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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，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。我們無法決定氣候，只能在煙囪前依據(jù)煙羽形成的過程和機(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過程，排出的煙氣遇冷達(dá)到過飽和狀態(tài)，水蒸氣凝結(jié)成霧滴，形成白色煙羽。對飽和濕煙氣進(jìn)行升溫，提高煙氣溫度，排出的煙氣經(jīng)歷A-C-B過程，將煙氣加熱到足夠的溫度，在遇冷過程中會(huì)始終在不飽和狀態(tài)，這樣就不會(huì)出現(xiàn)白色煙羽。
對飽和濕煙氣先降溫再升溫，排出的煙氣經(jīng)歷A-D-E-B過程，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)。我們設(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。
煙氣通過常規(guī)的脫硫噴淋層脫硫后，進(jìn)入到一級旋流耦合式**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，通過煙囪排放大氣。旋流耦合式**除塵除霧裝置設(shè)置了兩級，**級裝置以相對第二級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除塵除霧器的效率，讓微塵無處遁形，全部捕捉。
這樣，煙氣經(jīng)過了一個(gè)聚能、放散、再聚能的過程進(jìn)入第二級裝置，第二級旋流耦合式**除塵除霧裝置將以較高的煙氣流速徹底分離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，通過煙囪放空。兩級旋流耦合**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。對于超過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離心作用分級分層設(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，煙氣排放過程中又生成大量極細(xì)微氣溶膠顆粒物。該項(xiàng)目對原有脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造，運(yùn)用了此兩級旋流耦合**除塵除霧裝置和中間噴淋冷凝降溫的技術(shù)，后續(xù)沒有增加升溫裝置。經(jīng)過兩年多的運(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。改造前后的對比照片見圖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)，對脫硫塔進(jìn)行改造或?yàn)榇诵陆ㄏ礈焖ㄟ^**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。