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煙囪有色煙羽對企業(yè)外部形象影響很大，對電廠外部經(jīng)營環(huán)境和自身工作環(huán)境帶來很多負面影響。上海市2016年頒布DB31/963-2016《燃煤電廠大氣污染物排放標準》，文中明確燃煤發(fā)電鍋爐應采取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現(xiàn)象。2017年浙江、天津、邯鄲等地方政府也相續(xù)頒布政策文件要求采取有效措施消除有色煙羽。
1濕煙羽的定義及影響因素
煙氣經(jīng)過濕法脫硫處理后，煙囪排出的飽和濕煙氣與溫度較低的環(huán)境空氣接觸時，在煙氣降溫過程中，煙氣中所含水蒸氣過飽和凝結，凝結水滴對光線折射、散射，從而是煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色，稱其為“濕煙氣”（也稱“有色煙羽”）。濕煙氣排放時，“煙羽”的抬升高度會有所降低，擴散效果相對較差，污染物在煙囪附件的落地濃度會增加，對周邊環(huán)境有一定影響。
有色煙羽的嚴重程度和環(huán)境溫度、濕度有明顯關系，北方氣溫較低，有色煙羽的出現(xiàn)機率大于南方；冬季出現(xiàn)有色煙羽的機率大于夏季。環(huán)境溫度越低、空氣濕度越大，有色煙羽治理的難度越大。
2有色煙羽的治理技術
有色煙羽的產(chǎn)生不僅與本身的溫度、含濕量有關，與排放的氣候環(huán)境也有很大關系，但是我們所能夠控制的因素只有煙氣的排放溫度和含濕量。
圖1中A點代表吸收塔出口煙氣狀態(tài)（即50℃左右的飽和濕煙氣），C點為當?shù)丨h(huán)境溫度和濕度（環(huán)境溫度約10℃）。如果這兩點的連線經(jīng)過過飽和區(qū)，則排放的煙氣會呈現(xiàn)有色煙羽；反之則無有色煙羽，即有色煙羽被消除。從圖1中看，如果A點狀態(tài)的煙氣不經(jīng)過任何處理直接排放，煙囪處會呈現(xiàn)有色煙羽；如果通過不同方式將煙氣升溫再排放，則不會呈現(xiàn)有色煙羽。目前消除有色煙羽的主流技術分為直接加熱和先冷凝再加熱兩種技術。
2.1直接加熱技術
直接加熱技術體現(xiàn)在圖1中的路徑為A—B，B—C連線不與水分飽和曲線相交，有色煙羽可消除。特點是煙氣質(zhì)量和含濕量不變，溫度升高。
按照加熱方式可分為煙氣再熱器（業(yè)內(nèi)稱為GGH）和水媒循環(huán)煙氣再熱器（業(yè)內(nèi)稱為MGGH）。
GGH分為金屬回轉式GGH和氟塑料管式GGH。早期國內(nèi)電廠新建脫硫裝置時，為了提高煙氣的擴散效果，大多采用國外引進的回轉式GGH，利用原煙氣的熱量將脫硫出口的煙氣加熱到80℃左右排放。由于存在設備故障率高、煙氣泄露率高、系統(tǒng)阻力大等特點，在超低排放改造中基本都被超出。隨著市場的發(fā)展，目前市面上逐步用氟塑料管式GGH取代了回轉式GGH，原煙氣走管內(nèi)，凈煙氣走管外。氟塑料管式GGH具備設備質(zhì)量輕、耐腐蝕性強、不存在煙氣泄露等特點。
MGGH系統(tǒng)包括煙氣冷卻器、煙氣再熱器、熱媒水循環(huán)系統(tǒng)等組成。煙氣冷卻器布置在吸收塔入口的水平煙道上，煙氣再熱器布置在吸收塔與煙囪之間的水平煙道上。其工作原理是采用水媒介作為換熱介質(zhì)，通過水媒的閉式循環(huán)，煙氣冷卻器將吸收塔入口的煙氣溫度從120～130℃降低到90℃甚至更低，凈煙氣與煙囪之間的煙氣再熱器利用煙氣冷卻器回收的熱量將吸收塔出口的溫度升高到80℃或更高，再進入煙囪排放。現(xiàn)在一般MGGH設置了輔助蒸汽加熱系統(tǒng)，在冬季或者低負荷時，煙溫余熱不夠的情況下，需要投運輔助蒸汽加熱系統(tǒng)來提高水媒介質(zhì)的溫度。
直接加熱法消除技術的特點：在一定條件下可以消除有色煙羽，但隨著當?shù)販囟冉档汀穸忍岣撸胍獜氐紫猩珶熡鸬耐顿Y成本越高。如圖1所示，如果采用直接加熱技術，當?shù)丨h(huán)境溫度在10℃左右時，需要將凈煙氣加熱到100℃可消除有色煙羽。
2.2先冷凝再加熱技術
先冷凝再加熱技術與直接加熱技術相比，在凈煙氣再熱之前增加煙氣冷凝裝置，冷源一般選用水源。先冷凝再加熱技術體現(xiàn)在圖1中的路徑為A—D—E，E—C連線不與水分飽和曲線相交，有色煙羽可消除。該技術是煙氣冷凝技術和煙氣再熱技術的有機結合。先通過冷凝換熱器將吸收塔出口煙氣溫度降低，煙氣實現(xiàn)過飽和，煙氣中的飽和水析出成凝結水。由于煙氣中的含濕量大幅降低，煙氣再熱的升溫幅度會大大降低，這也降低了煙氣再熱熱量的消耗。其特點是煙氣質(zhì)量和含濕量均發(fā)生改變，溫度升高。
如圖1所示，達到相同的效果，煙氣冷凝降低的溫度越大，再加熱的煙溫提升的幅度越小。所以一個具體的工程項目，冷凝和再熱溫度的組合顯得尤為重要，直接體現(xiàn)在投資成本上。根據(jù)氟塑料換熱器廠家經(jīng)濟對比，煙氣冷凝器將凈煙氣煙溫降低10℃左右，整個先冷凝再加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性為*優(yōu)。如圖1所示，如果采用先冷凝再加熱技術，當?shù)丨h(huán)境溫度在10℃左右時，先將凈煙氣冷卻到40℃，再加熱到65℃可消除有色煙羽。
先冷凝再加熱技術在消除有色煙羽的同時，通過相變凝聚可協(xié)同降低粉塵20%～40%，去除煙氣中SO3及可溶性硫酸鹽等，還可以節(jié)省脫硫水耗。
3結論
對于一個具體的工程項目，消除有色煙羽是選擇直接加熱還是先冷凝再加熱技術，應該根據(jù)有色煙羽治理要求以及項目本身的煙氣條件、環(huán)境氣象條件、場地空間、冷熱源等條件綜合分析，確定經(jīng)濟可行的技術方案。一般直接加熱技術適用于我國南方常年氣溫基本在15℃以上的地區(qū)，可基本消除有色煙羽。但是在冬季*冷的時節(jié)，會出現(xiàn)一定程度的有色煙羽。煙氣先冷凝再加熱技術在我國北方地區(qū)推廣優(yōu)勢明顯，在中部地區(qū)也可優(yōu)先考慮，在南方地區(qū)該技術在經(jīng)濟性上沒有明顯的優(yōu)勢。
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