湿法脱硫尾气脱白技术探讨

制烟气水含量和改变烟气排烟温度两方面着手。目前烟气脱白技术主要分为三大类：湿烟气降温再升温技 术、湿烟气直接降温技术和直接除湿法。湿烟气降温再升温技术通过对湿烟气先降温后升温，使得烟气相对 湿度远离饱和湿度曲线，可实现彻底脱白，主要有MGGH和GGH 2种技术；湿烟气直接降温技术采用尽量降

低烟气温度的措施，主要有湿烟气降温+电除雾器、凝变湿电复合技术和冷却吸收液3种技术；直接除湿法是 直接除去烟气中的水分，降低烟气的湿度，主要有吸收法和膜法。烟气脱白技术方法很多且各有利弊，在工程

应用中应针对项目的实际情况选用合适的一种或多种组合方法。关键词：脱白；湿法脱硫；白色烟羽；烟气升温；烟气降温中图分类号:X701

文献标识码：B 文章编号:1672-4763(2019)04-0024-050 前言度超过35 mg/m3时，会出现明显的蓝色或黄色 烟羽现象，同时硫酸气溶胶会在大气中形成细颗

为了降低烟气中污染物的排放浓度，保证尾 粒物(PM2.5)导致雾霾加重⑷。在大多数情况

气达标排放，含二氧化硫烟气在排放前普遍加装 下，NR 气溶胶的浓度超过10 X 10~〜20 X

湿法脱硫装置，经过湿法脱硫后烟气温度一般在

lor时，会出现可见的蓝烟烟羽，且NHs气溶胶

50°C以上，高于周围大气环境温度，且含水量基

的浓度越高，烟羽的颜色越浓、烟羽的长度也越

本达到饱和，该烟气在经烟囱排入大气的过程中

长，严重时甚至可以落地。因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生 随着国家环保要求的提高，国家各行业逐步

凝结，在烟囱出口形成雾状水汽，雾状水汽会因

在实施超低排放改造，烟气中的SO2, SO3

天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜

(H2SO4)和NQ等污染物含量将会大幅下降，正 色的细微变化，形成“有色烟羽”，通常为白色、灰

常运行工况下蓝色或黄色烟羽现象基本不会出 白色、蓝色及黄色等颜色。现，但由于烟气湿度较大白色烟羽现象比较明 脱硫后的烟气之所以会呈现蓝烟或黄烟，是 显，造成严重的视觉污染，给周边居民带来较大

因为煤在燃烧过程中产生了较多的SO2.SO3和

的疑虑，更给工厂环保工作带来一定的压力。此 NOX等污染物，与水分及细微的烟尘颗粒物凝聚 外白色烟羽中的冷凝液呈弱酸性，飘落后会腐蚀 成一种粒径与蓝光、黄光波长相当的气溶胶细颗 附近的建筑物、钢结构，对植物的生长也会产生

粒物，被与其光波相当的细颗粒所散射。烟羽拖

一定的危害。因此近期各地不断推出新的，

尾越长，意味着细颗粒质量浓度越高。烟羽的色 要求消除白色烟羽(简称脱白)。度主要受烟气中可凝结物和亚微米颗粒质量浓

度的影响山。so,易与烟气中的水蒸气结合形 1白色烟羽产生机理分析成H2so4气溶胶.使烟气酸露点提高、导致低温 烟气经过湿法脱硫系统洗涤后，烟气被增湿 腐蚀，潜在提高了烟气中SC>3(包括H2SOQ的生

冷却，脱硫溶液中的水分则吸热汽化，导致烟气

成和排放，当烟囱出口 S()3(包括h2soj排放浓

中水蒸气含量基本处于饱和状态，且该湿烟气温

收稿日期:2018-10-25作者简介：岳焕玲(1981-),女，高级工程师，主要从事烟气脱硫、脱硝方面的设计工作。第4期岳焕玲：湿法脱硫尾气脱白技术探讨25度一般比周围大气环境温度高，湿烟气在烟囱出 口与周围低温空气接触时，烟气温度降低使烟气

