孟 維（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司 北京 100098）

引言

我國燃煤電廠煙氣脫硫基本上均使用濕法脫硫工藝，在脫除煙氣中二氧化硫的同時，煙氣溫度降低到約50±5℃，并且大量液態(tài)水氣化進入煙氣中。煙囪排出的飽和濕煙氣與較低溫度的環(huán)境空氣發(fā)生接觸，煙氣溫度降低，煙氣中所含水蒸氣隨之過飽和凝結(jié)，而凝結(jié)的水滴對光線產(chǎn)生折射、散射，從而使煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色，稱為“濕煙羽”[1]（俗稱“白色煙羽”、“大白煙”等）。

從本質(zhì)上講，“濕煙羽”就是濕煙氣中水汽凝結(jié)而產(chǎn)生的水霧。濕煙羽從煙囪排放時，不僅造成視覺污染，而且煙氣中凝結(jié)出的水滴也會夾帶一定量的溶解鹽和污染物，也會對周邊環(huán)境造成一定的污染[2]。因此研制出經(jīng)濟高效的消除煙氣濕煙羽的工藝顯得尤為重要。

1 濕煙羽治理原理

判斷是否產(chǎn)生白色煙羽的方式[3]：確定室外空氣的狀態(tài)點以及煙囪出口的狀態(tài)點，將兩個狀態(tài)點在焓濕圖上連成一條直線，如圖1，看直線是否與等100%相對濕度線是否有交點，若有交點則認為有冒白現(xiàn)象，若無交點則認為無冒白現(xiàn)象。

圖1 濕煙羽治理技術(shù)原理圖

當前，其實并沒有統(tǒng)一的專門治理濕煙羽的技術(shù)，但是根據(jù)“濕煙羽”的消除的基本原理成因，“濕煙羽”治理技術(shù)可分為三大類：煙氣加熱技術(shù)、煙氣冷凝技術(shù)、煙氣冷凝再熱復合技術(shù)。

2 煙氣加熱技術(shù)

煙氣加熱治理濕煙羽技術(shù)的原理是降低相對濕度（加熱煙氣）提升煙氣溫度和過熱度，降低煙氣相對濕度，延長凝結(jié)水出現(xiàn)時間，控制凝結(jié)水濃度，消除白色煙羽。

煙氣再熱技術(shù)可分為兩大類[4]：（1）A-B路線即煙氣換熱再熱技術(shù)，特點是煙氣質(zhì)量流量和含濕量不變，煙溫升高。如回轉(zhuǎn)式GGH、MGGH、管式 GGH、熱管換熱器、蒸汽換熱器等。（2）AG路線即煙氣混合再熱技術(shù)，特點是煙氣溫度升高的同時，煙氣質(zhì)量和含濕量也相應變化。如熱二次風或熱空氣混合加熱等。

國內(nèi)早期電廠大多采用從德國引進的回轉(zhuǎn)式GGH技術(shù)，該技術(shù)是通過位于轉(zhuǎn)子中的傳熱元件在原煙氣中吸收熱量，然后將熱量傳遞給凈煙氣，傳熱方式是通過轉(zhuǎn)子的緩慢連續(xù)旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)式GGH除了存在腐蝕和堵塞問題外，泄露也是存在的主要問題，在超低排放改造中基本被拆除。

上世紀80年代日本開始采用MGGH技術(shù)治理“濕煙羽”，該技術(shù)不存在煙氣泄露等問題，在浙能等電廠超低排放改造中得到大量應用[5]，也是目前最主流的技術(shù)。其基本工藝為：用原煙氣加熱熱媒水，然后用熱媒水加熱脫硫后的凈煙氣。MGGH一般有煙氣降溫段和煙氣再熱段兩部組成，中間媒介水一般采用閉式循環(huán)。閉式循環(huán)水系統(tǒng)即循環(huán)水在煙氣降溫段和再熱段之間循環(huán)，在低負荷時采用蒸汽或其他熱源加熱循環(huán)水后再進入煙氣再熱段換熱器。MGGH材質(zhì)一般選用氟塑料，其具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，并且不積灰，不結(jié)垢，易清理，耐溫耐壓性能良好，但是材料成本較高；金屬材質(zhì)，價格較低，但耐腐蝕性能較差。

