（山西大唐国际临汾热电有限责任公司 山西临汾 041000）
摘要：本文针对燃煤电厂脱硫系统采用湿法脱硫工艺，烟气中的含水量较高，烟囱出口处出现液态凝结水，在室外温度较低时，仍会形成烟羽，对周边产生一定的视觉污染，影响企业的形象。为了改善电厂周边环境、提高企业形象，满足地方政府对于电厂燃煤锅炉烟羽治理的要求进行烟羽脱白，阐述了现阶段烟羽脱白技术原理及技术路线，改造方案得到了实际论证。
关键词：烟羽；脱白；环境
一、项目系统概述
公司装机容量为2×300MW，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界一次中间再热自然循环汽包炉；汽轮机为上海汽轮发电机有限公司生产型两缸两排汽、亚临界一次中间再热、直接空冷供热凝汽式汽轮机；发电机为上海电机有限责任公司生产的QFSN-300-2型汽轮发电机。除尘器为布袋除尘器，脱硫采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，吸收塔采用单回路喷淋塔空塔技术，共设五层喷淋层。
二、进行技术改造的必要性
随着国家环保政策日趋严格，环保标准已不断提高，排放监督已愈发严格。地方环保部门对消除大型燃煤电厂烟囱有色烟羽污染也提出了明确要求。
山西省临汾市大气污染防止行动计划指挥部办公室于2018年6月13日发布了《关于督促加快钢铁、焦化、燃煤电厂白色烟羽治理的通知》。
燃煤电厂脱硫系统采用湿法脱硫工艺，烟气中的含水量较高，因此烟囱出口处出现液态凝结水，在室外温度较低时，仍会形成烟羽,对周边产生一定的视觉污染，影响企业的形象。为了改善电厂周边环境、提高企业形象，满足地方政府对于电厂燃煤锅炉烟羽治理的要求，有必要进行烟羽脱白治理。
三、改造技术原理及改造方案
1、烟羽脱白基本数据的确定
1.1设计环境参数
1.1.1环境空气平均温度与湿度
.png)
图1 2017年气温日均值分布图
从上图1可以看出，临汾地区的日平均温度一般在-11.5℃到31℃之间，均值为12.6℃，夏季（6月、7月、8月）日平均温度为25.1℃，冬季（11月、12月、1月）日平均温度为2.9℃，全年约85%的时间日均值温度高于2.9℃。
临汾市气象部门发布年度湿度日均值的平均值约64%，夏季月均值（7月、8月、9月）的湿度分别为71%、74%、73%。本次改造综合考虑，环境湿度按71%考虑。
1.1.2水温
一般冷源采用水冷和空冷两种方式，本工程建议采用水冷方式，新建机力通风冷却塔。临汾市湿球温度T=24.0℃，夏季循环水温基本维持在30℃以下，因此，改造工程冷却水温度按30℃设计，回水温度按照40℃设计。
2、烟羽脱白改造技术介绍
目前“湿烟羽”主要治理技术是围绕着提高出口烟温和降低烟气含湿量这两点展开，主要分为烟气再热、烟气冷凝及烟气冷凝+再热组合三种技术。
2.1、烟气再热技术
目前，烟气再热技术可分为两大类：一是烟气间接加热方式，如MGGH、热管换热器等；二是烟气混合加热方式，如热二次风直接加热等。
2.1.1MGGH
MGGH技术其基本工艺为：用原烟气加热热媒水，然后用热媒水加热脱硫后的净烟气。
.png)
图2 MGGH原理图
如图2所示，MGGH一般有烟气降温段和烟气再热段两部组成。烟气降温段可布置在空预器与电除尘器之间、电除尘器与引风机之间、引风机与脱硫吸收塔之间。实际改造时一般布置在空预器与电除尘器之间、引风机与脱硫吸收塔之间、也可能分两级布置在两个位置。
2.1.2热管换热器
热管烟气换热器是利用热管技术设计、制造的利用热烟气余热加热冷烟气的换热设备。
热管换热器的热管内被抽成真空后，充入换热介质。热管通常垂直穿过上、下两个箱体，原烟气在下面箱体流动，净烟气在上面箱体中逆向通过。本技术适合降温段和升温段位置较近机组，可采用直接传热法，汽化潜热直接传给冷烟气；为适应降温段和升温段位置较远情况，可采用间接传热法，汽化潜热首先传热给水媒介，然后通过水去加热净烟气。
2.1.3热二次风直接加热
热二次风加热净烟气的技术原理如下：利用锅炉热二次风的裕量，从空气预热器后二次风风道中抽取部分热二次风，以顺流方式直接注入脱硫系统出口烟道，与脱硫后的净烟气混合。
所抽取的二次热风需由空气预热器出口流动至烟气脱硫(FGD)出口烟道, 流程长, 流动阻力大,文丘里型烟道还对所抽取的二次热风有较强的引流作用。文丘里型烟道会增加烟气流动的阻力, 方案实施后烟气温度上升, 烟囱的自拔力增加, 会部分抵消阻力增加所带来的影响。
由于目前电厂均要执行超低排放标准，热二次风混合会直接影响烟尘达标排放。
2.1.4再热技术比较（见下表1）
表1 再热技术比较
2.2烟气冷凝技术
2.2.1间接冷凝换热技术
通过在脱硫后烟道中安装烟气冷凝换热器，通过烟气换热降低烟气温度，实现降低脱硫后烟气含湿量。
.png)
3 间接冷凝换热系统流程图
按冷源可分为冷却水冷却和冷却风冷却。
按冷却水的循环方式，可分为开式循环和闭式循环两种。