速扩散，消除净烟气排放冒白烟的现象。在电厂

脱硫工艺中将MGGH技术除尘、湿法脱硫工艺

携带水蒸气的能力降低，使得烟气中的水蒸气被 冷凝成微小液滴，产生肉眼可见的“白色烟羽”。

相结合，一般情况下是在降温换热器内设置烟气 冷却器，在脱硫吸收塔的出口设置烟气再热器。 热媒首先需要经烟气加热，热媒在烟气冷却器和

60°C时烟气达到饱和状态时所能携带的水蒸气 量为158 g/Nm3,40 °C时烟气达到饱和状态时所 能携带的水蒸气量为58 g/Nm3,可见烟气温度

烟气再热器间循环流动，促使热媒将自身携带的

热量传给净烟气，在此阶段净烟气温度会从47 9〜50 9上升到80 t左右，再进入烟囱排放页。该技术能够降低能耗，节约系统的运行成 本。同时使用的是管式烟气加热器，不会出现烟

由60 t降到40 9 ,单位体积烟气的水蒸气携带 能力降低了 63%,即每标方的烟气可冷凝出100

g水。在热力学方面，若气体的露点温度高于气体

气泄漏的情况，相比GGH脱硫方案,MGGH系

干球温度，则会出现蒸汽凝结。气体的露点温度 主要由气体绝对湿含量决定，故是否形成白烟直

统简单、能耗低，且采用换热单元模块化设计，换

热效果好，便于安装和检修。工艺原理图见图1。接取决于排放烟气与大气形成的混合气体的绝

对湿度和温度⑷。在实际生产中，烟囱顶部生成 白烟的影响因素十分复杂，主要包括：（1）烟囱出 口烟气的绝对湿度；（2）烟气的排烟温度；（3）大

气湿度；（4）大气温度；（5）烟囱出口烟气排放线 速度；（6）烟囱顶部风速⑷。其中，因素（2）,（5） 和（6）影响到烟气在大气中的扩散性能，因素（1）

和（3）影响到烟气与大气形成的混合气体绝对湿

度，因素（2）和（4）影响到烟气与大气形成的混合

气体温度。综合以上分析，生成白烟的影响因素

众多，在不同的天气条件下，白烟出现的几率和 形式也不一样。上述影响因素中，可控因素是排 放烟气中绝对水含量和烟气的排放温度。因此，

图1 MGGH技术工业原理结构示意图2. 1.2 GGH 技术该技术是利用脱硫系统上游的热烟气加热 下游的净烟气，其原理与锅炉的回转式空气预热

减少甚至消除白烟现象可从控制烟气水含量和

改变烟气排烟温度两方面着手。器完全相同。在GGH的吸热侧将未脱硫的高温 原烟气在进入吸收塔前降温，一方面可以提高烟

2烟气脱白技术探讨烟气脱白技术有很多种，主要归为三大类： 湿烟气降温再升温技术、湿烟气直接降温技术和

气中SO2与脱硫吸收剂的反应速度，提高脱硫效 率;另一方面可降低对脱硫塔材质的要求。在

GGH的放热侧将脱硫后的净烟气升温至80 t 左右，再经烟囱排放至大气。此时烟气排放温度 高于亚硫酸或硫酸的露点温度，也高于腐蚀性极

直接除湿法。2.1湿烟气降温再升温技术在实际工程运行中，尚需考虑烟气温度降低 对烟气抬升高度的影响，因此为了保证烟气抬升 高度，可对降温后的烟气再进行加热。通过对降

