烟囱冒白及脱白机理分析以及湿烟羽的形成原因及影响因素

(一)、烟囱冒白及脱白机理分析

对当下国内突出的雾霆问题，相应的环保政策陆续出台，环保要求不断加码，烟气脱白技术作为当前解决雾霆问题的主要措施之一，已被作为政策推出，明确要求电力、钢铁和化工等工业企业在规定时限内完成相应的烟气脱白除尘器改造。鉴于政策文件要求的紧迫性，很多企业来不及做技术考察和工程调研就匆忙投人项目的实施，为了避免企业因盲目上项目而发生后期系统运行故障或不达标的问题，木文汇总了当前主流的烟气脱白工艺结构及其特点，并结合实际运行情况整理了几种工艺的运行效果及存在的主要问题，然后总结了几种烟气脱白工艺的适用条件及系统设计时所须注意的要点，期待能为广大工业用户提供具有实际意义的烟气脱白工艺选型依据和设计指导。

烟囱胃出的白色烟雾主要是烟气中的水蒸气在空气中发生了相变冷凝，阳光经冷凝水折射后呈现出的状态，即俗称的“白烟”。

烟囱排烟中的水蒸气主要有三方面的来源，先是燃料中携带的水，其次是助燃空气携带的水，第三是烟气在湿法脱硫工艺中蒸发的水，这三部分水然后随烟气一起由烟囱排空。湿法脱硫装置出目为饱和湿烟气，当其由烟囱排空时，饱和湿烟气和外界空气发生传热传质过程，一方面烟气向空气放热降温，直至和环境温度一致，另一方面烟气中的各种物质在浓度差的作用下不断向空气中扩散，直至和环境大气混合均匀。在这个过程中，烟气中的水蒸气一边发生相变冷凝，一边以气体状态向空气中扩散融合，然后烟气中所有成分均以气体形态与空气融为一体(雨、雪等天气除外)。如果外界空气相对湿度较小，温度较高，空气吸纳水分，在水蒸气米发生相变之前，已与空气充分混合，就不会出现白色烟雾；反之，就会出现白色烟雾。

为了烟囱胃白现象，先由状态过程曲线分析烟囱胃白的物理过程，脱硫后饱和湿烟气排空过程状态变化不意图见图1，由图1可知，饱和湿烟气在A点状态由烟囱排出，与环境大气充分混合后然后达到B点状态，烟气由A变化到B过程中，有很长一段状态线处于过饱和状态，即AB线位于饱和湿烟气含湿量曲线左侧的区域，说明烟气中水蒸气发生了相变冷凝，由此便产生了烟囱胃白现象。

基于烟气白色烟雾的产生过程，目前市场上主流的烟气脱白工艺主要从两个方面来设计，一是降低排烟的含湿量，二是提高烟气的排放温度。

(二)、湿烟羽的形成原因及影响因素

近期已有多个省市相继出台相关政策，明确要求对燃煤电厂可视烟羽进行烟气消白除尘设备处理，以减少视觉污染，进一步改变空气质量。徐州地区的烟气综合排放标准为：夏季((4-10月)冷凝后烟温达到47℃，烟气含湿量在10.4%以下；冬季(11月一次年3月)冷凝后烟温达到45℃以下，烟气含湿量在9.5%以下。

目前，已投入使用的烟气脱白技术主要有氟塑料/金属换热管间接冷凝烟气脱白技术、喷淋水降温直接冷凝烟气脱白技术、浆液冷却烟气脱白技术。前2种烟气脱白技术会增加烟气阻力，需要在停机状态下施工，这在程度上限制其推广应用。浆液冷却烟气脱白技术凭借对脱硫系统改动小、不增加烟气系统阻力、可以在机组正常运行状态下实施改造的优点，已被多家燃煤电厂作为的烟气脱白改造方案。

本文就排烟初始温度对换热器换热负荷的影响及水温对循环冷却水水量的影响进行分析，对原烟气水蒸气携带量的影响因素及浆液冷却烟气脱白对脱硫系统水平衡的影响进行探讨，并对烟气脱白的节水效果进行估算。以期对工艺设计中排烟初始温度、循环冷却水温度的选择以及水平衡计算、工艺设计优化提供参考。

在烟气与脱硫浆液进行传热传质过程中，热量由高温烟气传递给温度较低的脱硫浆液，烟气因传热而降温，脱硫浆液因吸热而升温，并气化部分水分，烟气结露温度和含湿量逐渐升高，实现烟气的水汽饱和。饱和湿烟气排放至温度较低的周围环境中，遇冷降温，烟气中的水蒸气过饱和凝结成细小液滴，并对光线产生折射、散射作用，形成可视湿烟羽，产生视觉污染f5-81湿烟羽的严重程度与排烟温度、环境温度、环境相对湿度密切相关。在相同环境温度条件下，排烟温度越高含湿量越大，扩散至大气中所需的时间越长，飘散距离越远。环境温度越低，空气的饱和含湿量越小，烟气降温凝结成的细小液滴越多，湿烟羽越浓厚。环境相对湿度越高，烟气扩散所需要的大气量越多，湿烟羽拖尾越长。