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国电环保研究院 祝业青:湿烟羽成因及治理对策研究

《职业经理人周刊》

非常感谢北极星环保网,让我们做电力方面环保研究机构能有机会在钢铁焦化行业把我们的研究给大家做一个分享。从近期开始湿烟羽,也是我们通常说的烟囱消白,成为环保大家关注的热点。

国电环境保护研究院 环境工程研究所 市场部主任兼设计中心副主任 祝业青

很多地方出台了关于烟囱控制对湿烟羽控制的政策,前几天陆陆续续很多地方出台了,徐州、连云港、广东,我们从两年前开始做燃煤电厂的湿烟羽成因及治理对策的研究。燃煤电厂湿烟羽跟我们焦化行业湿烟羽有一些共通之处,现在把我们研究跟大家分享一下。

我分享八个方面,第一个湿烟羽的定义湿烟羽大家讲的大白烟,我们正规的说法叫湿烟羽,从烟囱排出的饱和的湿烟气与环境空气接触的时候降温的时候水蒸气凝结出来了,在光线的折射跟散射的时候呈现白色或者灰色,角度不一样,看到光的颜色不一样,有一烟囱里面排出来的烟气有其他颜色,蓝色、黄色可能是一些氨或者二氧化硫超标呈现其他的原色,这个羽是羽毛的羽,我们不能讲下雨的雨,烟囱下面并没有产生很多烟囱下的雨。

这是我们拍的照片也是现场测试的时候拍的照片,东北平均气温比较低,湿烟羽拖的很长,空气饱和比湿度,在气象学上冷热空气交会形成云雨,空气容纳水蒸气能力有一定限度,在单位质量的空气容纳水蒸气质量叫做饱和比湿度。

这个曲线也是我们饱和度跟温度的曲线,纵坐标是饱和度,横坐标是温度,横的线从烟囱排出来的烟气,A点有60度,后面质量浓度A点排出来的温度,我们假设进行了湿法脱硫,这时候它是欠饱的,空气混合当中经过B点,D点跟E点的变化,温度不断下降变成过饱和的状态,到了E点15度环境温度,又变成欠饱和状态,大家看不到后面的烟羽了。

我们看一下怎么消散它,第一个直接加热,从A点直接加热到B点,经常用的MGGH,或者GGH这么一个方式直接加热可以消散。第二个方式烟气混合,用一些热烟气加热混合到G点,这也是可以消散。第三个技术路线是先降温再升温,从A到D点降温,再从D点到E点,需要加热温度就会比较少了。最后一个降温,当烟气冷凝到一定阶段也可以不产生湿烟羽。

第三个方面现状调查,原来做的燃煤电厂现状调查,这个里面数据大部分是火电厂,也是我们调研95个电厂,全国各地都有分布,调研当中发现有107根烟囱出现湿烟羽占比88%,没有出现湿烟羽大部分采用干法脱硫。

第二民众诉求,政府没有出台那么多政策的时候,民众诉求影响政府做一些决定,周边居民提出明确诉求,主要集中在华中和华东地区,后来发现这些地区电厂基本上都在做前期方案了。

政府要求,这是两年前我们的调研报告,当时有两个电厂,现在有十个电厂了,这是我们政府从去年开始陆陆续续的一系列新的政策出台了,上海2017年6月7号,浙江2017年8月8号,天津11月21号,邯郸、徐州,前几天连云港,这一周广东也要求,烟囱高度45米以上,我列了徐州市是关于电力的,徐州对钢铁行业也做出了要求。

不仅仅包括了电力也包括钢铁行业了,冬季大于秋季,这个比较好理解,冬天温度比较低更容易出现湿烟羽,这是地理位置,北方地区环境温度更低,南方地区湿烟羽占比48.94%。

第四个方面是烟羽排放影响因素,我们了解影响因素才能解决消散,第一环境温度,跟长度跟烟羽长度是呈一个指数关系,环境温度越低治理难度越大,零下20度,烟囱白烟长度飘到将近一公里,这个是环境湿度的影响,空气容纳水蒸气容量有限,环境湿度较大时候水分比较难扩散了。

下一个跟风速的关系,风速越高飘的越远这个好理解,这个跟烟气温度,排烟温度有关系,降温在一定程度也可以消除湿烟羽,海水脱硫可以把温度降到一定程度,烟气速度越大出口越大。负荷也是影响的因素,满负荷情况下烟气速度就快一些。

第五个方面是烟羽治理的环境效益,我们从三个技术路线一个直接加热,第二个降温,降温再热,现在出了很多技术,大众主流技术还是在三个技术基础上做了一些延展,用这三个技术路线进行研究,我们以燃煤电厂超低排放作为初始条件,钢铁行业河北也要做超低排放了。

