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白烟形成的机理以及湿烟气脱白的新技术途径

2020-10-25 18:14:14
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(一)、白烟形成的机理

工业上的“有色烟羽”包括白色烟羽、黄色烟羽、灰色烟羽、蓝色烟羽等。这些年随着环保标准要求的不断提高,黄色、灰色、蓝色已基本,而白色烟羽依然存在。虽然企业的烟气排放已经符合环保标准,但仍然有长长的白色雾带飘扬在工厂上空。

2017年上海、浙江已将“有色烟羽”写入地方环保标准。上海市环境保护局和上海市质量技术监督局联合发布的《燃煤电厂大气污染物排放标准》明确要求:燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他措施石膏雨、有色烟羽等现象。浙江省环保厅发布的浙江省强制性地方环境保护标准《燃煤电厂大气污染物排放标准》明确要求:位于城市主城区及环境空气敏感区的燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他措施石膏雨、有色烟羽等现象。2018年,部分省、市对钢铁、焦化和燃煤电厂等行业提出超低排放、减排的实施方案,其中明确提出对湿烟气脱白设备治理的要求。

企业要生存发展,一方面要适应不断提高的环保标准,另一方面也要承担相应的社会责任,提高品牌信誉和社会公信力。因此,除雾脱白将成为环保发展的一个新方向,也是社会发展的趋势。

当温度较高、湿度较大的烟气从烟囱排出去后,遇到较低的环境温度,在降温过程中达到结露温度,从而使烟气中的水蒸气凝结成水雾,形成白烟,亦称之为“白色烟羽”。

(二)、湿烟气脱白的新技术途径

湿气体的饱和含湿量与湿烟气压力和饱和温度有关,压力、饱和温度越高含湿量就越高。湿法脱硫后的烟气表压为几百帕的微正压,可以近似视为恒定大气压。在恒定大气压力下,湿烟气的饱和含湿量只与饱和烟气温度相关,这在许多相关技术手册中都可以查到,也可以计算。为方便讨论,以1Nm3的干烟气为基数,将其饱和含湿量与饱和温度的关系。

目前湿法脱硫后放散湿烟气的状态点:平均温度、50℃、含湿量为111.8g/Nm3。在湿烟气饱和含湿量不变的条件下,通过间接换热方式将烟气温度升高到80℃,则烟气的相对湿度就从100%降低到16%,成为干烟气排放,属于升温。采用GGH,MGGH升温,尽管分别存在换热器堵塞、腐蚀、串烟、造价高、安装空间紧张、增加阻损导致系统能力不足或电耗增加,但只要企业和有关标准管控部门认同湿烟气脱白对产生雾霾污染的重要相关性,推广升温脱白从技术和操作管理层面是没有问题的,需要增加投资和运行成本也是事实,存在环境治理与经济效益之间的矛盾。

随着相关技术的进步,通过尝试新的烟气消白设备技术来解决这一矛盾已经具备条件,在我国有相反方向的湿烟气脱白技术途径,就是冷凝为主的混合技术,将脱硫后50℃湿烟气冷凝冷却到25℃以下,也就是大气平均温度,如能进一步冷却到15℃,然后再升温到25℃效果好。采用湿烟气混合冷凝脱白有技术有以下特点:

.湿烟气的饱和含湿量从111.8降低到26g/Nm3以下,与大气含湿量接近,实践证明可以实现脱白,从而有助于解决我国的大气雾霾污染。

.回收湿烟气中的冷凝水,吨煤燃烧排烟水分减少0.8吨以上。前述300MW机组小时可回收冷凝水80吨,年回收80万吨以上。我国脱硫预计年回收超过四十亿吨水,超过我国海水淡化的总量,脱硫不仅不耗水,还能回收煤中的大部分水份,经过适当的处理后为脱硫或锅炉提供补充水,应该被视为一个新的非常规水源。

.湿烟气中含有一定的余热,每立方米干烟气的余热量228kJ,大致相当于燃煤低发热量的10%,回收用于民用采暖、热水、制冷或低温发电,预期可抵顶成本。

.冷凝还有一个重要作用,就是可以将残留的细颗粒粉尘、酸、重金属等大部分污染成分大部分冷凝进入排水中,是实现燃煤锅炉放散烟气低成本达标、甚至超低近零排放的可选择技术之一。