电厂烟囱不冒烟 这个愿望能实现

——消除“有色烟羽”技术研讨会徐州召开

本刊讯：由中国节能协会热电产业联盟主办的“消除有色烟羽暨烟气综合治理技术交流会”于7月12日在江苏省徐州市召开。来自全国燃煤电厂和热电设计院的70余位工程师，同30余名烟气治理设备研发生产企业代表共同交流消除白烟及燃煤电厂烟气综合治理的有效方法。

什么是有色烟羽？

烟羽又称烟云(smoke cloud)、烟流(smoke plume)，是从烟囱中连续排放到大气中的烟气流，外形呈羽毛状，因而得名。烟羽可被看作是由无数个时间间隔为无限短暂的、依次排放的烟团所组成，烟团各部分的运动速率不同，因而其外形也千变万化。不同的烟羽形状表示污染物浓度的空间分布不同。它与大气湍流、大气稳定度、地形地物、排放参数等有密切的关系。燃煤电厂烟气经烟囱排入大气，因天空背景色和天空光照、观察角度等原因，视觉上通常为白色、灰色、蓝色等。

据本次会议演讲嘉宾国电环境保护研究院的高级工程师孙尊强介绍，我国大部分烟气脱硫采用湿法脱硫工艺，尤其是石灰石-石膏法工艺。这种工艺可以使烟温降低到 45-55℃，这些低温饱和湿烟气，直接经烟囱进入大气环境，遇冷凝结成微小液滴，产生“白色烟羽”，俗称“大白烟”、“白龙”。

各地环保部门加强监管，政策频出

《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》中要求我国东部、中部、西部地区分别将在 2017 年、2018 年和 2020 年前基本完成所有燃煤电厂的超低排放改造。为了实现此目标各地政府积极响应。随着大气污染防治工作的推进，天津、上海、河北、河南、山东、浙江等多个省份陆续发布了燃煤电厂大气污染物防控的地方标准，无一例外的将“超低排放”写入了排放限值。浙江省颁布的强制性地方环保标准《燃煤电厂大气污染物排放标准》中要求“位于城市主城区及环境空气敏感区的燃煤发电锅炉，应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”。 即通过采取相应技术降低烟气排放温度和含湿量，收集烟气中过饱和水蒸汽中水分，减少烟气中可溶性盐、硫酸雾、有机物等可凝结颗粒物的排放。

虽然单纯的白色烟羽对环境质量没有直接的影响，但会对周围居民生活造成困扰。环保局也经常会受到类似的投诉。因此许多配备湿法烟气脱硫装置的企业、把消除“白色烟羽”作为超低排放改造的重要内容之一。国电环境保护研究院调研了全国火电厂95座，涉及235台机组，在所有调研的122根烟囱中，有107根出现湿烟羽，占88%，未出现湿烟羽的电厂多采用半干法脱硫、烟气加热技术或“烟塔合一”技术。

这些有色烟羽及石膏雨的形成原因是什么，是否需要消除，如何消除? 是本次会议交流讨论的重点。

“白色烟羽”的影响因素

    治病就要对症下药，找到病因才是解决问题的关键。就白色烟羽的成因问题，西安热工院苏州分院孔凡海博士给出了答案。

湿法脱硫过程中，脱硫浆液与高温烟气接触，一方面水分蒸发、增加烟气含湿量，另一方面，烟气温度降低，烟气携带水蒸气的能力降低。烟气达到饱和状态后，会携带部分小液滴。携带小液滴的饱和湿烟气经过除雾器除去部分液滴后排入大气，由于环境温度比烟气温度低，饱和湿烟气中的水分凝结小液滴、形成白色烟羽。环境温度越低、环境湿度越大、白色烟羽越长。

将脱硫后的 45-55℃烟气加温到 70-80℃，可以消除白色烟羽。加热温度与环境温度、环境湿度、脱硫出口湿烟气温度有关。在环境温度相同情况下，低温湿烟气只需要加热到较低的温度，就能消除白色烟羽。按照这个规律，可以采用“先冷凝再加热”的方法：即用凝结水先对脱硫后的湿烟气降温、再用管式气时，回收了大量凝结水，由于冷凝后的湿烟气需要加热的温度降低，减少了能耗（水析出后湿烟气的定压比热降低）。

