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烟气除湿脱白的可行技术途径

烟气除湿有混风除湿、升温除湿、冷冻除湿、吸附除湿、溶液除湿和混合除湿等几类方法。烟气除湿的方法参考附图1，现在的湿烟气排出烟囱一定距离后白雾消除就属于混风除湿，见图中O点，~50°C饱和湿烟气与低温的环境空气混合后，烟气的相对湿度降低到接近大气水平，但实际上排放烟气的总含湿量没有减少。我国引进湿法脱硫工艺中，采用升温除湿技术，比如GGH、MGGH，通过湿烟气与脱硫塔进口高温烟气间接换热升温，降低烟气的相对湿度除湿脱白，同样也没有减少排水的总水分，并且增加能耗，参考图中OA。由于升温除湿存在没有减少水分排放量、投资、运行成本高、维修量大等许多问题，其推广应用一直存在争论，在超低排放的技术规范中仅被列为可选择项目，有的厂家用，大部分企业不用、甚至拆除，这是导致我国雾霾一个严重错误，也算有一定理由。国外也有企业采用天然气燃烧后的高温烟气与湿烟气混风、升温除湿，消耗额外能量，也不值得推广。国内也有人研究溶液除湿，有开发前途，但还没有达到在烟气湿法脱硫系统工业应用的水平。

目前唯一实现工业应用值得推广的就是前述示范项目所采用的直接喷淋换热冷冻除湿，将放散湿烟气逐步冷却到大气平均温湿度最好，比如降低到25°C、相对湿度70%，可以彻底解决排烟除湿，回收冷凝水接近80%，再热后则烟囱无需防腐。

问题讨论

1）超低排放：由于我国煤炭消耗量巨大，火电、热力等行业必须实施超低排放，钢铁、天然气、焦化等行业也应该实施以洁净空气指标为参照的超低近零排放。但超低排放的工艺流程、设备选择还有减少投资降低成本为目的的简化、优化的必要，主要问题：一是没有控制烟气的温度湿度，指标设计上存在缺失，二是将湿式静电除尘器做为主要技术措施，湿电在精除尘、除白雾方面确有良好效果，问题是湿电不能去除水蒸汽状态的水分，而且由于工艺定位不当，湿电入口烟气粉尘浓度、温度、湿度值设计不合理，导致造价高、设备尺寸大，是否能长期稳定运行也有疑问。

2）烟气脱硝：以电力行业为代表的烟气脱硝大量采用SCR、SNCR喷氨脱硝，首先由于氨的生产过程是高耗能高污染的行业，喷氨脱硫纯属污染物转移，得不偿失。更主要的是，喷氨脱硝存在的氨逃逸也是形成雾霾的重要因素[5]。

3）除尘技术：目前除尘技术选择上过于选择干式电除尘、电袋、布袋，这些类型的除尘器出口颗粒物浓度降低到20mg/m3、甚至5mg/m3都是可能的，问题是否合理、是否经济。研究表明，如前所述，经过湿法脱硫排放烟气中水分中夹带出去的溶解性颗粒物远超过100mg/m3，因此通过脱硫塔改进，通过喷淋冷凝洗涤达到5mg/m3才更有意义，投资、运行费用也都更低，前面原有的电除尘器可以利用，但没有必要进行超低改造。

4）煤改气：从长远看，我国进行能源结构调整、多用清洁能源是完全正确和十分必要的，但需要一定的条件，比如用天然气、电的价格降低到与用煤接近的水平，需要通过市场手段而不是行政手段。我国现在焦化厂行业存在产能过剩，许多厂都付产天然气，在煤制天然气技术发展到一定程度国内供应量充足、价格有优势时，用户自然会选择多用天然气。用天然气也必须充分进行脱硝和除湿，才是真正的清洁能源。

4）直接喷淋除湿：采用直接喷淋冷凝除湿脱白和深度净化设备简单、投资少，但通过热泵实现循环水的冷却和余热回收投资较多，回收余热需要投入的蒸汽、天然气、电等能耗高。在采暖季余热能得到利用，而在不需要采暖的地方和季节，大量的冷却所需冷量和低温余热用途是需要考虑的问题。研究采用直接喷淋与间接换热相结合的混合冷凝工艺可以减少热泵的容量和能耗，应该更经济。按照必要性和经济性顺序考虑，首先除湿脱白是除雾霾的需要，还能节水、低成本实现超低排放，足够的投入是必须的。为了降低投资、运行成本，可以按照回收和不回收利用余热，顺便选择以下免费、廉价冷源和低温余热的用途：

l自然冷源：海、江、河、湖、地热、冷空气

l人工游泳池、河、湖、景观

l自来水、生活排污水

l本系统或企业工艺利用

l生活热水

l冬季采暖

l夏季空调供冷

l低温余热发电

结论与建议

1.我国大范围频繁出现的雾霾污染的元凶就是人为排放的水分过多。

2.为了彻底抑制雾霾，我国火电等各行业的环保大气控制标准必须增加排烟温湿度控制指标要求，最终目标为25ºC以下、相对湿度70%以下。直接喷淋冷凝除湿脱白和深度净化是适合国情的超低近零排放技术路线

3.实施烟气除湿为主要技术手段的超低排放后，相关行业的技术设备发展需要进行必要的调整，比如除尘、防腐、开式循环冷却塔、SCR/SNCR脱硝等应该淘汰、或限制采用。

作者：刘晨美国斯普瑞喷雾系统上海有限公司环保事业部总工艺师

参考文献

[1]张静，大气治理15年：指标下降雾霾却更重,第一财经日报(上海)，2014-10-29

[2]朱维群，烟气污染物超低排放技术探讨，2016年3月26日武汉第二届全国脱硝（氮）、汞、颗粒物、除尘技术与产业发展研讨会演讲

[3]中国环境报2016年3月23日：专家论证：“烟气温度湿度对雾霾形成起关键作用”说法不成立

[4]江亿，蒸汽锅炉烟气降污余热深度回收项目介绍，2016年3月18日济南2016锅炉节能减排技术研讨会

[5]罗卫国孙中强，为何治理力度越大雾霾越重？真相在这里，2016年12月21日网络文章

[6]专家论证：“烟气温湿度对雾霾形成起关键作用”说服不成立，中国环境报2016年3月23日

[7]真相|环保部曝光“2016年度十大雾霾谣言”，2016年12月30日环保部宣传教育中心和北京市环保局宣传教育中心

[8]工程师称天然气采暖加剧中国北方雾霾，南华早报，2016年12月28日

[9]辟谣|煤改气真的会加重雾霾吗？中国环境报2016年12月18日

[10]何平不听工程师意见，中国三年治霾无功，国际中国环境基金会，2017年1月6日网络

[11]人民日报七问雾霾：何时能呼吸到清洁空气？人民日报2017年1月6日

延伸阅读：

人大代表激辩雾霾主因：工业排放还是农村散煤燃烧？

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