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燃煤电厂“有色烟羽”治理及“脱白”的区别、方法与相关标准
时间:2018-11-26 09:17:58

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“脱白”和“有色烟羽”成了近两年大气治理领域的两个“热词”,很多人以为是同一个概念,只是叫法不同。有的文章将地方出台的“有色烟羽”政策单纯解读为“脱白”,还有的专家在论述脱白意义时,通篇在讲“有色烟羽”问题,这两种情况都属于概念上的混淆。事实上,“脱白”与“有色烟羽治理”不是一回事。

1、“有色烟羽”是什么?

“有色烟羽”是烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低,烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结,在烟囱口形成雾状水汽,雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化,形成“有色烟羽”,通常为白色、灰白色或蓝色等颜色。

定义所述的凝结过程包括两类物质:汽态水、污染物。在污染物凝结这个层面上,治理“有色烟羽”属于进一步脱除污染物。

2、“有色烟羽”如何治理?

治理“有色烟羽”并不是在烟气流程的最末端去控制,事实上它涉及整个烟气处理系统(脱硫、脱硝、除尘等)的全过程控制。

以定义中的蓝烟为例,其形成的原因主要是烟气中的SO3、NH3在光照条件下反射引起。SO3、NH3的排放成为影响烟羽颜色和不透明度最主要的因素。在大多数情况下,当烟气中硫酸气溶胶、NH3气溶胶的浓度超过10-20ppm时,会出现可见的蓝烟烟羽,而且硫酸气溶胶、NH3气溶胶的浓度越高,烟羽的颜色越浓、烟羽的长度也越长,严重时甚至可以落地。同时尾迹的问题还与当时的气相条件相关,在阴天和在晴天所看到的“蓝烟”程度是不一样的。消除“蓝烟”,关键是减少SO3、NH3在排放烟气中的浓度。

根据西安热工研究院对内蒙古岱海电厂600MW机组的测试分析,有色烟羽的形成与SCR脱硝出口的SO3浓度和氨逃逸浓度关系很大,而影响SCR出口SO3、氨逃逸浓度的因素有很多,包括催化剂性能、烟气流场、煤质工况等。

根据中国大唐集团科学技术研究院对燃煤电站烟囱排放有色烟羽现象的研究,有色烟羽的产生与烟囱排放口SO2、SO3、NOx、NH3(铵盐)、细颗粒物以及气溶胶等污染物关系密切,结合燃煤电站正在进行的超低排放改造进行调整,上述气态污染物质量浓度将会大幅下降,正常运行工况下产有色烟羽现象也会得到大幅减轻。

3、“脱白”是什么?

“脱白”又称“消白”,是指“消除白色烟羽”,“白色烟羽”(又称湿烟羽)是指什么?

湿法脱硫工艺通常将烟温降低到 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,会产生肉眼可见的“白色烟羽”。湿法脱硫排放的烟气中的水分为液态水和气态水,其中,气态水即水蒸气占比99.6%左右,另0.4%是液态水。

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。目前,一些配备湿法烟气脱硫装置的燃煤电厂,尤其是临近城区的企业,在实施超低排放改造时,会将“脱白”一并考虑到改造项目当中。

4、如何“脱白”?

上文中提到,治理“有色烟羽”涉及到SO2、SO3、NOx、氨逃逸、细颗粒物等污染物的控制措施,这些技术措施并不是控制“白色烟羽”。

国电环境保护研究院指出,白色烟羽的控制措施主要是三大类型:加热、冷凝、冷凝再加热。

第一种:加热。加热并不会去除污染物,主要是为了视觉感官。 烟气加热技术是当前应用最为广泛的技术。

第二种:冷凝。冷凝的对象是湿烟气中的水蒸气,因此冷凝过程本身也不去除污染物,但是冷凝下来的水,以及湿烟气本来携带的液态水,在通过在冷凝设备和管道时,通过混合截留可以去除一部分污染物。同时,冷凝技术在很多行业中的应用并不完全针对于白色烟羽的治理,主要目的是减排、收水、节水,其技术指标未结合湿烟羽的消除来制定,但在客观上已起到了湿烟羽治理的作用。