采用湿法脱硫工艺的燃煤机组烟囱出口容易形成“白色烟羽”，直接加热法虽然能够消除“白色烟羽”，但会增加机组的运营能耗。采用“先冷凝再加热的工艺”，是治理白色烟羽的有效节能措施。

消除“白色烟羽”的技术路线

电站管式气气换热器 PGGH

此次参会的烟气治理设备商沃斯坦热力技术（北京）有限公司就是致力于消白技术研发和产品生产销售的集团型企业。沃斯坦工程技术有限公司（Wallstein Ing. GmbH.）创建于1989年，总部位于德国，致力于提供适用于各种烟气环境的换热系统研发、设计、制造和成套服务。在中国北京设有销售和研发中心，并在天津建立了亚太地区烟气换热器系统生产基地。该公司的主打技术氟塑料烟气换热和防腐产品，适用于各种强腐蚀性烟气应用环境，具有零腐蚀、零泄漏等优异性能。电站管式气气换热器 PGGH（Power GGH）即电力GGH，可以提高烟囱出口的排烟温度，抬升烟气排放高度，降低污染物的落地浓度，可以将湿烟气变成干烟气，减少烟尘污染。

大唐陕西发电有限公司渭河热电厂(2×300MW)工程，改用氟塑料GGH烟气换热器后，杜绝了原烟气向净烟气侧的泄露，提高脱硫效率，减少对环境的污染。由于净烟气温升在80℃以上，使得原来的饱和湿蒸汽有了较大的过热度，能保证净烟气在烟囱内的自拔力，避免了“湿烟囱”排放对烟囱造成的腐蚀伤害，降低了烟囱的维护保养费用，对延长烟囱的使用寿命有很大帮助。电厂烟囱不冒白烟，提升了电厂的公众视觉形象，这也为其他人口密集城市周边电厂提供了可参考借鉴的经验。渭河GGH项目作为国内第一台300MW火电厂氟塑料GGH应用项目，对于陕西省及其他同样适用于安装氟塑料GGH的地区具有标志性示范效应。

电站水媒式换热系统 MGGH

MGGH（Media GGH）利用水作为媒介，通过水循环方式将脱硫前高温烟气的热量吸收，用于加热脱硫后的净烟气，提升净烟气的温度，提高烟气排放的抬升高度，降低污染物的落地浓度，实现GGH的所有功能。

MGGH系统由烟气冷却器Flue Gas Cooler和烟气再热器Flue Gas Reheater两部分换热器组成，配有循环水泵和相应的水管路。系统中还配备稳压、加药、补水装置，可确保系统安全稳定运行。

由于采用水媒换热方式，烟气冷却器和烟气再热器的设备体型较小，并且可以分开布置，整个系统节约空间，布置灵活，特别适合于老机组改造应用。

基于烟气余热深度回收的消白技术

本次参会的北京华源泰盟节能设备有限公司是一家拥有原创核心技术的国家级高新技术企业，公司与清华大学、中科院等知名院校紧密合作，专注于工业余热回收以及城市集中供热领域，已拥有基于吸收式换热的热电联产集中供热、烟气余热深度回收和工业余热回收三大核心技术，并在此基础上成功研发并生产销售8大系列专利产品。

该公司“大同城市级吸收式换热技术供热系统改造工程”是国内首例城市级大温差供热改造项目，华源泰盟通过4年的努力，对大同市4座热电厂实施了汽轮机乏汽余热回收，同时对市区220余座换热站进行了大温差改造，工程完工后实现余热供暖面积2428万㎡，取缔燃煤锅炉3000余座，相当于年节约标煤67.7万吨，大同市的空气质量发生了明显的改善，实现了由“黑三甲”向“北方三亚”的转变。

烟气余热深度回收技术包括天然气烟气余热深度回收和燃煤锅炉烟气深度降污余热回收。天然气锅炉供热及燃气电厂发电，受热网回水温度高的限制，锅炉排烟温度很难降低，造成了天然气的能源利用率低，供热成本高并出现冒白烟现象，影响城市景观，而排烟中的水蒸气含有大量汽化潜热。天然气经燃气锅炉燃烧后，产生的烟气，进入烟气余热深度回收机组，深度回收烟气中的热量使排烟温度大幅度降低，减少烟气中NOx、SO2等污染物排放，消除冒白烟现象。回收的热量用于加热热网回水或直接供热，可大幅度提高天然气能源利用效率，降低供热成本。