也有少數(shù)電廠采用管式GGH（如渭河電廠）、熱管換熱器（如蘇州熱電）等技術(shù)提高凈煙氣溫度[6-8]。管式GGH原理與管式空預器類似，考慮煙氣的結(jié)垢性等因素，原煙氣走管程，凈煙氣走殼程，煙氣通過換熱管換熱，實現(xiàn)了對凈煙氣的加熱，該技術(shù)設(shè)計時要充分考慮泄露、積灰等問題，并且安裝過程需要較為寬松的空間。熱管換熱器是利用熱管技術(shù)設(shè)計、制造的利用熱煙氣余熱加熱冷煙氣的換熱設(shè)備，但是該技術(shù)運行一段時間后會存在較為嚴重的腐蝕問題。這些技術(shù)都存在一定問題，實際應用業(yè)績少，投運時間都不長。

蒸汽換熱器技術(shù)通過來自機組蒸氣的熱量通過管-殼式換熱器直接傳給飽和煙氣。由于存在能耗高、經(jīng)濟性差等問題，現(xiàn)在一般作為MGGH等技術(shù)的輔助加熱裝置。

也有電廠采用熱二次風等煙氣再熱技術(shù)抬升煙氣溫度，治理“濕煙羽”和“石膏雨”[6]，原理是將鍋爐二次風直接注入脫硫塔凈煙道中，熱二次風與脫硫凈煙氣相混合，從而加熱煙氣溫度，提升煙氣抬升高度。但是該技術(shù)存在二次風煙塵攜帶問題。

3 煙氣冷凝治理濕煙羽技術(shù)

煙氣冷凝治理濕煙羽技術(shù)的原理為減少煙氣排濕量（冷卻煙氣）降低煙氣溫度和絕對濕度，降低絕對含濕量，減緩凝結(jié)水形成，消減白色煙羽。

煙氣冷凝技術(shù)，即圖1中A-F路線：特點是煙氣溫度降低到一定值，煙氣中的水大量凝結(jié)析出，煙氣直接排放而不發(fā)生“濕煙羽”現(xiàn)象。主要分為間接冷凝技術(shù)和直接冷凝技術(shù)。

3.1 間接冷凝技術(shù)

3.1.1 漿液冷凝技術(shù)

該技術(shù)是在脫硫吸收塔頂層噴淋層或次頂層循環(huán)泵出口管道上布置漿液換熱器，利用循環(huán)水在漿液換熱器內(nèi)降低頂層或次頂層噴淋層漿液溫度，降溫后的漿液對吸收塔內(nèi)的飽和煙氣進行降溫除濕，煙氣中的水分析出，實現(xiàn)減少排濕量、節(jié)水，從而實現(xiàn)減弱煙羽的形成。該技術(shù)也可以有效地減少煙氣中的粉塵和可溶性鹽。

漿液冷凝相變技術(shù)主要技術(shù)特點：安裝方便，可不停機施工，工期短，不增加煙道的阻力，降低凈煙氣中微細顆粒物、SO3等多種污染物，減排、收水、節(jié)能。但是煙氣中冷凝水會進入吸收塔內(nèi)，需要解決原脫硫系統(tǒng)水平衡問題。

3.1.2 煙道冷凝煙氣技術(shù)

在脫硫后煙道中安裝煙道冷凝換熱器，通過循環(huán)水在煙道換熱器換熱降低煙氣溫度，實現(xiàn)降低脫硫后煙氣含濕量，消除有色煙羽。

在脫硫吸收塔出口煙道布置煙道冷凝器和水捕集器。煙道冷凝器用于降低煙氣飽和溫度，析出水份，水捕集器用來捕集煙氣中的水份，同時配以煙氣再熱裝置以提高排煙溫度。煙道冷凝器管束需水平布置，有利于凝結(jié)水析出。

煙道冷凝煙氣技術(shù)主要特點是不會影響原脫硫系統(tǒng)水平衡，但是煙道冷凝器水平布置，易于積灰，且增加了脫硫系統(tǒng)阻力，并且改造工期長。

3.1.3 煙氣冷凝的水源

根據(jù)冷卻水的循環(huán)方式，可分為開式循環(huán)和閉式循環(huán)。一般采用電廠循環(huán)水，但是有開式冷卻水的項目，優(yōu)先選擇開式冷卻水。

