独家供稿发布丨燃煤锅炉排烟湿法脱硫除湿脱白的技术途径探讨

将上表绘制成图2，图中的O点就是目前湿法脱硫后放散湿烟气的状态点：平均湿烟气温度~50°C、含湿量为111.8g/Nm3。在湿烟气饱和含湿量不变的条件下，通过间接换热方式将烟气温度升高到~80°C，则烟气的相对湿度就从100%降低到16%，成为干烟气排放，属于升温除湿，见图中OA线。采用GGH、MGGH、几其各种国产化改进的升温除湿，尽管分别存在换热器堵塞、腐蚀、串烟、造价高、安装空间紧张、增加阻损导致系统能力不足或电耗增加，但只要企业和有关标准管控部门认同湿烟气除湿脱白对产生雾霾污染的重要相关性，推广升温除湿脱白从技术和操作管理层面是没有问题的，需要增加投资和运行成本也是事实，存在环境治理与经济效益之间的矛盾。取消GGH、允许排放湿烟气是必须改正的严重错误。

随着技术进步，开发符合我国国情新的除湿脱白技术来解决保护环境与经济发展矛盾已经具备条件、并且已经有了初步实践，也就是按相反方向的湿烟气除湿脱白技术途径，就是冷凝除湿为主的混合除湿技术，如图OB所示：将脱硫后~50ºC湿烟气深度冷凝冷却到接近大气温度25°C先除湿，然后再升温或混风脱白效果更好。采用湿烟气混合冷凝除湿脱白有技术有以下特点：

湿烟气的饱和含湿量从111.8降低到26g/Nm3以下，与大气含湿量接近，实践证明可以实现除湿脱白，从而有助于解决我国的大气雾霾污染。是否能除雾霾有争议，但对于减少大雾天气不该有疑问，也是十分必要的。再说，水蒸汽也属于温室气体之一，从减排温室气体的角度也是应该做的。

回收湿烟气中的冷凝水，与换热器冷凝只能回收排烟水份的20-30%不同，直接喷淋冷凝吨煤燃烧排烟水分减少0.6-0.8吨，喷淋冷凝后排烟温度接近循环水温度。前述300MW机组小时可回收冷凝水80吨，年回收80万吨以上。一个武安市年可节水4000万吨以上。全国脱硫预计年回收超过四十亿吨水，脱硫不仅不耗水，还能回收煤中的大部分水份，经过简单处理为脱硫或锅炉提供补充水，是一个新的值得开发非常规水源，特别是对于西北缺水地区。

湿烟气中含有一定的低温余热，大致相当于燃煤低发热量的~10%，回收用于民用采暖、热水、制冷或低温发电，预期可抵顶除湿脱白成本、甚至有效益。

冷凝除湿还有一个重要作用，就是可以将残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸、重金属等水溶性污染成分大部分冷凝进入排水中，是实现燃煤锅炉放散烟气低成本达标、甚至超低近零排放的可选择技术之一。

5 相关问题讨论

湿烟气冷凝除湿脱白技术与升温除湿技术虽然温差变化接近，但冷凝所需的冷量却是升温所需热量的近6倍，主要是湿烟气中所含水蒸汽的冷凝潜热。同样冷凝除湿从技术层面是没有问题的，并且有多种不同冷凝工艺可供选用，关键也是投资多少、是否经济。研究表明，要使冷凝除湿脱白技术经济可行，首先必须解决大量廉价冷源，二是低温余热和冷凝水最好得到利用，对于燃煤锅炉可以考虑用于燃煤的脱水和加热，分别讨论如下：

廉价冷源：要采用冷凝冷却就必须有低于目标温度冷源，仅从除湿脱白角度考虑，应优先选择自然冷源，比如江河海地下水、北方寒冷地区冬季的冷空气，如果自然冷源不足或从回收利用余热的角度，就必须采用人工冷源，比如蒸汽喷射式热泵、吸收式热泵等，在提供7°C左右冷水的同时，可以回收低温余热。