间接冷凝技术的换热介质不与烟气直接接触，无需额外的加药系统来维持循环水水质。该技术相对于直接冷凝换热技术换热效率相对较低，通常使用非金属材质换热器，换热面积大。冷源的品质受季节影响较为明显。
2.2.2浆液冷凝技术
通过冷却脱硫浆液降低脱硫出口烟气温度，实现降低脱硫后烟气含湿量，将脱硫吸收塔顶层喷淋层改造为低温喷淋层，在其管路上设置浆液冷凝器，采用循环冷却水冷却。
.png)
图4 浆液系统流程图
浆液冷凝器布置在浆液循环泵出口的竖直直管段上，立式布置。换热器底部与顶部设置浆液接口，上部与下部侧边设置冷却水接口，浆液自下而上流动，冷却水自上而下流动，呈纯逆流换热。冷却水侧上下进口处留有清洗口，浆液侧利用原有喷淋系统，对冷却器进行停机时冲洗，确保浆液冷凝器长期稳定运行。
目前浆液冷凝器主要有板式浆液冷却器和热管式浆液冷却器两种，热管式浆液冷却器换热效率较低，占地面积较大，易堵塞，根据现场循环泵出口浆液管道布置情况，本工程对降温幅度要求及各设备投运业绩情况，本工程不推荐采用热管式浆液冷却器。
2.2.3冷凝技术比较（见下表2）
表2 冷凝技术比较
2.3烟气冷凝+再热组合技术
烟气通过冷凝降温后，烟气中的水汽凝结析出后，通过除雾器等装置捕集，烟气的含湿量大大降低。之后再经过烟气再热装置，通过提升烟气温度有效消除烟羽。由于烟气中温度和含湿量降低，因此可有效降低烟温升高的幅度，节约热源消耗。一般烟气温度越高、环境温度越低、环境相对湿度越高，烟温需要提升幅度降低的越明显。
由于冷凝装置一般与再热装置是两个独立系统，冷凝与加热技术可根据实际情况选择前述各种方式互相组合。
根据当地的冷源、电厂设备状况及环境情况，可根据情况采用直接冷凝、间接冷凝。冷源可采用水冷、空冷等方式。根据热网水等情况，可采用热泵或空冷塔等形式。
烟气再热技术的选择根据现场场地、环保要求、投资、阻力等多种因素综合考虑确定。
3、烟羽脱白治理技术路线的确定
目前，从国内运行业绩、技术可实施性、性能可靠性、投资与运行费用等多种因素考虑，烟气再热、烟气冷凝、烟气冷凝再热三种技术路线均满足改造需求。
依据现有地方政府关于烟羽脱白的环保要求，其中烟温控制采取降温冷凝方法的，正常工况下，夏季（4-10月）冷凝后烟温达到48℃以下；冬季（11月-次年3月）冷凝后烟温达到45℃以下。
本着节约投资，节能考虑，因此烟羽脱白治理改造采用仅烟气冷凝技术路线。
4、改造方案
烟气冷凝技术主要有间接冷凝换热及浆液冷凝技术方案。本次对浆液冷凝方案和间接烟气冷凝方案进行讨论。
4.1方案一：浆液冷凝方案
本方案是将脱硫吸收塔两层喷淋层改造为低温喷淋层，在其管路上设置浆液冷凝器，浆液冷凝器与厂内新建的机力通风冷却塔通过管道组成一开式循环。浆液温度经过浆液冷凝器由48℃降至44℃，冷却介质采用3000t/h的循环冷却水，脱硫吸收塔出口烟气温度由55℃降至47℃，实现减少排湿量和烟羽形成的目的。
4.2方案二：间接烟气冷凝方案
本方案中烟气冷凝器换热器采用塑料材质，烟气冷凝器与厂内冷却塔通过管道组成一开式循环，冷却水采用循环水。利用冷却塔循环水冷却，换热器布置于改造后烟囱入口处，每台机组1台换热器，设计工况下烟气温度由55℃降至47℃。
烟气冷凝器水侧方案：水侧为开式循环，冷却水采用机力通风冷却塔循环水，冷却水由电厂循环水母管引出，经烟气冷凝器与烟气换热升温后回冷却塔。全厂系统设有三台循环水泵（两运一备），保证系统正常运行。
5、技术方案对比分析
表3 方案经济技术对比分析（单台机组）
浆液冷凝技术不增加烟气阻力且改造工期较短，初投资低，运行费用较低，水平衡可以通过措施在运行中调整，不需要对烟道及引风机进行改造。
间接烟气冷凝换热器的冷凝水回收可加药处理后作为工业水，对脱硫水平衡没有影响。但需增加一定的烟气阻力，需要改造或者更换引风机，且现有吸收塔出口至烟囱入口之间的烟道需要重新布置，改造工程量大。
综合考虑到系统运行的可靠性、投资和运行费用，推荐采用浆液冷凝技术（方案一），间接烟气冷凝技术（方案二）作为备选方案。
四、结束语
1、电厂实现超低排放改造后，排放的污染物对环境质量的影响已经大大减轻。烟羽脱白工程投产后，对大气排放的烟尘、SO2、NOx、SO3等污染物的总排放量也有不同程度的减轻。电厂烟羽治理也会减轻民众对于污染的担心，有利于减轻对公众身心健康造成的伤害。
2、改造项目所采用的技术方案是成熟、可靠、有实践运行的技术，是合理的；改造工程符合国家相关环境保护的政策、标准；有着良好的社会、环境、经济效益。
参考文献
[1]《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号）
[2] 《关于督促加快钢铁、焦化、燃煤电厂白色烟羽治理的通知》，（临气指办发[2018]37号）
[3]《工作场所有害因素职业接触限值 化学有害因素》（GBZ2.1-2007）
[4]《工作场所有害因素职业接触限值 物理因素》（GBZ2.2-2007）