王金平

【摘要】排放的工業(yè)濕煙氣由煙囪出口進(jìn)入溫度較低的空氣中會(huì)形成濕煙羽，從而產(chǎn)生污染。學(xué)習(xí)了濕煙羽的形成機(jī)理和消散技術(shù)，結(jié)果表明，煙氣降溫再熱、煙氣直接加熱和煙氣直接降溫等方法可以消散濕煙羽。

【關(guān)鍵詞】 濕煙羽 消散 技術(shù)

在史上最嚴(yán)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，燃煤發(fā)電、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、供熱鍋爐等行業(yè)排放的工業(yè)煙氣都必須經(jīng)過(guò)脫硝、除塵和脫硫等工序，當(dāng)煙氣中的氮氧化物、煙塵、二氧化硫等有毒有害物質(zhì)的濃度降低到工業(yè)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)值以下時(shí)，才被允許排放。

經(jīng)過(guò)脫硫的濕煙氣溫度降至45℃-55℃，此時(shí)煙氣中含有大量的水汽和霧滴，霧滴中溶解著大量的氣態(tài)污染物，這些氣態(tài)污染物隨霧滴從煙囪中排放到大氣中，通過(guò)擴(kuò)散、失水和化合、分解等多種物理化學(xué)過(guò)程，被轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機(jī)氣溶膠等細(xì)顆粒物，比表面積大，靠自重很難沉降，長(zhǎng)期漂浮在空中，這些顆粒物幾乎都是PM2.5甚至PM0.38，在氣候條件具備情況下形成富集，最終形成——霾。與此同時(shí)排入大氣中煙氣溫度降低，由于環(huán)境的飽和濕度較低，煙氣中的水蒸汽凝結(jié)形成濕煙羽，對(duì)環(huán)境造成污染。通常情況下濕煙羽嚴(yán)重程度：冬季>秋季≈春季>夏季。冬季由于環(huán)境溫度相對(duì)較低，更容易出現(xiàn)濕煙羽，夏天由于溫度高，出現(xiàn)濕煙羽的幾率大幅降低。

而濕煙羽具體是怎樣形成又怎樣能消散呢？

假定濕煙氣在煙囪出口的狀態(tài)點(diǎn)為A，環(huán)境中空氣的狀態(tài)點(diǎn)為E濕煙氣和環(huán)境中空氣的含濕量均小于相應(yīng)溫度下的飽和含濕量，也就是濕煙氣與環(huán)境中空氣的相對(duì)含濕量均小于100%，皆處于未飽和狀態(tài)。在濕煙氣由煙囪排出與環(huán)境中空氣混合的過(guò)程中，濕煙氣的狀態(tài)點(diǎn)開(kāi)始沿AB線變化，達(dá)到B點(diǎn)后濕煙氣變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。飽和濕煙氣與環(huán)境中空氣混合過(guò)程中濕煙氣的狀態(tài)點(diǎn)沿著飽和曲線BCD變化，隨著濕煙氣溫度的降低，飽和濕煙氣的絕對(duì)含水量降低，濕煙氣中過(guò)飽和的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)小水滴，小水滴對(duì)光線產(chǎn)生折射、散射作用，從而使煙囪出口的煙羽呈現(xiàn)白色或者灰色，即形成濕煙羽。當(dāng)飽和濕煙氣的狀態(tài)點(diǎn)達(dá)到D點(diǎn)后，濕煙氣與環(huán)境中空氣的混合過(guò)程沿著曲線變化，濕煙氣變?yōu)榉秋柡蜖顟B(tài)，濕煙氣中不再有小液滴凝結(jié)、析出。

同時(shí)濕煙羽中的小液滴開(kāi)始蒸發(fā)，因此濕煙羽逐漸消失。

如果濕煙氣的初始狀態(tài)點(diǎn)A與環(huán)境空氣狀態(tài)點(diǎn)E的連線ABDE與飽和曲線不相交，即濕煙氣與環(huán)境中空氣混合過(guò)程中濕煙氣始終不會(huì)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，濕煙氣中的水蒸氣也不會(huì)凝結(jié)、析出，這樣濕煙氣由煙囪排出后便不會(huì)形成濕煙羽。

