（山东省热电设计院 山东济南 25000）
摘要：本文主要从燃煤电厂湿法烟气脱硫余热利用及烟气消白技术路线及方案进行分析和探讨，主要包括烟气余热利用和消白的背景、白烟羽产生的危害、余热回收和消白技术路线、主要装置及设备介绍等方面的内容。本文结合工程实例介绍，提出一种针对燃煤热源厂湿法烟气脱硫烟羽治理及余热利用的有效路线，为电厂烟气拖尾治理提供借鉴。
1.引言
为实现“蓝天保卫战”，建设“美丽中国”，国家出台了一系列与“超低排放”和“节能减排”相关的政策和标准，目前多数电厂在烟尘、SO2、NOx等污染物的排放指标方面均能达到国家排放标准的要求，实现了超低排放，使得主要污染物排放总量减少，环境得到极大改善。
在烟气脱硫治理方面，以石灰石-石膏法为代表的湿法脱硫依然是环保市场的主流工艺，脱硫后的湿烟气含有大量的水分、可溶性盐和石膏颗粒等，这些物质以气溶胶的形式进入大气，湿烟气与温度较低的环境空气接触时，在烟气抬升扩散的过程中，饱和或是接近饱和的湿烟气由于温度降低会产生冷凝及凝结，烟气中形成大量的凝结水滴对光线产生折射、散射，从而出现“烟羽”，影响城市居民生活和城市感观。
2.白烟羽的危害
白烟羽产生的危害如下：
1）视觉污染。电厂通常位于城市近郊，周边居民较多，整日看见烟雾将对其生活造成负面情绪。若烟雾泛出异色更是容易使电厂遭到周边居民投诉。烟羽严重影响到了电厂及城市形象。2）形成雾霾。时下社会最热点的话题之一就是每况愈下的空气环境，以雾霾为首。电厂锅炉超过90%是湿法脱硫，排放温度在50℃~60℃的饱和湿烟气，湿度100~200g/Nm3（克/标方），锅炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的10倍以上。而研究表明，湿度越大的烟气，越难以扩散。3）石膏雨问题日趋严重。烟气中凝结的液态水与净化烟气中残存的SO2会生成亚硫酸液滴，在氧气的作用下，亚硫酸会进一步转化成腐蚀能力更强的硫酸液滴，在烟囱内形成的硫酸液滴对烟囱构成露点腐蚀，缩短烟囱使用寿命。在烟囱外部，因蒸汽冷凝形成的硫酸液滴则以酸雨的形式回落至地面，进而加剧烟囟周围设备的腐蚀速率。
3.余热回收和消白技术路线
3.1烟气脱白原理图：湿气体的饱和含湿量与湿烟气压力和饱和温度有关，压力、饱和温度越高含湿量就越高。为方便讨论，以1Nm3的干烟气为基数，将其饱和含湿量与饱和温度的关系列于表1。
3.2.烟气脱白技术路线
1.直接加热：目前湿法脱硫后放散湿烟气的状态点：平均温度~45℃、含湿量为84.1g/Nm3。在湿烟气饱和含湿量不变的条件下，通过间接换热方式将烟气温度升高到80℃，则烟气的相对湿度就从100%降低到11.8%，成为干烟气排放，属于升温除湿。
3.2先冷凝再加热：适应范围最广，一定条件下技术经济性能好。首先对净烟气进行冷凝除湿，降低烟气中含有的水分比例。然后再对烟气适当加热小幅度的温度，再送入烟囱排放。
采用湿烟气冷凝除湿再热技术有以下特点：
1）湿烟气的饱和含湿量从84.1g/Nm3降低到47.45g/Nm3以下，与大气含湿量接近，实践证明可以实现除湿脱白，从而有助于解决我国的大气雾霾污染。2）回收湿烟气中的冷凝水，吨煤燃烧排烟水分减少0.8吨以上。全国脱硫预计年回收超过四十亿吨水，超过全国海水淡化的总量，脱硫不仅不耗水，还能回收煤中的大部分水份。3）湿烟气中含有一定的余热，每立方米干烟气的余热量~228kJ，大致相当于燃煤低发热量的10%，回收用于民用采暖、热水、制冷或低温发电，预期可抵顶除湿成本。4）冷凝除湿还有一个重要作用，就是可以将残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸、重金属等大部分污染成分大部分冷凝进入排水中，是实现燃煤锅炉放散烟气低成本达标、甚至超低近零排放的可选择技术之一。
4.主要装置及设备介绍
4.1.吸收式热泵
吸收式热泵是消耗较高品位的热能来实现将低品位的热能向高品位温度区传送的目的。吸收式热泵通常由蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器及节流阀等组成。吸收式热泵工质中最常见的有水-溴化锂（工质为水，吸收剂为溴化锂）、氨-水（工质为氨，吸收剂为水）及其他。
4.2.氟塑料管式烟气换热器
氟塑料管式换热器具有以下特点：
（1）优异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求。由于聚四氟乙烯属化学惰性材料，除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外，几乎可以在所有的介质中工作，因此氟塑料换热器对烟气成分没有特殊要求，对换热器管壁温度和烟气酸露点没有特殊要求。（2）换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理。由于聚四氟乙烯管的化学惰性、表面光滑性、绕曲性和高膨胀系数，使换热管表面及内壁都十分光滑，管外烟尘不易粘结、堆积，管内热媒在换热面很难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。（3）薄管壁，换热性能良好，体积小。氟塑料换热器采用的是薄壁管，壁厚0.3～1mm，所以克服了聚四氟乙烯材料导热系数低的缺点，换热器整体换热性能良好。同等换热量量的情况下，氟塑料管换热器的体积是金属管换热器体积的1/4。（4）柔性疲劳强度高，经久耐用。聚四氟乙烯具有较高的柔性疲劳强度，且不含光敏基因，具有优异的耐大气老化性，因此其加工的管材经久耐用。（5）耐温耐压性能良好。氟塑料软管可在200℃以下的各种强腐蚀性介质中良好运行。经过测试，壁厚小于0.3-1mm的小直径氟塑料软管可在≤1.0MPa的压力下，长期安全工作。
5.结语
目前针对脱硫湿烟气消白的技术路线有十几种，本路线是我单位结合消白的机理、国家政策标准、工程投资、运行费用、工程实践等制定的专门针对中小型热源厂的一条专门化技术路线，此技术路线在实现烟气消白的同时还可以实现烟气余热利用，节约能耗和水耗，通过回收的热源效益和节约的标煤成本逐年抵消工程投资，达到收回工程投资的目标。总之，本路线可在实现环境效益的同时，实现一定的经济效益和节水效益。
参考文献
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[5]钱颂文，《换热器手册》，化学工业出版社，北京，工业装备与信息工程出版中心[M].
论文作者:程丽
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
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