强的氯化氢和氟化氢的露点温度（65 °C左右），从 而降低对下游烟道、烟囱和其他设备的腐蚀⑷。 同时烟气温度升高可提高污染物的抬升高度和

温后的烟气进行加热，使得烟气相对湿度远离饱 扩散程度，对脱白有一定的效果。但是该技术投 资和运行费用均较高，且有腐蚀、堵塞、泄漏等问

和湿度曲线，可实现彻底脱白。2.1. 1 MGGH 技术题，因此目前应用较少。MGGH热媒体气换热装置工艺原理为：利

用原烟气中的热量，在换热管内实施加热处理，

2.2湿烟气直接降温技术彻底消除白色烟羽的条件是保证烟气的排 放温度不高于大气环境温度，这样烟气中水蒸气 就不会冷凝，但是会造成很高的运行成本和投资

加热处理介质为热媒。将加热之后的热媒介质

循环到换热管内，加热净烟气，促使烟气能够快

26锅炉技术第50卷费用，因此大部分工程在实际应用中采取尽量降 凝变、长大，部分较大颗粒在凝变器中被拦截脱

低烟气温度的措施。除，剩余颗粒进入湿式电除尘器被进一步捕集， 从而实现烟气深度净化，见图4。2个系统的耦

2.2. 1湿烟气降温+电除雾器将脱硫后的湿烟气冷凝至露点温度以下使 水蒸气凝结析出，可有效降低烟气中的水含量。

合并非简单的技术叠加，在各自的工艺上需要进

行相应调整，如凝变器需要根据湿式电除尘器的

经过冷凝后的烟气再进入电除雾器进一步除去 性能结合烟气条件进行相变度的调整，湿式电除 尘器在加装凝变器后，由于进入收尘区域的烟气

烟气中的液滴，可有效脱白。湿烟气降温可分为

两类：（1）采用单级或多级间壁式换热器，以冷却 组成物质特性的变化，其极配形式也需进行调 水作为冷却介质，烟气显热及水蒸气凝结释放的

整，以满足颗粒物的高效捕集。凝变器由换热组

潜热通过换热器传递给冷却水，凝结水在换热器 件本体、循环水系统、冷却系统和补水系统组成。

表面凝结汇集至水回收装置中⑺，见图2；（2）烟 湿式电除尘器采用柔性立式结构形式，由壳体、 气-冷却水直接接触，冷却水与烟气直接接触对烟

导流装置、阴阳极系统、冲洗水系统和供排水系 气进行降温，可采用高效洗涤器、喷淋塔、填料塔 统等部分组成⑷。等设备，烟气显热、水蒸气潜热及凝结水一并转 移至冷却水中，见图3。间壁式换热器热阻较大， 但换热面积相对较小，且能够保证冷却水侧水质 稳定，实现烟气中冷凝水的分离。直接喷淋式效

果相对较好，但长时间运行过程中，烟气中粉尘、

酸、盐、重金属等成分会富集，需连续外排一部分 废水。脱硫后的 湿烟气图2采用换热器的冷却系统2. 2.3冷却吸收液由于烟气在脱硫塔内与吸收液进行换热，那

么，可以考虑预先降低吸收液的入塔温度，这样，

在脱硫塔中，通过和温度降低的吸收液充分混

合，出脱硫塔烟气的温度就会大幅下降。为了促 进烟气和吸收液热量的充分交换，可以在吸收液 入塔处加设自激装置以增强气液热交换。关于降低吸收液温度的具体方法，可以考虑

2种方法：一种方法是借助置于室外的冷却塔对

吸收液进行降温，这种方法简单易行，又不需增 加另外的能源消耗。由于冷却塔实际上是气（外

图3采用直接接触喷淋换热的冷却系统（以高效洗涤器为例）界大气）-水热交换，所以，吸收液的温度不可能 低于室外大气温度，这样，吸收塔出口处烟气的 2.2.2凝变湿电复合技术温度也必然高于室外温度，降温效果有限。另外 凝变湿电复合装置根据场地布置，烟气可采 一种方法是借助于制冷设备，吸收液温度就可以 用下进上出的形式，凝变器布置于湿式电除尘器

降得很低，但这样需要增加另外的能源消耗。具 收尘区域的前端，使烟气中的颗粒物在凝变器中

体采用哪种方法，要根据项目具体情况和要求来

第4期岳焕玲：湿法脱硫尾气脱白技术探讨27确定⑷。除湿方式，膜法具有很多突出的优点，除湿过程 连续进行、无腐蚀问题、无须阀门切换、无运动部 件、系统可靠性高、能耗小等。该方法工艺简单，