燃煤锅炉排出的烟气经脱硫后排烟温度约52℃，烟气中携带大量的水蒸汽，但成分复杂、腐蚀性强、存在众多回收技术瓶颈问题，燃煤锅炉燃烧产生的烟气经湿法脱硫后进入换热器，深度回收烟气中的潜热与显热并降低污染物的排放，使燃煤锅炉排烟温度降至30℃以下，同时减少烟气中粉尘、NOx、SO2等污染物排放，消除冒白烟现象。回收的热量用于加热热网回水或直供，提高燃煤锅炉效率10%以上，机组夏季可以制冷，实现一机两用。

MGGH系统+烟气深度冷凝换热器

恒涛集团下属山东恒涛、吉林恒涛、长春恒涛热电、吉林恒涛热力等子公司。业务范围包括整体锅炉制造、锅炉综合运行诊断服务、烟气消白、低温烟气余热利用、锅炉脱硝改造、低氮燃烧改造、增容改造等领域。公司拥有国家专利89项，科研成果26项。

MGGH系统、MGGH系统+烟气深度冷凝换热器是烟气消白的主要设备。MGGH系统分烟气冷却段+烟气再热段，用前面烟气余热加热脱硫后烟气，无需外部热源，采取闭路循环。以2×300MW机组为例，烟气消白设备年节约用水量约20万吨，以每吨脱硫用水3元计算，可年节约费用60万元。烟气消白设备可以有效降低脱硫烟气工况流量，减小吸收塔直径、体积，从而减少设备投资。而烟气余热利用的主要设备是低温省煤器，安装在尾部烟道吸收烟气余热，节能效果明显。低温省煤器可以很好的降低烟气温度，保护除尘设备，降低除尘成本。

DCE尘管家完美实现超低排放

DCE尘管家（Dust Control Expert）是鸿盛集团倾力打造的战略主品牌。该系列产品中的高硅氧(改性)覆膜滤料于2015年成功推向市场并实现批量使用，可帮客户实现超净排放5mg目标及节能效果。该产品可以广泛应用于电力、热电、钢铁、水泥、化工等领域采用布袋除尘的设备。可以高效捕集烟气中的PM2.5等微细粉尘，治理雾霾实现粉尘量＜5mg/Nm3的近零排放。而且具有低排放、低压差、寿命长等特点。

激光高温湿度仪在环保监测领域得以应用

环境监测离不开准确的检测数据，各项指标能否达标，采集到的数据准确性尤为关键。《固定污染源烟气（SO2，NOx，颗粒物）排放连续监测技术规范》于2018年3月1日起实施，增加了烟气湿度测试与质控要求。烟温控制的前提就是要在复杂工况下能够准确实现测量。在高温、高湿、烟尘、气溶胶、静电、液滴腐蚀、气体流速快的工况条件下，要求湿度测量仪器必须具备大动态范围、耐高温、耐腐蚀、抗干扰、高可靠性的特点。

北京航天易联科技发展有限公司前身为中国航天空气动力技术研究院下属测控事业部，至今已有60多年的历史，是国内最早专业从事传感器、仪器仪表及测控系统研发的单位，大量的产品应用在航空航天及民用经济领域。该公司基于TDLAS技术（可调谐激光光谱吸收技术）开发了一系列激光气体分析产品。能够在复杂环境（高温、高压、高粉尘、强腐蚀）进行水气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气等气体浓度的准确测量。产品具有准确性高、响应速度快、可靠性高、运行费用低等特点，可应用于固定污染源监测、工业过程分析、安全监测等领域。这些设备为消除烟羽，监测烟气质量提供了可靠的保障。

消除有色烟羽的根本是烟气深度综合治理

本次会议对造成有色烟羽的相关产业和成因进行了深度分析，对消除有色烟羽的技术路线和相关产品进行了广泛深入的交流。与会代表一致表示，积极响应国家推行的工业生产环境保护要求，通过技术手段并加强运行管理实现电厂超低排放、超低能耗的目标。

活动主办单位中国节能协会热电产业联盟副秘书长张齐介绍，联盟将根据地方环保工作趋势，配合地方政府在相关领域召集业内专家和企事业单位共同推动我国大气污染防治工作进程。年内还将在山东潍坊、江苏南京、海南博鳌等地举办环保和节能相关课题的交流活动。希望通过这些活动带动并提高行业对节能减排工作的重视，为实现绿色发展的宏伟目标贡献力量。