垃圾焚燒廠白煙產生原理和預防方案

李 軍，陳 竹，何志剛

（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

垃圾焚燒廠白煙產生原理和預防方案

李 軍，陳 竹，何志剛

（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

介紹了垃圾焚燒發電廠煙囪排白煙產生的原理，并以垃圾焚燒電廠白煙發生及預防方案的實例，說明提高排煙的出口溫度或通過脫去煙氣中的水分可以有效地預防白煙的產生。通過運營數據對比，說明采用加熱爐直接加熱或者采用熱交換器、脫水塔組合的方式可以實現防白煙的目的。但同時需要注意煙囪排煙溫度不能過低以避免硫酸酸露點腐蝕的情況發生。

垃圾焚燒廠；白煙；預防；直接加熱；脫除水分；酸露點

1 白煙產生原理

生活垃圾焚燒發電廠煙囪冒出的“白煙”主要是水蒸氣凝結所致，煙囪排出的高濕度氣體其中的水蒸氣不能迅速被大氣吸收而產生水蒸氣凝結。一般情況下，垃圾焚燒廠煙囪排出的氣體其水蒸氣含量約占25%，高出外界大氣甚多，當空氣相對濕度高、溫度低時，大氣含水率接近飽和狀態，濕冷的空氣與煙囪口排出的氣體接觸時，外界大氣無法吸收排出的水蒸氣，煙囪排出的氣體會降至露點形成水蒸氣白煙。此白煙為水蒸氣凝結形成，凝結后回歸大氣。

圖1示出了煙氣水蒸氣含量與環境溫度、煙氣溫度的關系曲線，列舉了排煙溫度130℃和200℃2種情況下的白煙判斷曲線：其中藍虛線為水蒸氣的飽和曲線；黑線為130℃，30%濕度時煙氣空氣的混合線；紅線為200℃，30%濕度時煙氣空氣的混合線，當天環境溫度為15℃。從圖1可以看出，對于同樣的環境氣溫和濕度，排煙溫度為130℃時，煙氣空氣的混合線會與水蒸氣的飽和曲線相交產生白煙；而當排煙溫度為200℃時，2條曲線不相交將無白煙產生。

圖1 煙氣水蒸氣含量與溫度的關系

圖2示出了環境溫度15℃時的白煙發生區域和白煙防止區域，可以很明顯的看到，排煙溫度越高，含水率越低，則白煙發生的可能性越小。

圖2 白煙發生、防止區域與環境溫度的關系

2 白煙發生及預防方案實例

2.1 目前垃圾焚燒電廠排放白煙現狀

國內某地3條350 t/d的垃圾焚燒發電項目的濕法煙氣處理系統的煙氣排放參數：煙囪入口煙氣溫度為130℃左右、水蒸氣含量30%左右、單條焚燒線的煙囪入口煙氣量59 650 m3/h。根據當地氣象條件計算，如表1所示。

表1 排煙溫度和白煙天數的關系

白煙主要發生在空氣溫度較低且濕度較高的1、2、11、12月。從提高煙氣溫度之后不冒白煙天數的變化來看，提高煙氣的出口溫度對于防止白煙的效果十分明顯，若能將煙氣出口溫度提高到200℃，相對于130℃的排煙溫度每年冒白煙的天數可減少至100 d左右；另外通過脫去煙氣中的水分也可有效地預防白煙的產生。

2.2 加熱爐直接加熱

通過燃燒器在加熱爐內直接對煙氣進行加熱，以提高煙氣排放溫度，從而減少白煙的天數。通過前面統計可以看出當煙氣溫度達到200℃時，1 a內有300 d不冒白煙，基本可以達到設計要求；相對于130℃，排煙200℃時每年可減少白煙約100 d，考慮到晚上不用預防白煙，也就是加熱爐1 a約需要運行50 d（24 h運行）。

