王存平，石永，郭銳(陜西延長石油興化化工有限公司，陜西 興平 713100)

1 背景介紹

目前，我國大部分燃煤鍋爐煙氣用濕法脫硫工藝，排放濕煙氣溫度在45～55 ℃[1]，經(jīng)煙囪排放的低溫飽和濕煙氣與溫度較低的環(huán)境空氣接觸時，煙氣溫度降低，發(fā)生水蒸氣冷凝，凝結(jié)的水滴對光線產(chǎn)生折射、散射，從而使煙羽呈現(xiàn)出大白煙的現(xiàn)象，稱為濕煙羽。雖然濕煙羽對環(huán)境質(zhì)量沒有影響，但是影響環(huán)境感觀，有時甚至?xí)蝗济弘姀S周邊的居民誤認(rèn)為有毒、有害廢氣。

2018年12月29日，陜西省生態(tài)環(huán)境廳和陜西省市場監(jiān)督管理局聯(lián)合發(fā)布《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/1226—2018)，明確“在用單臺出力＞65 t/h的燃煤鍋爐自2020年4月1日起應(yīng)采取有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現(xiàn)象。”在2019年5月29日對《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/1226—2018)中石膏雨、有色煙羽控制要求的補充說明中提出具體要求：所有燃煤機組和燃煤鍋爐，應(yīng)采取相應(yīng)的措施降低煙氣排放溫度，有效回收煙氣水分，采取冷凝法排放煙氣溫度應(yīng)達(dá)到48 ℃(4～10月份)/45 ℃(11～次年3月份)，再熱后煙氣排放溫度不低于56 ℃?！皾駸熡稹钡漠a(chǎn)生削弱了公眾對環(huán)境保護工作的“獲得感”，部分燃煤電廠周邊民眾已提出了相關(guān)訴求，要求企業(yè)治理濕煙羽的呼聲日高。

2 技術(shù)改造方案

2.1 基本情況

地處陜西關(guān)中地區(qū)的某企業(yè)，配套4×160 t/h燃煤鍋爐采用氨法脫硫工藝，污染物排放滿足超低標(biāo)準(zhǔn)，即SO2≤35 mg/m3，NOX≤50 mg/m3，顆粒物≤10 mg/m3，出口煙溫55 ℃，含濕量16.3%，但是存在“長白龍”現(xiàn)象，特別是冬季煙氣拖尾嚴(yán)重，“長白龍”視覺效果不佳。

2.2 煙氣消白原理

煙氣由煙囪排出后是否發(fā)生濕煙羽現(xiàn)象，主要取決于煙氣溫度、含濕量、環(huán)境溫度和相對濕度。當(dāng)煙氣從煙囪排出向大氣環(huán)境擴散過程中，在煙溫降低至環(huán)境溫度時，煙氣的含濕量低于對應(yīng)的飽和含濕量時不發(fā)生濕煙羽現(xiàn)象，當(dāng)煙氣的含濕量高于對應(yīng)的飽和含濕量時會發(fā)生濕煙羽現(xiàn)象。對某個狀態(tài)下的飽和濕煙氣，含濕量不變時，提高煙氣溫度、脫除煙氣中的水霧及水蒸氣，都可以將煙氣變?yōu)椴伙柡蜔煔?，這也是現(xiàn)階段消白技術(shù)的主要原理[2]。

2.3 消白技術(shù)路線對比及選擇

根據(jù)煙氣消白原理，目前的技術(shù)路線主要有三種：直接加熱法、冷凝法、冷凝再熱[3]，三種消白技術(shù)效果對比見表1。

表1 鍋爐煙氣消白技術(shù)路線對比表

該企業(yè)氨法脫硫結(jié)晶溫度要求煙氣入口溫度不低于110 ℃，且煙道取熱工藝需增加引風(fēng)機出力1 kPa，而塔內(nèi)噴淋冷卻+熱風(fēng)摻混技術(shù)，避免了煙道取熱對結(jié)晶的影響及系統(tǒng)阻力的影響，但熱風(fēng)摻混需要消耗熱源，該企業(yè)有副產(chǎn)蒸汽可用。綜合考慮消白效率、投資成本、施工難度等因素，選擇冷凝再熱法符合該企業(yè)實際需求。

2.4 改造原理及工藝流程

塔內(nèi)噴淋冷凝原理：利用循環(huán)冷卻水作為冷媒，通過換熱器間接冷卻脫硫塔內(nèi)水洗噴淋液，經(jīng)冷卻后的低溫水洗循環(huán)液在逆流接觸煙氣后，煙氣溫度降低，煙氣中飽和水汽析出冷凝成液態(tài)水，從而降低凈煙氣中的絕對含濕量。

熱風(fēng)摻混原理：使用鼓風(fēng)機作為空氣源，首先與冷卻煙氣后的水洗循環(huán)液進(jìn)行余熱回收，熱空氣繼續(xù)與蒸汽換熱器進(jìn)行熱交換，加熱后的空氣與凈煙氣進(jìn)行混合，提高煙氣排放溫度，降低濕煙氣的相對含濕量，由此實現(xiàn)消除白色煙羽目的。

該企業(yè)煙氣消白技術(shù)改造采用塔內(nèi)噴淋冷凝+熱風(fēng)摻混技術(shù)方案，工藝流程見圖1。

圖1 塔內(nèi)噴淋冷凝+熱風(fēng)摻混煙氣消白技術(shù)工藝流程圖

2.5 改造技術(shù)數(shù)據(jù)

氨法脫硫煙氣消白技術(shù)改造數(shù)據(jù)是在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上采集，可以為設(shè)計優(yōu)化提供詳實依據(jù)，詳見表2。

表2 塔內(nèi)噴淋冷凝再熱法煙氣消白改造數(shù)據(jù)表

3 改造效果

煙氣消白技術(shù)改造對原煙氣脫硫裝置環(huán)保運行及工藝調(diào)節(jié)無不利影響，按照開車程序待原裝置運行穩(wěn)定后投運消白系統(tǒng)，按照先投運冷源后熱源的順序進(jìn)行，保持熱空氣溫升≤3 ℃/min，以防止換熱器產(chǎn)生過大熱應(yīng)力，改造運行數(shù)據(jù)見表3。

表3 煙氣消白工藝運行數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

煙氣消白技術(shù)改造采用塔內(nèi)噴淋冷凝+熱風(fēng)摻混工藝技術(shù)路線，全年均可滿足消除白色煙羽，煙氣離開煙囪后目視消白效果較好，工藝操作維護簡單，不改變原始鍋爐及其附屬設(shè)備工藝運行工況，各裝置工藝運行穩(wěn)定。改造后煙氣經(jīng)噴淋冷卻后溫度：4～10月份低于45 ℃，11～次年3月低于43 ℃要求，熱風(fēng)摻混加熱后煙氣排放溫度＞61 ℃，且可節(jié)約40%原水消耗。

采用漿液噴淋冷凝+熱風(fēng)摻混技術(shù)路線全年均可達(dá)到消除白色煙羽目標(biāo)，建議各企業(yè)根據(jù)實際情況選擇熱風(fēng)加熱熱源，如富余蒸汽、煙氣再熱等，且運行中要及時依據(jù)鍋爐裝置負(fù)荷、環(huán)境溫度及時調(diào)整循環(huán)水、蒸汽消耗量，實現(xiàn)節(jié)能降本。