低温余热的用途：电厂、钢厂等低温热源的热量一定是富裕的，应该优先内部利用，但也必须考虑外供社区民用，比如洗浴、医院、学校、酒店、人工游泳池和景观等民用热水是一年四季都需要，但相比余热量，需求量远远不足，而北方民用采暖和南方夏季空调等季节性需求量巨大，而且所需能量品质也低，是低温余热比较适合的用途，采用120°C~20°C大温差供热输送距离达到100km也比燃煤成本低，而与燃气供热比可以输送300km。

换热器的选择：锅炉空气预热器出口烟气~130-150°C，采用低低温技术的降温换热器冷却到~90°C是合理的，换热器本身存在的腐蚀问题可以通过选择玻璃板、碳化硅陶瓷管等换热器解决，后接干式电除尘器可能存在的腐蚀可以采用在换热器入口增加喷煤粉、石灰粉等增大灰硫比的方法预防。降温换热器应该大力推广，因为不仅回收的余热品质高，更主要的是对于电除尘器实现超低排放、除酸、除二噁英、除重金属等有害成分都有效，而这些有害成分最好在脱硫前去除，以提高脱硫产物的品质。90°C以下的冷却也要综合比较，优先选择间接换热器冷却，以提高回收余热温度和减少制冷量，可以考虑采用增加喷水的混合冷凝技术提高换热器换热效率减少换热面积，同时低成本防腐蚀和防结垢。而对于采用换热器不经济的温度区域，可以采用直接喷淋冷凝的方法。

低温冷却的方式：如前所述，对于90°C以下的低温湿烟气，所含余热量大部分是水蒸汽的冷凝潜热，冷却方式可以比较选择：直接膨胀式热泵蒸发器、低温空调冷水间接水水换热和/或喷淋冷却，需要结合用户的冷源种类和余热用途综合优化选择，比较经济快捷的方法是直接喷淋。

与湿式静电除尘除雾器的配合使用：湿式静电除尘器是净化湿烟气的理想终端除尘器，还是顶级除雾器，可以确保实现超低近零排放。目前超低排放设置在脱硫塔机械除雾器后，入口烟气温度在~50ºC，设备造价浪费，因为大约20%的电场面积是用于处理水蒸汽，水蒸汽冷凝液PH值1-3，产生低温腐蚀是造价高的主要原因，而且是否能长期稳定运行也有疑问，特别是导电玻璃钢湿电，导电膜很薄。将冷凝冷却布置在湿电前对湿烟气进行预处理可以解决许多问题，甚至能不用湿电也能实现超低排放和除湿脱白，结合采用升温、混风干燥脱白，烟囱也不再需要防腐。

结论与建议

1. 为了彻底根除雾霾污染，火电行业大气污染控制标新国标(GB13223-2011)必须增加排烟温湿度控制指标要求，以实现排放烟气的除湿脱白处理。

2. 直接喷淋冷凝除湿技术最经济、是唯一符合国情的脱白技术。除湿后烟气温度建议先按40ºC、相对湿度90%开始，逐步降低，不仅有助于除雾霾，还有节水节能效益。

3. 前面增加直接喷淋冷凝除湿可以降低采用湿电的设备造价、体积，甚至不用湿电实现超低近零、除湿脱白排放，超低排放有双保险，燃煤可以比天然气更清洁。

主要参考文献

[1] 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

[2] 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

[3] 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日济南锅炉节能减排技术研讨会

[4] 罗卫国 孙中强 为何治理力度越大雾霾越重，网络

[5] 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

[6] 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

[7] 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

[8] 辟谣|煤改气真的会加重雾霾吗?中国环境报2016年12月18日

[9] 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

[10] 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

[11] 杨爱勇，燃煤电厂湿烟羽“大白烟”机理及治理方法研究，国电环境保护研究院

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