以为设计优化提供详实依据，详见表2。

表2 塔内喷淋冷凝再热法烟气消白改造数据表

3 改造效果

烟气消白技术改造对原烟气脱硫装置环保运行及工艺调节无不利影响，按照开车程序待原装置运行稳定后投运消白系统，按照先投运冷源后热源的顺序进行，保持热空气温升≤3 ℃/min，以防止换热器产生过大热应力，改造运行数据见表3。

表3 烟气消白工艺运行数据表

4 结语

烟气消白技术改造采用塔内喷淋冷凝+热风掺混工艺技术路线，全年均可满足消除白色烟羽，烟气离开烟囱后目视消白效果较好，工艺操作维护简单，不改变原始锅炉及其附属设备工艺运行工况，各装置工艺运行稳定。改造后烟气经喷淋冷却后温度：4～10月份低于45 ℃，11～次年3月低于43 ℃要求，热风掺混加热后烟气排放温度＞61 ℃，且可节约40%原水消耗。

采用浆液喷淋冷凝+热风掺混技术路线全年均可达到消除白色烟羽目标，建议各企业根据实际情况选择热风加热热源，如富余蒸汽、烟气再热等，且运行中要及时依据锅炉装置负荷、环境温度及时调整循环水、蒸汽消耗量，实现节能降本。