石家庄良村热电有限公司 河北石家庄 052165
摘要：随着我国经济的发展，各行各业都在快速进步，火力发电厂也在不断发展。近年来火力发电厂自投入湿法脱硫FGD后带来了不同程度的白色烟羽现象，在治理该现象的技术改造上，提出了在运行过程中进行节能优化的概念。结合两年多对白色烟羽的治理经验，通过对白色烟羽生成机理定量和定性分析，开发了白色烟羽监控和治理节能优化系统填补了行业空白。该系统集成监控、测量、分析、显示等四个功能，有效指导运行人员控制排烟温度，实现低于环保要求烟温的无白色烟羽排放，降低了机组煤耗。
关键词：火力发电厂；白色烟羽治理；节能优化
引言
采用湿法脱硫FGD技术的火电企业其烟囱排出的湿烟气在气象条件不佳时容易生成白色烟羽，白色烟羽携带的少量粉尘及液滴聚集在周围不能有效抬升而扩散落地形成所谓的“石膏雨”现象。
近年来国家高度重视大气污染的防治，修订了《大气污染防治法》并出台相关政策，与此同时，地方政府也根据当地实际情况出台地方环保规定。2017年上海市政府出台《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求（试行）》，率先在国内提出了火电企业对“石膏雨”进行治理的要求。
排放改造以后采取了多项节能优化措施，按照目前环保要求的固定烟温排放，在低温、潮湿环境下GGH加热器会消耗大量辅助蒸汽，导致机组效率降低，煤耗上升，因此，笔者认为排烟温度的设定值得研究与探讨。
1白色烟羽生成机理
湿法脱硫工艺过程中，脱硫吸收塔内喷嘴向快速流动的高温烟气喷洒脱硫浆液，浆液与烟气充分接触后在其反应过程中烟气被增湿冷却，浆液的大量蒸发提高了烟气含湿量。另外，烟气饱和湿度随着烟温的迅速下降而降低，即使经过几级除雾器有效过滤尾部烟道内湿烟气仍然接近饱和，其含湿量超过大气环境饱和湿度，一旦湿烟气从烟囱出口排入大气就会发生凝结雾化现象。
2白色烟羽治理和存在问题
通过提高湿烟气中水蒸汽饱和湿度即可避免产生白色烟羽，为保障脱硫效率和锅炉热效率，目前主要采用换热加热法消除白色烟羽。其原理是通过加热提高排烟参数，将尾部烟温从点Ａ加热到大于点Ｅ后再排出，换热加热法采用换热器交换烟气热量，降低湿法脱硫工艺的热量损失。目前，水汽换热器应用最广，设备简单、长期投资小、热效率高且易用维护。
按照国家白色烟羽治理措施中规定采用烟气加热法的公司正常排烟温度应维持在７５℃以上，冬季低温天气和重污染预警启动时烟温维持在７８℃以上。由于环境参数和机组运行工况是连续变化的，满足一定条件时即使排烟温度小于环保定值７５℃也不会产生白色烟羽，如果要满足７５℃定值运行经常需要消耗大量的辅汽来弥补加热器热量，造成机组热效率降低，运行成本上涨。
3治理工艺路线
3.1联合技术消白
采用MGGH（烟气冷却器和烟气再热器）＋冷凝换热器＋蒸汽热水换热器联合技术消白。FGD前原烟气由烟气冷却器回收部分余热；在吸收塔出口的水平烟道安装烟气冷凝器或在吸收塔外采用浆液冷凝器，对脱硫后净烟气进行冷凝；在烟气冷凝器出口的水平烟道安装烟气再热器，利用烟气冷却器回收的余热，对净烟气进行加热；为控制排烟温度，对冷媒热水采取蒸汽热水换热器补热，从而达到完全消除烟囱白烟现象，并回收一部分冷凝水。
此技术消白效果好但工艺流程复杂、辅助系统多、设备阻力大、体积大、占地大、投资高、运行费用高。
3.2净烟气加热工艺路线
湿法脱硫后，保持50℃左右湿烟气的绝对湿度不变，通过等湿升温实现消白。如气气换热升温GGH、冷媒烟气换热升温MGGH，在除尘器前或后以及脱硫塔后至烟囱入口烟道内各增设一套烟气换热装置，利用脱硫塔前的热烟气加热脱硫塔出口的净烟气，将饱和湿烟气从50℃左右升高到80℃以上，可以达到去除烟羽的目的。
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这种方法烟囱只需略做防腐处理，充分利用了原烟气的余热。GGH的缺点是漏烟气、脱硫效率难以提高，阻力大、容易堵、故障率高；体积大、投资高；排烟温度不宜控制，现国内大部分电厂已拆除。MGGH克服了GGH的漏烟气、容易堵的缺点，提高了设备利用率和脱硫效率，但设备阻力大、体积大、投资高，排烟温度不宜控制。
