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摘要：本文从燃煤电厂湿烟羽成因出发，详细介绍湿烟羽除湿脱白的原理及技术思路，分析各技术方案优缺点并得出其适用范围，为燃煤电厂湿烟羽除湿脱白提供了发展方向。
关键词：湿烟羽 湿法脱硫 饱和状态 脱白技术
1.概述
目前，我国火力发电燃煤机组均已进行烟气脱硫治理，其中湿法烟气脱硫技术以效率高、投资适中、结构简单等优点占据90%以上市场，成为目前主流脱硫手段[1]，加上采用除尘、脱硝等技术改造手段，污染物排放可达到现有国标要求，实现超低排放。
湿法烟气脱硫技术虽在防止大气污染方面做出巨大贡献，但烟气脱硫过程中，不仅水分蒸发，增加了烟气的含湿量；而且烟气温度降低，携带水蒸汽能力降低。在排烟温度降低至45～55℃时，低温饱和湿烟气经烟囱进入大气，遇冷凝结成小液滴，产生“白色烟羽”，即出现常见的烟囱出口冒白烟现象[2-4]。“白色烟羽”对环境质量无影响，但会影响城镇居民感观，产生视觉污染，被误认为有毒、有害废气[5]。
2.烟羽治理思路
为彻底根除雾霾污染，火电行业大气污染控制指标新国标(GB13223-2011)规定[6]：必须增加排烟温湿度控制，以实现烟气除湿脱白处理。现阶段，湿烟羽现象主要是湿法烟气脱硫工艺产生，我国燃煤电厂中“白色烟羽”主要在北方地区，冬湿法脱硫后烟气温度降到45～55℃，若不加处理直接排放，产生图1“湿烟羽”现象。如图2中 AB过程进行，湿烟气在过饱和状态发生水汽秋（春）季（冬季＞秋季≈春季）较为明显[7]，凝结现象，产生“湿烟羽”现象。湿烟气在过饱和状态线段越长，“湿烟羽”现象越明显。
图2 温度与含湿量关系
2.1烟气加热除湿脱白技术
图3 烟气加热除湿脱白流程
现有烟气换热加热和烟气混合加热技术，图3所示为实际流程，烟气换热加热技术具有质量流量和含湿量不变、烟气温度升高的特点，如GGH、MGGH等。由于GGH技术中回转式换热设备在运行中存在故障率高、烟气泄露等问题，严重影响超低排放指标，基本已取消[8,9]。如渭河电厂采用管式、苏州热电厂采用热管式GGH也有应用[10,11]。加热技术中MGGH以热媒质作为过渡，消除了烟气泄露问题，成为目前电厂超低排放主流技术。在冬季寒冷季节，会出现一定的“湿烟羽”现象，北方地区比较明显。烟气混合加热过程中质量流量和含湿量均变化，烟气温度得到提升，常见有热二次风、热空气混合加热等[12]。
2.2烟气冷凝除湿脱白技术
烟气冷凝除湿脱白技术为如图2中ADE过程，只要满足DE过程不与湿烟气过饱和状态区域相交，可除去“湿烟羽”现象，降低烟尘、Hg、排放量等污染物浓度和回收烟气凝结水。现采用的技术基本流程如图4所示，常见有喷淋降温、冷凝换热、热泵技术等。由于在实际应用中，难以降到20℃以下，且能耗高，只有将回收的热量用于热网供热经济效益才能得到提升[13]。
图5 烟气冷凝再热复合技术流程
2.3烟气冷凝再热复合技术
烟气冷凝再热复合技术是烟气冷凝和加热除湿脱白的耦合，基本流程如图5所示，换热器通过降低烟气温度，将烟气中的水凝结析出，实现去除污染物和回收水的目的，可降低烟气再热器热源消耗；再热器是烟气冷凝除湿的互补，利用低品位热源提高烟气温度，达到污染物超低排放标准，以实现能源梯级利用要求。烟气冷凝过程与烟气冷凝除湿脱白技术类似，可选用水冷、空冷、热泵等手段冷却。在再热器热源选择中，由于烟气冷凝含湿量降低，提高烟气温度所需能耗降低，选择热源时可采用更低品质热源加热，特别是在环境温度、排烟温度越低时，烟气加热幅度减小量更为明显[14,15]。
3.结论
1)烟气加热除湿脱白技术基本可消除“湿烟羽”，在冬季寒冷地区，还会存在“湿烟羽”现象，适用于南方地区。
2)烟气冷凝除湿脱白技术能耗高，投资成本大，在经济和技术上不划算。
3)烟气冷凝再热复合技术能耗与运行成本低，环境温度越低越明显。适用于北方和中部地区。
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论文作者:杨彪,陈彦明
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/13
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