摘要：目前国内火力发电厂常见以湿法脱硫为主,此方法是造成白色烟羽现象的主要因素。白色烟羽的源头是水分,烟气中饱和水蒸气是吸热产生的,含有大量潜热,因此,烟气消白的关键就是排放烟气的温度、湿度控制。本文主要对燃煤电厂白色烟羽治理的几种工艺路线进行介绍。
1 治理背景
目前国内火力发电厂常见以湿法脱硫为主，湿法脱硫是造成白色烟羽现象主要因素。烟囱排出的湿烟气与环境冷空气混合，在降温过程中，所含的水蒸气饱和凝结，凝结水雾滴对光线产生折射、散射，使烟羽呈现出白色或者灰色，被称为 “湿烟羽”，俗称“大白烟”，“烟气消白”就是指去除烟气中的水蒸气。
现阶段，我国大气污染防治技术仍需提高，不断提高污染控制效率，降低污染，同时控制成本和能耗。有色烟羽的治理为接下来重点任务，为打好蓝天保卫战，国家和地方不断出台相关政策和要求，提高环保标准，改善大气质量。
2 烟气消白的工艺路线
2.1 治理原理
白色烟羽的源头是水分，烟气中饱和水蒸气是吸热产生的，含有大量潜热，因此，烟气消白的关键就是排放烟气的温度、湿度控制。水在吸热升温到一定温度时会变成水蒸气；而除去水蒸气中的热，使其温度降低到结露温度，蒸汽又凝结为水，这是自然界普遍存在的可逆过程。湿烟气中的水蒸气一部分来自燃烧和工艺过程，一部分来自于湿法脱硫、除尘水分的蒸发。湿烟气消白的关键是将排烟绝对湿度和相对湿度控制得尽量低，或改变水蒸气状态。
2.2 治理工艺路线
2.2.1 净烟气加热工艺路线
湿法脱硫后，保持50℃左右湿烟气的绝对湿度不变，通过等湿升温实现消白。如气气换热升温GGH、冷媒烟气换热升温MGGH，在除尘器前或后以及脱硫塔后至烟囱入口烟道内各增设一套烟气换热装置，利用脱硫塔前的热烟气加热脱硫塔出口的净烟气，将饱和湿烟气从50℃左右升高到80℃以上，可以达到去除烟羽的目的。
这种方法烟囱只需略做防腐处理，充分利用了原烟气的余热。GGH 的缺点是漏烟气、脱硫效率难以提高，阻力大、容易堵、故障率高；体积大、投资高；排烟温度不宜控制，现国内大部分电厂已拆除。MGGH 克服了GGH 的漏烟气、容易堵的缺点，提高了设备利用率和脱硫效率，但设备阻力大、体积大、投资高，排烟温度不宜控制。
2.2.2 先冷凝再加热工艺路线
首先对脱硫处理后的饱和湿烟气进行冷凝，使得烟气中的含水率降低，回收冷凝下来的水，同时冷凝的过程可对粉尘、SO3 和硝酸盐等污染物起到协同去除的作用，初步估算可去除20%～40% 的粉尘。
其次，再对排放烟气适度加热即可达到所需的扩散条件，一般利用烟气冷却器回收的余热对净烟气进行加热，达到消除白烟的目的。冷却后的烟气含水率大大降低，对其进行加热时，所需的热量也大幅减少，对整个电厂的节能及运行经济性有良好的支持作用。
最后，采用该工艺可真正实现节能、减排和消除视觉污染的作用，冷凝器所回收的凝结水，经过简单处理后可以作为脱硫系统的补水循环使用，基本可实现脱硫系统零水耗。冷却水可以通过机械通风冷却系统降温或利用热泵技术对其热量进行回收，如果周围有低温冷源（如海水等）也可直接利用此冷源进行降温。
2.2.3 烟气降温冷凝消白工艺路线
降低烟气温度和湿度，使水蒸气冷凝为水，降低烟气温度主要采用冷凝换热器间接冷却方式，常用浆液冷凝和净烟气冷凝。图1 为浆液冷凝工艺流程，图2 为净烟气冷凝工艺流程图。