設計參數：煙囪入口煙氣量：59 650 m3/h，當前煙氣溫度130℃，加熱后溫度200℃，燃燒器燃料為輕柴油。計算結果為單爐燃燒器容量：135kg/h，年運行耗油量（按50 d計算） 為162 t，年運行費用約110萬元。

2.3 熱交換器+脫水塔

通過降溫脫去煙氣中部分水蒸氣，然后通過煙氣循環再加熱提高脫水后煙氣的排放溫度，以達到預防白煙的目的，圖3示出了工藝流程。

圖3 通過煙氣再循環提高煙氣排放溫度工藝流程

設計參數：進口煙氣T1的溫度為150℃，出口煙氣T2的溫度為130℃，噴水溫度為20℃。考慮到換熱后的煙氣在脫水塔中進行減溫，溫度降得越低，煙氣中水分就會越少，再通過換熱器（柴油補燃）提溫到130℃后，不冒白煙的天數也會越多，但這樣脫水塔中噴水減溫時的耗水量也會增大。

表2為熱交換器進口煙溫T3分別降到40、50、60℃時不冒白煙的天數統計。

表2 出口煙溫恒定，白煙天數與進口煙溫的關系

根據表2可以看出，當脫水塔煙溫T3降到50℃時，再加熱到130℃后不冒白煙的天數為321 d，基本達到設計要求。計算結果為出口煙氣T2的溫度88℃；進口煙氣T3的溫度50℃，煙氣量為59 650 m3/h，熱交換器換熱量為979 kW，脫水塔噴水量為2 t/h。

2.4 進入煙囪預防酸露點腐蝕的條件

煙氣中硫酸蒸汽是由燃料中硫分氧化而來的，燃料中含硫量越高，其露點溫度越高。煙氣中SO2對露點的影響很小，SO3對露點的影響很大。當進入煙囪的煙氣中含有SO2時，其中一部分會轉化成SO3，并與煙氣中的水蒸氣結合生成硫酸蒸汽，且能顯著地提高煙氣的露點溫度，在煙囪內筒表面凝結形成硫酸溶液，與金屬反應，因而產生腐蝕。

圖4示出了硫酸的露點溫度和SO3含量的關系，由圖4可以看出，為確保排煙溫度在露點溫度以上，煙囪排煙溫度不能過低，必須保證煙囪排煙溫度在130℃以上。

圖4 硫酸的露點溫度和SO3含量的關系

3 結束語

根據垃圾焚燒發電廠煙囪排煙時白煙產生的原理以及白煙發生及預防方案的實例，說明提高煙氣的出口溫度對于防止白煙的效果十分明顯，若能將煙氣出口溫度提高到200℃，相對于130℃的排煙溫度每年冒白煙的天數可減少至約100 d；另外通過脫去煙氣中的水分也可有效地預防白煙的產生。同時注意煙囪排煙溫度不能過低，以避免硫酸露點腐蝕的情況發生。

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Formation Principle and Prevention Resolution of White Smoke in Waste Incineration Power Plant

Li Jun，Chen Zhu，He Zhigang
（China Tianying Inc.，Nantong Jiangsu 226600）

We introduced the formation principle of white smoke exhausted from the stack in waste incineration power plant，and illustrated the formation of white smoke and prevention resolution with instances，demonstrated that arising the smoke temperature of outlet or removing the moisture in flue gas can efficiently prevent the white smoke formation.Through comparing the operation data，it explained the purpose of direct heating by the heater，or combination of heat exchanger and dewatering tower to prevent the white smoke formation.But at the meantime the flue gas temperature shouldn't be too low to avoid acid dew point corrosion circumstance occurred.

waste incineration power plant；white smoke；prevention；direct heating；removal of water；acid dew point

X705

B

1005-8206（2017）05-0069-03

2016-06-28

李軍（1979—），高級工程師，主要從事垃圾焚燒發電項目主焚燒線設備的設計。

E-mail：lj@ctyi.com.cn。