3.3先冷凝再加热工艺路线
首先对脱硫处理后的饱和湿烟气进行冷凝，使得烟气中的含水率降低，回收冷凝下来的水，同时冷凝的过程可对粉尘、SO3和硝酸盐等污染物起到协同去除的作用，初步估算可去除20%～40%的粉尘。
其次，再对排放烟气适度加热即可达到所需的扩散条件，一般利用烟气冷却器回收的余热对净烟气进行加热，达到消除白烟的目的。冷却后的烟气含水率大大降低，对其进行加热时，所需的热量也大幅减少，对整个电厂的节能及运行经济性有良好的支持作用。
最后，采用该工艺可真正实现节能、减排和消除视觉污染的作用，冷凝器所回收的凝结水，经过简单处理后可以作为脱硫系统的补水循环使用，基本可实现脱硫系统零水耗。冷却水可以通过机械通风冷却系统降温或利用热泵技术对其热量进行回收，如果周围有低温冷源（如海水等）也可直接利用此冷源进行降温。
3.4其它消除措施
根据燃煤电厂“烟羽现象”产生的原因，还可以采取一些可行的措施，如混煤燃烧，采用混煤燃烧的方式降低烟气中的含硫量，从源头减少SO3的产生；也可在燃烧中或燃烧后喷碱性吸收剂，从炉膛顶部或选择在催化还原装置后向炉膛或烟道内喷洒碱性吸收浆液，其与SO3发生反应生成硫酸盐，随飞灰通过除尘装置脱除。美国的Gavin电厂炉膛喷镁脱硫效果显著，当Mg/SO3摩尔比为7时，SO3的脱除效率可达到90%。除此之外，开发新型SCR催化剂，如BiOIO3、CuO/TiO2等，降低SCR中SO3的转化。
4新型消“烟”技术
根据“烟羽现象”的形成机理以及消除技术，可考虑效仿烟气换热器——位于发电厂电除尘器的上游或下游，通常是一种具有逆流排列的管式换热器，在脱硫塔下游布置一级烟气冷凝装置用于对湿烟气降温，将其中的水蒸气凝结出来收集。通过换热降低烟气的温度，将热量从烟气转移到冷却介质，冷却介质可取自凝汽器的循环冷却水，其温度为30℃左右，使该换热器具有低温省煤器的作用，预先加热锅炉给水。也可取自外部水源，给水进口温度:冬季5～15℃，夏季15～25℃，换热后可达到35-40℃。
另外，可将烟气冷凝装置单独改造成一个供暖系统，提供低品位热水，供给地暖热用户采暖。常规暖气散热片对热水温度要求较高，要求供水温度达到70℃左右，而地暖采暖所要求的供水温度只需要50℃以下，回水温度约25℃左右，通过利用地暖的优势，可实现对冷源的循环再利用。
这样尾部烟气冷凝装置的水循环流程可以分为两个单独的循环回路，一回路为:冷凝器→烟气冷凝装置→省煤器→循环水泵→锅炉→过热器→汽机，该回路用于燃煤电厂正常生产活动;二回路为：外部水源→烟气冷凝装置→循环水泵→用户，此回路主要用于采暖类型为地暖的用户。由此运行后，锅炉热效率可以得到有效的提高，实现了冷源水的再利用，同时一定程度上消除“烟羽现象”。
结语
我国将于2018年开始大力治理白色烟羽，各地火电企业陆续实施超净排放技术改造，进行综合治理烟尘排放和白色烟羽。但是，目前行业的主要目光仅停留在治理，已实现治理的企业运行时间尚短，尤其是采取烟气再加热技术的白色烟羽治理的节能优化存在经验不足，因此，白色烟羽监控和治理节能优化系统的成功运行是一次行业创新，从技术层面上支持火电厂智能化，在行业内具有一定的指导意义。
参考文献
［1］陈莲芳，徐夕仁，马春元，等．湿式烟气脱硫过程中白烟的产生及防治［J］．发电设备，2005，19(5):326－328．
［2］姚增权．湿烟气的抬升与凝结［J］．国际电力，2003，7(1):42－46．
论文作者:董洁
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第07期
论文发表时间:2019/8/15
标签：烟气论文; 白色论文; 温度论文; 换热器论文; 浆液论文; 节能论文; 湿法论文; 《当代电力文化》2019年第07期论文;