第三种:冷凝再加热。即烟气加热和烟气冷凝技术的组合使用,综合了加热技术和冷凝技术的特点,对于湿烟羽治理有更宽广的适用范围。

5、典型的治理白色烟羽的技术路线和案例


6、国内“有色烟烟”治理及“脱白”相关标准“

“有色烟羽”治理和“脱白”是个很热的话题。多个省市政策要求进行治理,如《江西省打赢蓝天保卫战三年行动计划(2018-2020年)》提出,推进全省现役燃煤发电机组超低排放改造,实施电厂“有色烟羽”深度治理。《唐山市钢铁、焦化超低排放和燃煤电厂深度减排实施方案》要求,钢铁、焦化行业完成湿烟气“脱白”治理改造。《连云港“打赢蓝天保卫战”2018年工作计划》要求,火电、钢铁、平板玻璃企业以及65蒸吨/小时以上的燃煤锅炉实施烟气“脱白”工作。类似的政策还有很多。那么“有色烟羽”的标准有哪些?现整理如下,若有疏漏,敬请谅解!

01徐州电力脱白标准

在夏季烟气冷凝后的温度要在47℃以下,烟气的含湿量要在10.4%以下。在冬季,烟气的温度要在45℃以下,烟气的含湿量在9.5%以下。

02唐山钢铁行业有色烟羽治理标准

① 钢铁烧结机(含球团焙烧)烟气采取降温冷凝,夏季(4月-10月)参照烟温降低8%以上,含湿量降低15%以上;冬季(11月-次年3月)参照烟温降低15%以上,含湿量降低30%以上。

注:排放烟气烟温降幅=[(改造装置入口温度-出口温度)/入口温度]*100%

排放烟气含湿量降幅=[(改造装置入口含湿度-出口含湿量)/入口含湿量*100%

② 高炉冲渣水乏汽应最大限度减少烟气中含湿量,原则上渣沟含湿量降低比例不低于50%。

排放烟气含湿量降幅=[(改造装置入口含湿度-出口含湿量)/入口含湿量*100%

03河北省钢铁行业有色烟羽治理标准

钢铁烧结机(含球团焙烧)烟气采取降温冷凝的,夏季(4月-10月)参照烟温降低8%以上,含湿量降低15%以上;冬季(11月-次年3月)参照烟温降低15%以上,含湿量降低30%以上。

注:排放烟气烟温降幅=[(改造装置入口温度-出口温度)/入口温度]*100%

排放烟气含湿量降幅=[(改造装置入口含湿度-出口含湿量)/入口含湿量]*100%

采取其他治理措施的,各市环境保护部门确定验收标准。

04河北省焦化行业有色烟羽治理标准

采取烟温控制等有效措施进一步减少焦炉烟气中的可凝结颗粒物排放,鼓励采取降温冷凝方法消除石膏雨和有色烟羽。

05河北省燃煤电厂有色烟羽治理标准

① 燃煤电厂应采取相技术降低烟气排放温度和含湿量,通过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。

② 燃煤电厂锅炉烟气采取烟温控制及其他有效措施,基本消除石膏雨和有色烟羽现象。烟温控制采取降温冷凝方法的,正常工况下,夏季(4-10月)冷凝后烟温达到48℃以下,烟气含湿量11.0%以下;冬季(11月-次年3月)冷凝后烟温达45℃以下,烟气含湿量9.5%以下。采取其他方法的,由各市环境保护主管部门确定验收标准。

③ 鼓励燃煤发电企业利用回收余热或其他方式对烟气再加热,以提高排烟温度,抬升排烟高度,尽量减少石膏雨和有色烟羽。

06山西临汾钢铁、焦化行业有色烟羽治理标准

钢铁、焦化行业排烟含湿量超过25%以上时需采取措施降低烟气排放温度和含湿量,达到以下要求:

夏季(4月-10月):烟温降低8%以上,含湿量降低15%以上

冬季(11月-次年3月):烟温降低15%以上,含湿量降低30%以上

排放烟气烟温降幅=[(改造装置入口温度-出口温度)/入口温度]*100%

排放烟气含湿量降幅=[(改造装置入口含湿度-出口含湿量)/入口含湿量]*100%

07山西临汾燃煤电厂有色烟羽治理标准

燃煤电厂锅炉烟气采用烟温控制及其他有效措施,基本消除石膏雨和有色烟羽现象。烟温控制采取降温冷凝的,正常工况下达到以下要求:

夏季(4月-10月):冷凝后烟温达到48℃以下,烟气含湿量9.5%以下

冬季(11月-次年3月):冷凝后烟温达到45℃以下,烟气含湿量8.5%以下


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