超低排放改造对火电厂烟囱“飘滴”的影响研究

超低排放改造对火电厂烟囱“飘滴”的影响研究

徐彬彬

（大唐辽源发电厂吉林省辽源市136200）

摘要：在日益严格的环境排放要求下，越来越多的火电厂越来越重视新的环保技术。经过一系列各种环保设施后过滤的白色“飘滴”也被认为是火电厂环保的明显标志。本文就火电厂烟囱“飘滴”的产生的机制和原因做了深入分析，并结合经过超低排放改造后对火电厂烟囱“飘滴”的影响作出了相关的研究与讨论。

关键词：火电厂；超低排放；改造；飘滴

火电厂超低排放的主要目的是使燃煤发电机组的主要污染排放指标达到天然气汽轮发电机组的标准。随着改造技术的成熟，环境保护部，国家发展和改革委员会，国家能源局联合发布了关于全面实施燃煤电厂超低排放的通知。在上述背景下，大多数火力发电厂于2016年开始进行超低排放改造。

一、火电厂烟囱“飘滴”现象产生机制

白色烟雾般的“飘滴”是强酸性的，含有可溶性硫酸盐和一些可能引起雾霾的有毒物质。烟雾的增白是为了进一步消除白烟中的污染物。这些白色烟雾会给周围环境带来“石膏雨”和“有色烟羽”，这将对环境产生很大影响。

“石膏雨”是指湿法烟气脱硫系统吸收塔出口处的净烟气。烟气中的部分气态水和污染物冷凝，液态液体量增加，液滴落入一定区域，干燥后在地面形成白色石膏斑点。“有色烟羽”是指在将烟囱中烟气排入大气的过程中烟道气的温度下降，导致烟道气中的一些气态水和污染物被冷凝，在烟囱中形成雾状水蒸气，由于天空背景颜色，天空照明，视角以及SO3和NH3气溶胶成分的细微变化而产生的雾状水蒸气，它形成白色，灰白色和蓝色的烟羽。

（一）污染物条件

通常，湿法脱硫后烟气中还会存在SO3，形成的硫酸气溶胶的质量浓度一旦超过某一数值则可见蓝色羽状物出现，硫酸气溶胶质量浓度越高，羽流越厚，长度越长；硫酸气溶胶在大气中形成的细颗粒就是组成PM2.5的一部分，这也是雾霾出现的一个重要原因。烟气大量排放的NO2在阳光充足的情况下还会发生光化学反应，这将会产生大量呈现蓝色的O3，O3具有较强的氧化性能，能将烟气中的SO2氧化为SO3，形成硫酸气溶胶；同时，NO2与烟气中的H2O反应形成硝酸气溶胶[1]。

（二）气象条件

气象条件也是形成火电厂有色羽状现象的一个重要因素。当污染物大气区域稳定，风速低，大气扩散性能差，容易造成污染物积聚；太阳辐射的强度很大，导致高O3产生率，并且存在反温现象，这导致烟囱发出有色羽状物。在烟道气中产生有色羽流的气溶胶的颗粒尺寸非常小并且易于光散射。粒子的大小接近可见光的波长，属于瑞利散射。

二、火电厂烟囱“飘滴”现象原因分析

（一）燃烧高硫煤

因为火电厂的燃料大多采用煤，但是很多煤中都含有大量的硫成分，在燃烧时会产生大量的含有SO2的蓝色烟气，通常颜色越明显则表示烟气中SO2浓度越高（即煤的硫含量越高）。

（二）脱硝装置的催化剂和除尘放电影响

热功率单元SCR脱硝催化剂V2O5/TiO2可以氧化一部分SO2形成SO3，同时催化还原NOx。静电除尘器放电氧化使部分SO2反应形成SO3，这增加了烟气中SO3（包括H2SO4）的量和排放。机组脱硝系统的操作中喷洒过量的氨时，NH3，H2O与}SO3的化学反应产生非常细的亚微米（NH4）2SO4，容易引起有色羽流现象。

（三）烟气换热器(GGH)拆除

除去GGH后，烟气中的水分含量增加，并且水分的存在增强了SO3气溶胶的冷凝，并且细颗粒的质量浓度增加，导致彩色羽流增加。

三、火电厂烟囱“飘滴”现象的解决措施

消除有色羽流是一个全面的治理过程，应从以下几个方面着手：控制烟气SO3的产生和排放，降低其排放水平，控制NOx排放，合理喷洒氨；减少亚微米颗粒和酸雾，以减少酸性气溶胶的产生。