环境效益采用加热和降温的烟气三个技术,烟气直接排放相比颗粒物最大的落地浓度就有不同程度的降低,降低幅度很有限,尽管小数了,对于落地浓度没有很大的改观。这个是氮氧化物,氮氧化物也是有一点降低,降低的幅度比较小,降温的工艺污染物落地浓度有所上升,在标率也有所上升。

这是二氧化硫落地浓度跟消除湿烟羽的三角曲线这么一个关系,用降温工艺污染物落地浓度一有所上升,占标率有所上升,我们把前面研究进行小结,第一个跟环境温度风速速度有一定的关系,湿烟羽的长度几十米到十百米,环境纬度与环境相对湿度有呈指数关系,是影响湿烟羽主要因素。

第三个排放温度的变化比较敏感,烟气排放温度升高的时候烟羽的浓度就会增大,第四个先采用加热或者先降温后加热的烟气与湿烟羽直接排放相比,第五由于在降温中对颗粒物的协同脱除,会有不同程度的降低。

治理湿烟羽首先第一改善环境需要,排出白烟当中有可溶性的盐,排除在空气当中会形成颗粒物,对周围环境有一定影响,对雾霾有一定贡献。

第二节水,烟囱郑老师也说了,里面水是大量的水,尤其钢铁焦化行业含水量比燃煤电厂更高,经过脱硫以后带走大量的水气约占脱硫耗水量90%,北方地区或者比较缺水地区通过我们降温冷凝出现一些水可以用。第三民众诉求,遮挡民众采光权了。第四个业界认知有一些误区。对污染物排放也是跟其他环境改善也缺乏比较清醒的认识。

第六个方面讲一下治理方法,第一个简洁的换热加热,用回转式管式热管加热器,这些都是直接加热的,今天也来了一些厂家他们也有一些业绩。

有一些消除效果我们看一下,加热的程度是有限的,我们原来加热到78—80度,我们MGGH也有一个要求,如果加热到70—80度并不能一年四季都消除,除非是加热到非常高的温度。

第二个是混合加热,热源要充足,大机组合有关一些业绩,冬季和气温低的时候也不能消除,对颗粒物排放有不利影响。烟气降温可以有直接降温,喷淋降温,济南热电厂燃起锅炉有直接用喷淋进行降温,也不能完全消除,简洁降温是冷凝换热。

目前这个技术在前面加了一项,主要还是用于收水和节水提高除尘效率,对实际消除湿烟羽也不是必须要做的,第三个路线降温加热,在外三做的一个工程,冷凝加热以及喷淋加热还有其他的技术路线,一些冷凝都属于先冷凝再加热。

理论情况下除非碰到非常极端的气侯,从技术路线先降温后协调也是比较经济比较能够实现的,消除湿烟羽最理想的技术路线。还有一些从烟气中液态水消除,还有湿除,可能减轻,不是完全消除的,还有冷却塔排放,我们也是遇到过徐州电厂他们是两个百万机,政府也要求进行湿烟羽的治理,进入冷却塔之前要求温度降到一定温度以内。

第七个方面讲一下典型的案例,这个是30万机组的规模,从左到右是两台30万,最左侧有GGH的,这个是我们用MGGH直接加热和冷凝加热的技术,设定的温度环境温度5度,相对湿度70度,冷源用长江水冷却,时间关系我不详细说了。

大家看这是烟气冷凝再热技术方案对比,大家关注的点一个是投资还有能耗,节能的效益,这是烟气载热技术参数,我们循环水的温度,烟气的压降,出入口的温度,两个方案进行对比,一个冷凝加热还有直接加热做一个对比。以塑料材质进行换热面积投资等估算,可以降低投资造价,降低50%,烟气冷却,这是我们说的直接加热,冷凝再加热用什么材质的问题。

第二个案例上海外三,左侧进行了湿烟羽处理,这个就是我们在外三做的冷凝段,现在宣传比较多。45度作为一个出口烟气研究对象,加热后温度不超过90度,降温后温度不低于20度,我们总结一下湿烟羽三个技术路线,第一直接加热,第二直接降温,第三降温以后再热,随着环境温度的降低成本变的越来越不经济了。

降温也在一定条件下消除的,环境温度降低并不能完全消除,一定条件下经济技术性能是最好的。随着环境条件变化可以说三个技术路线都有一定的适用范围,加热后温度不超过90度,降温后温度不低于20度。

这个前提下降温再热法适用条件最广,我们也不能无限加热到很高的温度,三个技术均可能无法消除湿烟羽,非常寒冷的环境温度下,具体技术路线应该根据项目本身烟气条件,项目条件等热源进行分析。

这是我们成果鉴定,上周六刚刚鉴定,研究成果达到一个国际领先水平,我的分享就到这,谢谢大家。

(发言为环保头条APP根据速记整理,未经本人审核)

来源:北极星环保网讯
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