由濕煙羽的形成和消散機(jī)理分析可知，如果要消除濕煙羽，就要改變濕煙氣從煙囪排出時(shí)的初始狀態(tài)點(diǎn)，使?jié)駸煔馀c環(huán)境中空氣融合過(guò)程中始終不變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，那么濕煙氣中的水蒸氣就不會(huì)凝結(jié)、析出。

有3種技術(shù)可以讓濕煙氣與環(huán)境中空氣融合過(guò)程中始終不變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。①煙氣直接加熱：煙氣直接加熱可以使?jié)駸煔獾臓顟B(tài)點(diǎn)由A變?yōu)锽，濕煙氣由狀態(tài)點(diǎn)B變?yōu)榄h(huán)境中空氣狀態(tài)點(diǎn)C的過(guò)程中不會(huì)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，不會(huì)形成濕煙羽;②煙氣降溫再熱：降溫可以減少濕煙氣的絕對(duì)含濕量，煙氣再熱可以降低濕煙氣的相對(duì)含濕量，降溫再熱可以將濕煙氣的狀態(tài)點(diǎn)由A變?yōu)镋，濕煙氣由狀態(tài)點(diǎn)E變?yōu)榄h(huán)境空氣狀態(tài)點(diǎn)C的過(guò)程中不會(huì)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，不會(huì)形成濕煙羽;③煙氣直接降溫：煙氣直接降溫將濕煙氣的狀態(tài)點(diǎn)由A變?yōu)镕，濕煙氣由狀態(tài)點(diǎn)F變?yōu)榄h(huán)境空氣狀態(tài)點(diǎn)C的過(guò)程中不會(huì)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，不會(huì)形成濕煙羽。

在此簡(jiǎn)略介紹一下方法二的工藝。

首先對(duì)煙氣進(jìn)行溫度降溫，將冷卻器放在風(fēng)機(jī)之后、脫硫塔之前的煙道中，將煙氣降溫至適宜濕法脫硫的溫度，并且用軟水吸收煙氣熱量，用于脫硫后煙氣再熱升溫之用。冷凝器放置于脫硫塔后，利用冷卻水，對(duì)煙氣中飽和蒸汽進(jìn)行冷凝，使得煙氣中水蒸氣冷凝析出，并將煙氣中煙塵、顆粒凝結(jié)聚合，沿垂直換熱表面向下流動(dòng)，起到液膜除塵作用，從而降低煙氣中煙塵含量、煙氣含水量，最終達(dá)到消除濕煙羽的目的。煙氣再熱器置于冷凝器后，為了提高排煙溫度，利用之前冷卻器產(chǎn)生的熱水對(duì)冷凝后的煙氣進(jìn)行再加熱，降溫后的媒介水再經(jīng)過(guò)熱循環(huán)泵送至煙氣冷卻器中，使脫硫后煙氣再熱器的媒介與脫硫原煙氣冷卻器的媒介形成閉式循環(huán)。

由于煙氣溫度較低，管壁溫度低于露點(diǎn)，容易造成腐蝕，在材料選擇上要充分考慮材質(zhì)的耐酸腐蝕性。

對(duì)煙氣進(jìn)行脫白不僅可以消除霧霾，消除視覺(jué)污染，還有以下優(yōu)點(diǎn)。

節(jié)能：吸收利用大量水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，這些熱量可以用于采暖、加熱礦粉、煤粉等，具有相當(dāng)顯著的節(jié)能效果。

節(jié)水：水分隨煙氣排入大氣形成霾，回收回來(lái)就是資源，特別對(duì)于西部缺水企業(yè)，回收蒸汽水更有意義。大氣水分是我國(guó)不可忽視的非常規(guī)水資源。

處理利用廢水：采用煙氣脫白后，阻止了煙氣中污染物從水中向大氣中的轉(zhuǎn)移，利用煙道氣余熱和殘氧熱解熱氧化、無(wú)害化消解廢水中COD有機(jī)成分、吸收稀釋氨氮，用噴霧蒸發(fā)濃縮、干燥去除溶解鹽，可以大幅度減少?gòu)U水處理投資，特別是降低處理成本。