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在濕法脫硫中，煙囪的排放煙氣從感觀上有滾滾白煙排放，也稱之為煙羽。煙羽是由攜帶細(xì)微顆粒物的飽和煙氣水蒸氣遇冷凝結(jié)形成的白色(或多色)煙帶。煙氣經(jīng)濕法脫硝脫硫后形成含飽和水蒸氣的濕煙氣，同時(shí)，在脫硝脫硫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量極細(xì)微顆粒物，如硫酸鹽、硝酸鹽和氣溶膠等鹽類化合物，這些顆粒物、PM2.5、SO3與煙氣所含水蒸氣在氣溫影響下冷凝共同形成煙羽現(xiàn)象。煙羽遠(yuǎn)看如一條延綿數(shù)公里的“景觀帶”，造成視覺(jué)污染;近處飄落石膏雨，形成局部污染。
濕式脫硫不僅使煙氣成為飽和濕煙氣，而且生成了多種鹽類細(xì)微顆粒物。這些微塵難以捕捉脫除，使飽和煙氣難以擴(kuò)散形成拖尾。脫硝過(guò)程中也會(huì)由于氨逃逸生成硫酸氨而形成氣溶膠，造成煙氣拖尾。大量的煙羽漂浮在空中，是霧霾的成因之一。近兩年來(lái)，脫白已經(jīng)成為濕法脫硫不可或缺的必備功能。
1解決路線分析
煙羽形成與外部氣溫、氣壓密不可分。我們無(wú)法決定氣候，只能在煙囪前依據(jù)煙羽形成的過(guò)程和機(jī)理，采取可行辦法控制和減少煙羽的形成。溫度與含濕度曲線，如圖1所示。當(dāng)飽和濕煙氣排放至大氣時(shí)，經(jīng)歷A-B過(guò)程，排出的煙氣遇冷達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，水蒸氣凝結(jié)成霧滴，形成白色煙羽。對(duì)飽和濕煙氣進(jìn)行升溫，提高煙氣溫度，排出的煙氣經(jīng)歷A-C-B過(guò)程，將煙氣加熱到足夠的溫度，在遇冷過(guò)程中會(huì)始終在不飽和狀態(tài)，這樣就不會(huì)出現(xiàn)白色煙羽。
對(duì)飽和濕煙氣先降溫再升溫，排出的煙氣經(jīng)歷A-D-E-B過(guò)程，降低煙氣濕度可以降低升溫幅度，不用加熱到很高的溫度就可以消除白色煙羽。為有效減輕煙羽現(xiàn)象，首先要通過(guò)噴淋洗滌降溫和除塵除霧裝置盡可能多地去除煙氣所含水霧，降低煙氣含濕度，同時(shí)通過(guò)清水洗滌和**除塵脫除使煙氣不易擴(kuò)散的微塵粒子和氣溶膠，即去除煙氣水汽凝結(jié)的“核”。簡(jiǎn)而言之，降低煙氣濕度、含水量，即除水除霧，同時(shí)要脫除氣溶膠等超細(xì)顆粒物，這是脫白的基礎(chǔ)，不能本末倒置為脫白而脫白。洗滌吸附、冷凝析出、**除塵除霧才能真正做到在深度凈化、超凈排放的同時(shí)，達(dá)到脫白的目的。
*后，在降溫去濕降白基礎(chǔ)上，煙氣進(jìn)入煙囪前升溫至適宜溫度，使煙氣變?yōu)椴伙柡蜔煔?，抵消煙囪和大氣溫降，有效消除白煙現(xiàn)象。這就需要運(yùn)用煙氣換熱升溫等辦法(GGH、MGGH等)，消除白煙效果明顯。
因此，脫白不是單獨(dú)的脫白，而是需要在整個(gè)濕法脫硫中進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一套除塵除霧脫白一體化系統(tǒng)，前面**去除超細(xì)粉塵并進(jìn)行噴淋降溫去濕降白，后面煙氣升溫降低水蒸氣的飽和度，簡(jiǎn)單實(shí)用，效果明顯。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
工藝流程如圖2所示。
