燃煤電廠濕煙羽綜合治理方案探討

時永興

摘 要 國家目前針對煙氣“消白”仍沒有具體的明確要求，但2017年下半年以來，各地地方政府逐步出臺了“深度減排”的攻堅方案，并給出了明確的煙氣溫度和濕度要求。要求達到如下煙氣綜合排放標準：煙囪入口處煙溫不高于45℃，煙氣含濕量不高于9.5%，夏季（6月15日-9月15日）煙囪入口處煙溫不高于47℃，煙氣含濕量不高于10.4%。環境溫度15℃以上時不見有色煙羽，環境溫度15℃以下時煙囪排放處煙氣溫度不低于70℃。

關鍵詞 煙羽；技術路線；技術方案

1 項目背景

1.1 技術背景

煙氣中的水蒸氣有兩個來源：

煤燃燒過程中產生的水分，即脫硫前煙氣攜帶的水分，取決于燃煤煤質，煙氣濕度通常在3%～8%之間，對應的蒸汽飽和溫度約為26～42℃（煙氣的水露點溫度）；

濕法脫硫過程中煙氣蒸發脫硫漿液產生的水蒸氣，鍋爐排煙溫度通常在110～150℃，高于煙氣中水露點溫度。排煙溫度高于煙氣水露點部分溫差產生的熱量，大部分將會通過漿液蒸發釋放，提高了煙氣濕度，少部分提高了煙氣的顯熱（在煙氣溫度50℃左右時比例約為10%，隨煙氣溫度降低而增加），從而使煙氣的溫度和濕度達到新的平衡，最終確定凈煙氣溫度。

1.2 濕煙羽治理的意義

（1）協同脫除可凝結顆粒物和超細粉塵。在白色煙羽治理政策出臺前，有部分企業采用過冷凝式除塵除霧技術作為超低排放中粉塵控制措施，這對煙氣中污染物的去除有良好的效果，但降溫幅度較小，并沒有達到部分地區政策中對冷凝后凈煙氣溫度的要求。

（2）消除（減輕）視覺污染。早在白煙治理政策之前，一些近市區或毗鄰居民區的電廠煙囪排放白煙會對周圍居民生活造成困擾，環保局也經常會受到類似的投訴，一些配備濕法煙氣脫硫裝置的企業已經采用WGGH進行了消白煙的改造。這是改善民生的重要措施，但已經完成WGGH是沒有地方政策指導和約束條件下進行的，目前是否符合當地政策需要重新評估。

（3）回收水資源。我國相當一部分燃煤機組建設在缺水地區。燃煤電廠排放大量的“白煙”的同時也會消耗大量的水分。以一臺300MW機組為例，滿負荷工況下通過煙囪排放的水分約150噸/小時，如果通過冷凝消白的方案，每小時可回收20～40噸/小時的煙氣凝結水[1]。

2 主要治理技術路線

存在原理性差別的技術流派的主要有如下三種：

（1）煙氣再熱：通過對飽和凈煙氣進行加熱升溫，通過使煙氣有一定的不飽和度實現消除或減輕“白煙”，但本身不會減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，在要求比較高時需要較高的能耗。

（2）降溫冷凝除濕：通過降低凈煙氣溫度，進而減小煙氣蒸汽飽和度，析出煙氣過飽和部分水蒸氣并進行回收，可以減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，但要達到完全消除“白煙”，需要較大的初投資。

（3）冷凝—再熱：含降溫冷凝除濕和煙氣再熱兩部分，先通過煙氣降溫除濕降低煙氣蒸汽飽和度并去除部分污染物，再進行加熱升溫，可以減少煙氣中水蒸氣和污染物的排放量，相同“白煙”治理要求時，煙氣再熱升溫幅度比直接加熱要小，能耗較低。

3 技術方案

3.1 方案選擇

排煙溫度既有冷凝后煙溫要求，也有升溫后溫度要求的電廠只能采用煙氣冷凝再熱技術路線。

對于在電除塵前已裝有低低溫省煤器機組，需要在煙囪入口增設煙氣加熱器。所回收熱量直接加熱冷凝后凈煙氣，如有多余（夏季），不足部分作為余熱進行回收，如有不足（冬季），不足部分由低加凝結水補充。

塔內漿液冷凝技術的優勢：

①換熱效率高：漿液換熱為水/水專用換熱器，漿液/煙氣為無端差混合換熱；降溫段/升溫段為專用換熱器，效率高，端差小；②煙道阻力增加小。漿液側阻力約為0.9米水柱，即使配套WGGH，煙氣再熱時降溫段和升溫段換熱器煙氣側總阻力也會減小，運行功耗小，投資成本低；③冷凝水析出過程在吸收塔內、除霧器前，不需要另設除霧器。

劣勢：

煙氣中冷凝下來的凝結水與漿液無法分離，直接進入吸收塔，對脫硫水平衡有影響。

目前決水平衡問題的措施是將部分脫硫漿液抽出進行旋流、過濾設備的凈化，達到作為除霧器沖洗水的標準，替代原除霧器沖洗水，減少脫硫吸收塔進水，但上述措施并無運行業績。

煙氣冷凝器通常按最不利條件設計，即冷卻水溫取冬夏季的高溫點，特別是冬季，冷卻水溫低，煙氣溫度可以冷卻至明顯低于設計溫度（47℃或45℃），如不能解決，則需要增設管道回路或i冷卻循環水泵用變頻泵。

優勢：

冷凝回收的水可以單獨收集處理回用，不影響脫硫水平衡；

系統獨立，不影響其他設備運行。

劣勢：

換熱器選用腐蝕能力強的材質時，通常存在體積大、造價高的問題。

換熱器后需增設煙道除霧器。

換熱器和除霧器均會產生一定系統阻力，會產生一定的電耗，在引風機裕量不足的情況下還需進行風機改造。

3.2 塔內冷凝技術的水平衡問題

脫硫塔出口溫度即為環保政策要求溫度，該方案存在的最大問題是FGD的水平衡問題。影響脫硫塔水平衡的問題有：

脫硫塔進水：原煙氣帶水、制漿水、氧化風機冷卻水、真空泵/濾布水溢流、密封水、除霧器沖洗水、管道沖洗水等；

脫硫塔出水：凈煙氣帶水、石膏結晶水、脫硫廢水排放、去撈渣系統等。

該方案實施的前提條件是解決脫硫水平衡問題，主要措施是：

將泵的冷卻循環水等進塔水通過水的梯級利用，減少脫硫塔進水水量，改變粗放式運行模式；

通過旋流、過濾等凈化措施對脫硫塔漿液進行凈化，形成的凈化后的漿液替代除霧器沖洗水，減少脫硫塔進水。存在的風險是用凈化后漿液作為沖洗水有除霧器和噴嘴堵塞問題，沖洗階段霧滴為高鹽廢水，可溶性鹽排放量大。

3.3 塔外冷凝技術換熱器選擇

冷凝器是濕煙羽綜合治理新增非傳統設備，其造價和穩定運行決定了整個系統的安全穩定運行。目前，最常用的是氟塑料、氟塑鋼管式換熱器和PTH板式換熱器等，選擇的原則是工程造價、現場安裝、運行費用和安全溫度運行等因素，由機組具體條件決定。

4 結束語

減排可溶性性鹽、氣溶膠、微細顆粒物等污染物排放，具有良好的環境效益。

參考文獻

[1] 錢海平.火力發電技術的發展方向和設計優化[J]浙江電力，2006， 25（3）：23-26.