浆液降温冷凝消白技术就是在浆液循环管道上进行改造，一般在最高层或最高层与次高层两层喷淋管道上安装浆液换热器，利用冷却后的浆液降低吸收塔排烟温度，从而降低脱硫塔蒸发水量。用冷却水（海水）经浆液换热器对浆液进行冷却，再由喷淋到吸收塔的冷浆液对吸收塔内烟气进行冷却，从而降低吸收塔出口净烟气温度和湿度，达到降温冷凝消白效果，烟气冷却后的凝水落回到吸收塔内，最终再考虑塔内水平衡。
净烟气冷凝消白技术是在FGD 脱硫吸收塔出口的水平烟道安装氟塑料烟气冷凝器，对脱硫吸收塔后净烟气进行冷凝，凝出水分，从而达到减轻烟囱出口冒白烟的现象，并回收一部分冷凝水，冷源采用海水作为冷媒的开式循环或者采用机力冷却塔形式的闭式循环系统。
2.2.4 联合技术消白
采用MGGH（烟气冷却器和烟气再热器）＋冷凝换热器＋蒸汽热水换热器联合技术消白。FGD 前原烟气由烟气冷却器回收部分余热；在吸收塔出口的水平烟道安装烟气冷凝器或在吸收塔外采用浆液冷凝器，对脱硫后净烟气进行冷凝；在烟气冷凝器出口的水平烟道安装烟气再热器，利用烟气冷却器回收的余热，对净烟气进行加热；为控制排烟温度，对冷媒热水采取蒸汽热水换热器补热，从而达到完全消除烟囱白烟现象，并回收一部分冷凝水。
此技术消白效果好但工艺流程复杂、辅助系统多、设备阻力大、体积大、占地大、投资高、运行费用高。
2.2.5 其他方式的消白路线
（1）声波团聚消白
降温冷凝、声振耦合团聚技术是通过降低烟气温度，使烟气中的饱和水在温度降低的情况下逐步析出，并附着在烟气中夹杂着的微米和亚微米级颗粒上形成微小雾滴。随着烟气经过声波团聚装置时，通过高强声场找到气溶胶中微米和亚微米级细颗粒物的共振点，产生相对运动并进而提高它们的碰撞团聚速率；由于颗粒表面存在着很强的范德华吸引力，一旦颗粒发生了碰撞，它们便粘附而形成较大一级的团聚物，使细颗粒物在很短的时间范围内，粒径分布从小尺寸向大尺寸方向迁移，颗粒数目浓度减少。
在吸收塔内原除雾器下方增加若干套声波团聚装置；在一级除雾器上方增加若干套声波团聚装置，均匀布置，利用声波对水雾及颗粒物的团聚凝并作用，增大细水雾及颗粒物粒径，进一步提高后续原有除雾器的除尘除雾效率，降低水雾及颗粒物排放量；同时声波具备对原除雾器的声波除垢、解堵功能，使烟气流场更加均匀，减少除雾器冲洗频次，维持脱硫水平衡的稳定。
（2）机械消白
采用湿式静电除尘除雾器、多级屋脊式除雾器、管束式除雾器、浮球式除雾器，都能有效精除尘除雾，可以解决“石膏雨”，但只有一定的消白效果，回收湿烟气中不到1% 的水分。
（3）热风混合消白
向湿烟气中混入干烟气，降低烟气相对湿度，国内外都有采用混风消白的案例，其设备简单、容易实现，但问题是只能解决视觉污染，不减少烟气中的污染物，不能满足当今SO2排放指标30mg/Nm3 要求。
3 结束语
生态环境质量总体改善是我国“十三五”时期的主要目标之一。加大环境综合治理力度创新环境治理理念和方式，实行最严格的环境保护制度，强化排污者主体责任，形成政府、企业、公众共治的环境治理体系，实现环境质量总体改善。对于烟气消白来说是重点治理项目，本文仅对几种常见的消白技术进行介绍，为白烟治理提供思路与参考。
延伸阅读：
原标题：燃煤电厂白色烟羽治理方案
