解读:烟气消白是美容不是治病

2019-01-25



国家早在2014年就提出,要“推动能源供给革命,大力推进煤炭清洁高效利用”。随后,燃煤电厂超低排放上升为一项国家专项行动,在全国范围内推广。根据“大气十条”相关数据,燃煤电厂超低排放改造对长三角、珠三角、京津冀等重点区域细颗粒物(PM2.5)年均浓度下降的贡献分别达到24%、23%和10%。燃煤电厂的湿烟气排放加剧了雾霾的发生,力推干法脱硫或者对烟气进行加热,消除白色烟羽排放,并影响少数地方政府出台了相关文件。

世界上仍有不少国家由于大气环境容量较大,燃煤烟气的烟尘排放限值规定为每立方米50毫克。据相关专家说法,由于石灰石—石膏湿法脱硫能够稳定实现二氧化硫的高效率脱除,且经济性较好,在世界范围内得到广泛应用,在我国电力行业的应用容量占比超过92%。湿法脱硫后的烟气如不进行加热处理,烟气中的气态水在排入大气环境后,由于温度降低,气态水会冷凝形成直径1微米左右的细小水滴,在烟囱出口附近形成“白烟”,我们称之为白色烟羽。但由于空气湿度没有饱和,这些细小水滴很快就会被蒸发。

燃煤电厂排放烟气中的主要成分是氮气、水气、氧气、二氧化碳、一氧化碳等无色气体。当烟气中排放的颗粒物浓度大于每立方米50毫克时,烟气呈现灰色或黑色;小于每立方米50毫克时,基本看不见,小于每立方米30毫克时,根本看不见。



烟气中的水分与消白技术

烟气中水分包括气态水和液态水,气态水的质量占比超过99.95%,液态水的质量占比小于0.05%。液态水是由烟气挟带造成的,包括三方面来源,统称液滴,以镁离子浓度为基准折算成脱硫浆液的浓度,称为雾滴。

一是挟带的脱硫浆液,颗粒直径主要在1000~2000微米之间,其成分与脱硫浆液相同,挟带量过大,会在烟囱附近形成“石膏雨”。由于超低排放电厂,要求可过滤的颗粒物排放浓度小于每立方米10毫克,浓度太低不可能出现“石膏雨”。

二是挟带的除雾器冲洗水,这部分液态水的粒径也在1000~2000微米之间,其成分同冲洗水,基本不含固体悬浮物,溶解盐浓度与冲洗水中的溶解盐浓度相同。

三是挟带的是因烟气温度下降烟气中气态水冷凝形成的冷凝水,由于烟道或烟囱的壁效应、冷凝水滴之间的碰撞,该部分冷凝水的粒径在1000~5000微米之间,烟气中的酸性气体会部分溶入冷凝水中,使冷凝水的成分类似于酸雨,pH值呈酸性。烟气挟带的除雾器冲洗水与冷凝水,是形成“烟囱雨”的主要原因。可通过提高除雾器的除雾效果,并在烟囱内壁加装烟气中液态水收集装置,可避免出现“烟囱雨”。



占烟气中水量99.95%以上的气态水,其中60%~70%来自煤和空气中的水分,30%~40%来自湿法脱硫中的水分蒸发,不含任何污染物。但其排放大气后,由于温度下降,部分气态水会凝结成粒径在1微米左右的细小水滴,飘散在空中,由于粒径很小,不会降落到地面,就是我们所说的白色烟羽或者大白烟。

所有的烟气消白技术,均离不开烟气加热环节,即通过加热的方式,大幅提高烟气温度,让烟气中的气态水处于高度不饱和状态,使得烟气排入大气后,即使温度下降,气态水也不会冷凝形成细小液滴,从而消除白色烟羽。由此可见,加热消白的方式并不减少污染物排放,相反,加热烟气要消耗大量能量,烟气加热及阻力增加一般会提高供电煤耗每千瓦时1~3克。即使在超低排放条件下,也会使相应排放的总PM2.5浓度提高每立方米0.6~1.8毫克。可见,烟气消白是美容,不但不减少污染物排放,相反会增加耗煤,增加污染物排放。

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