煙氣通過(guò)常規(guī)的脫硫噴淋層脫硫后，進(jìn)入到一級(jí)旋流耦合式**除塵除霧裝置，進(jìn)行一次去除水霧和粉塵。旋流耦合式**除塵除霧裝置利用離心原理實(shí)現(xiàn)除塵除霧功能:煙氣流在旋流板的引導(dǎo)下，在筒狀單元內(nèi)發(fā)生高速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心效果，這種離心力分離作用更大，能比碰撞方式(板式除霧器)分離更小的霧滴粒徑(15μm以下)，從而在實(shí)現(xiàn)脫水除霧功能的同時(shí)**去除超細(xì)微粉塵。然后經(jīng)過(guò)冷卻噴淋冷凝降溫，將煙氣中所含水蒸氣析出后，進(jìn)入到二級(jí)旋流耦合式**除塵除霧裝置，進(jìn)行二次去除水霧和粉塵。*后進(jìn)行升溫后，降低飽和度，通過(guò)煙囪排放大氣。旋流耦合式**除塵除霧裝置設(shè)置了兩級(jí)，**級(jí)裝置以相對(duì)第二級(jí)略低的煙氣流速分離煙氣中的水霧及其包裹的超細(xì)微粉塵。之后，兩級(jí)之間設(shè)置冷卻噴淋集液裝置，起到冷卻、噴淋、包裹、凝并，目的是冷凝降溫并提高二級(jí)除塵除霧器的效率，讓微塵無(wú)處遁形，全部捕捉。
這樣，煙氣經(jīng)過(guò)了一個(gè)聚能、放散、再聚能的過(guò)程進(jìn)入第二級(jí)裝置，第二級(jí)旋流耦合式**除塵除霧裝置將以較高的煙氣流速?gòu)氐追蛛x煙氣中的殘存水霧及其包裹的超細(xì)微粉塵，并將潔凈煙氣排出脫硫塔，通過(guò)煙囪放空。兩級(jí)旋流耦合**除塵除霧裝置的煙氣流速差將根據(jù)鍋爐負(fù)荷的實(shí)際波動(dòng)范圍設(shè)置。對(duì)于超過(guò)30%波動(dòng)范圍的負(fù)荷，在除塵除霧裝置中設(shè)置了煙氣調(diào)節(jié)裝置加以適應(yīng)，以保證旋流耦合除塵除霧的*終效果。
3系統(tǒng)特點(diǎn)
特點(diǎn)一:該套除塵除霧脫白裝置通過(guò)離心作用分級(jí)分層設(shè)計(jì)，滿足不同粒徑、質(zhì)量微塵粒子的脫除，同時(shí)將煙氣所含明水脫除;對(duì)煙氣中所含水霧也有明顯的去除作用。
特點(diǎn)二:中間噴淋冷凝集液裝置，利用循環(huán)低溫水迅速降低煙氣溫度，將煙氣所含水蒸氣析出，減少煙氣水含量和濕度。塔外冷卻可利用熱泵回收技術(shù)或機(jī)力冷卻塔方式。通過(guò)噴淋降溫使煙氣包裹、凝并，再次將塵和水霧脫除，大量冷凝液有效脫出SO3、氣溶膠和可溶性鹽等成分，煙氣得到深度凈化。
特點(diǎn)三:將顆粒物降到5～10mg/m3以下，含水小于20mg/m3，這樣粉塵超低排放達(dá)標(biāo)，也有效消除了石膏雨和拖尾，減輕了煙囪煙羽現(xiàn)象。
4應(yīng)用案例
史丹利公司復(fù)合肥生產(chǎn)工藝產(chǎn)生大量氨氣，煙氣排放過(guò)程中又生成大量極細(xì)微氣溶膠顆粒物。該項(xiàng)目對(duì)原有脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造，運(yùn)用了此兩級(jí)旋流耦合**除塵除霧裝置和中間噴淋冷凝降溫的技術(shù)，后續(xù)沒(méi)有增加升溫裝置。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行，實(shí)踐證明，顆粒物穩(wěn)定排放在10mg/m3以內(nèi)，煙羽也幾乎消除，夏天完全看不到煙羽，冬天肉眼感觀能看到少許煙羽，達(dá)到了脫白的目的。改造前后的對(duì)比照片見(jiàn)圖3。
5結(jié)論
濕法脫硫中的脫白，不僅僅是冷凝和升溫，而且要去除煙氣中的超細(xì)顆粒物。運(yùn)用除塵除霧脫白一體化技術(shù)，對(duì)脫硫塔進(jìn)行改造或?yàn)榇诵陆ㄏ礈焖?，通過(guò)**除塵除霧和降溫冷凝降濕，既能做到顆粒物的超低排放，又能實(shí)現(xiàn)消除石膏雨和脫白的作用。
該工藝路線具有投資省、施工快、效果好、經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)，是目前形勢(shì)下燃煤電廠、生物質(zhì)電廠以及鋼鐵、陶瓷、建材、玻璃、碳素、化工等非電企業(yè)煙氣治理脫白的理想選擇。