（一）喷碱性物质

在选择性催化还原（SCR）装置之后，或在空气预热器之前，将碱性吸收剂如氧化钙或氧化镁喷入炉中。降低烟气中SO3的质量浓度，消除烟囱中的彩色羽流。碱性物质的不同注射位置的作用也不同。

（二）使用新的脱硝催化剂

用于调节元素如钒和钨的比例的新催化剂用于降低SO2/SO3的转化率，同时确保脱硝效果。

（三）混煤掺烧

采取煤质共燃措施，减少燃煤硫，降低烟气中SO2浓度，从而降低SO2/SO3转化率。

（四）加装低低温省煤器

热交换装置安装在普通电除尘装置的前面，烟雾的温度可以降低到80到95℃，使烟气中的SO3冷凝并吸附在烟灰颗粒上。SO3的吸附起到飞灰回火的作用，降低了飞灰比，提高了除尘器的效率。除尘器的效率取决于烟道气中的酸露点和灰分与硫的比例。

（五）使用湿式静电除尘器

湿式静电除尘器（WESP）的潮湿环境，低电阻率和高输入电压特性使其能够有效地收集亚微米颗粒和酸雾。WESP可以放置在脱硫吸收塔或烟道中，以收集从脱硫塔中逸出的亚微米颗粒和硫酸液滴。SO3的脱除率可达95%。

四、火电厂超低排放改造对烟囱“飘滴”的影响

（一）脱硫超低排放的新技术

脱硫技术的应用有效减少了“飘滴”中硫化物的含量，降低了“飘滴”污染程度。

1、脱硫除尘一体化技术。单塔综合脱硫除尘深度净化技术可同时实现一个吸收塔脱硫效率99％以上，除尘效率90％以上。该集成脱硫除尘装置是一种优化的集成装置，用于组合旋风耦合装置，高效节能喷洒装置和管束除尘装置三个系统。用于湿法脱硫塔中去除二氧化硫[2]。

2、单塔双分区高效脱硫除尘技术。使用吸收塔，并且浆料由双区浆料罐设计，其将浆料池分成两个上层和下层（上部低pH区域和下部高pH区域），原烟道喷雾除尘系统可有效提高除尘效果。

3、双托盘技术。双托盘脱硫系统在原始单层托盘上增加了一层合金托盘，双托盘比单托盘多一层液膜，气液相交换更充分。当脱硫效率高于98％或煤的高硫含量时，该技术更有利。

4、双塔双循环技术。双塔双循环技术实际上使用双循环技术将辅助罐升级到吸收塔。同时，喷雾层和除雾器布置成进一步增强双循环脱硫和除尘效果。}然而，它占地面积大，不适合相对紧凑的发电厂，并且具有大量辅助机器和高运行成本。

（二）脱硝超低排放的新技术

脱硝技术的应用有效减少了“飘滴”中含氮化合物的含量，同样降低了“飘滴”污染程度。

1、低氮燃烧器改造：常规低氮燃烧器中约75％的NOx在燃尽区产生，而低氮燃烧器由燃烧器改制而成，有效降低NOx排放。

2.脱硝装置增加了一层蜂窝催化剂，以提高脱硝效率，减少NOx排放。

（三）超低排放和除尘新技术

为有效地收集亚微米颗粒和酸雾，以减少源中污染物的溢出，在超低排放转化中，除尘系统主要采用以下方法：

1、湿式电除尘。湿式静电除尘器的集尘原理与干式电除尘器的集尘原理相同，主要处理高水分甚至饱和水的湿气。可有效去除烟气中的灰尘，酸雾，水滴，PM2.5等有害物质，除尘效率高，运行可靠[3]。

2、电袋复合除尘。电袋复合除尘器与静电除尘和除尘袋有机结合。一种高效的除尘器，可通过下游阶段的过滤带的预先粉尘，充电和过滤来过滤灰尘。然而，存在诸如布袋的寿命短和高维护成本的缺点。

结语

“飘滴”的产生与如SO2、SO3、NOx、NH3（铵盐）、细颗粒和气溶胶的污染物密切相关。结合火力发电厂正在进行的超低排放改造，上述气态污染物的浓度将显着下降。在正常操作条件下产生彩色羽状物的现象也将大大减少。

参考文献

[1]李壮,张杨,朱跃.燃煤机组烟气超低排放改造对细颗粒物的影响[J].电力科技与环保,2018(1):27-31.

[2]郑振飘.燃煤火电厂超低排放改造技术路线研究分析[J].科学与财富,2016(8).

[3]易玉萍,周道斌,李小龙,等.湿式电除尘器对低浓度污染物脱除效率的研究[J].电力科技与环保,2017,33(5):26-28.