開式循環(huán)即冷卻水經(jīng)過冷凝換熱器被加熱后直接排放或進入其他水系統(tǒng)。該方式的缺點是需要有大量的水源，同時被升溫的水要有排放口，電廠要靠近水源地（如江、海）。優(yōu)勢是能耗主要是水泵以及煙道阻力引起的風機能耗增加。煙氣冷卻效果主要取決于江水或海水的溫度。

閉式循環(huán)水，即冷卻水經(jīng)過煙氣冷凝換熱器被加熱后，通過電廠冷卻塔將冷卻水降溫，然后循環(huán)再次進入煙氣冷凝器。冷卻水一般采用除鹽水。該方式適用范圍廣。但是該方式會增加冷卻塔的能耗，因此整個系統(tǒng)能耗大大增加。且煙氣冷卻效果受環(huán)境空氣的溫度和濕度、冷卻塔的出力影響很大，煙氣溫度降低效果不如開式冷卻水。

3.2 直接冷凝換熱技術(shù)

直接冷凝換熱技術(shù)一般通過在脫硫后增設(shè)冷卻塔（或在脫硫塔除霧器上部），通過噴淋水降溫方式降低煙氣溫度，噴淋水收集后經(jīng)過冷卻裝置降溫后再次進入噴淋系統(tǒng)。由于噴淋水對煙氣有洗滌作用，煙氣中的煙塵、SO3等會進入噴淋水中，因此需要定期對噴淋水進行加藥、澄清等處理。該技術(shù)特點：直接換熱效率高，投資成本低，對脫硫后凈煙氣中的污染物有二次脫除作用，但是本技術(shù)適用于場地條件較好的電廠，適用于缺水地區(qū)電廠。

4 煙氣冷凝再熱復合技術(shù)

煙氣冷凝再熱復合技術(shù)，如圖1A-D-E：該技術(shù)是煙氣冷凝技術(shù)和煙氣再熱技術(shù)的有機整合。通過冷凝換熱方式使得煙氣溫度降低，煙氣實現(xiàn)過飽和，煙氣中飽和水汽析出成凝結(jié)水，通過多種機理實現(xiàn)節(jié)水、多污染物去除等多種目的。由于煙氣含濕量大幅降低，煙氣再熱的幅度會大大降低，這樣可降低煙氣再熱熱源的消耗，而且可以采用品質(zhì)更低的熱源加熱，這可以大大降低機組的能耗。

由于冷凝裝置一般與再熱裝置是兩個獨立系統(tǒng)，冷凝與加熱技術(shù)可根據(jù)實際情況選擇前述各種方式互相組合。煙氣冷凝根據(jù)換熱方式可采用直接換熱冷凝和間接換熱冷凝；根據(jù)冷源可分為水冷、空冷、熱泵冷卻；根據(jù)冷源循環(huán)方式可分為開式循壞和閉式循環(huán)。煙氣再熱技術(shù)理論上可以采用任何可行的技術(shù)與冷凝技術(shù)配合，實際設(shè)計時可根據(jù)現(xiàn)場實際條件采用最適宜的煙氣再熱方式。一般在選擇時：首先要滿足煙氣溫度增加幅度的需要；其次要防止煙氣泄露等問題。

結(jié)語

在方案設(shè)計時，根據(jù)不同項目具體改造按要求和實際情況選擇不同的技術(shù)方案，要考慮技術(shù)可實施性、性能可靠性、投資與運行費用等多種因素考慮，主要是有煙氣冷凝、再熱、煙氣冷凝+再熱三種技術(shù)路線。如當環(huán)境溫度低于15℃時，常規(guī)加熱到75℃到80℃時，仍然會有煙囪白煙深度現(xiàn)象。因此，選擇煙氣冷凝+再熱技術(shù)路線較為適宜。煙氣再熱技術(shù)的選擇根據(jù)現(xiàn)場場地、環(huán)保要求、投資、阻力等多種因素綜合考慮確定。煙氣冷凝技術(shù)要充分考慮冷卻水源、場地要求等因素。