2.3直接除湿法2.3.1吸收法溶液吸收法基于蒸汽压差驱动水蒸气在溶 液与烟气之间的迁移，同时完成汽化潜热的释放

可靠性高，前景较好，但目前水回收潜力相对较 低，膜材料的选用、制备及可靠性仍有待研究，开 发适用于复杂烟气成分条件下的膜材料仍是该

和吸收，工艺包含除湿与再生两大环节。采用具

有吸湿性能的溶液作为除湿剂，如漠化锂、氯化 工艺的重点。锂、氯化钙、三甘醇等物质的水溶液，与烟气直接 接触实现水分的迁移，当吸湿溶液的水蒸气分压

3结语随着国家对环保要求的提高，烟气脱白越来 越受到环保部门的重视，全面实施烟气脱白势在 必行。目前烟气脱白技术方法主要归为三大类：

力低于烟气的水蒸气分压力时，烟气中的水分向

溶液迁移，即为除湿过程，反之则为溶液的再生 过程。由于溶液蒸汽压远低于烟气中的水蒸气 分压，与冷凝法相比，溶液吸收法能够回收更多 的水蒸气，使得出口烟气处于不饱和状态。该方

湿烟气降温再升温技术、湿烟气直接降温技术和

直接除湿法。湿烟气降温再升温技术首先对湿 烟气进行降温，以减少烟气中的含水量，然后再 对烟气进行加热升温，使得烟气相对湿度远离饱

法的除湿及热回收潜力较大，除湿效果优异，出

口烟气相对湿度低，有望彻底解决烟囱腐蚀、“白 烟”等问题，但需配备再生系统，并协调多个换热 工序，工艺流程较为复杂，研究该工艺的最佳流

和湿度曲线，可实现彻底脱白，但投资和运行费 用较高；湿烟气直接降温技术流程简单、运行费 用较低，可实现全年大部分时间脱白；直接除湿 法技术先进、效果较好，但目前仍处于研发阶段，

程与工程参数，进行中试及工程示范，将是该技 术的发展方向，此外，溶液的腐蚀问题也是该技

术需克服的难点之一⑷。有待于在工程实践上进一步验证。三类方法各 有利弊，在工程应用中应针对项目的具体情况选

2. 3. 2膜法膜科学技术已成功应用于分离、浓缩、提纯、 净化等工业生产过程中，膜法除湿近年来也得到

用合适的方法。越来越多的研究，其机理是利用膜两端的浓度差 及膜的选择透过性，实现水蒸气与氮气、氧气等

参考文献：[1] 郭静娟.燃煤电站烟囱排放有色烟羽现象研究□].华电技

术,2017,39(1):73-74.不凝气体的分离，然后采用冷凝的方式使水蒸气

液化。常规膜法除湿原理见图5。[2] 马双忱.邓悦，吴文龙，等.SCR脱硝过程中副产物的生成与

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图5膜法烟气除湿示意图学,2017.目前各行业膜材料种类较多，膜组件形式多 样，兼有较高的水蒸气选择性和透过性，但适用 于燃煤烟气除湿的膜材料仍匮乏。相比于其他

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技术研究[J].洁净煤技术,2017,23(5):105-109.28锅炉技术第50卷Discussion on \"White Smoke Removal\" of Flue Gas

From Wet Desulphurization SystemYUE Huanling(China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038,China)Abstract: After adding wet desulfurization for sulfur dioxide flue gas, the humidity of flue gas is increased and the phenomenon o£ white plume becomes obvious, which causes serious

visual pollution and acid corrosion. Therefore, it is necessary to consider eliminating white plume (shorter form： white smoke removal)・ Thermodynamic analysis shows that reducing

or even eliminating white plume can start from controlling the water content of flue gas and

changing the temperature of flue gas・ At present, there are mainly three kinds of flue gas

white smoke removal technologies: wet flue gas reheating technology after cooling, wet flue

gas direct cooling technology, and direct dehumidification technology・ The technology of wet flue gas reheating technology after cooling can make the relative humidity of flue gas far away from the saturated humidity by first cooling and then heating wet flue gas. And there are

mainly two technologies, MGGH and GGH. The direct cooling technology of wet flue gas

adopts the measures of lowering the temperature of flue gas as far as possible・ And there are

mainly three technologies： wet flue gas cooling + electric mist eliminator, condensation

humidity-electricity composite technology and cooling absorption liquid technology・ Direct

dehumidification technology is to remove moisture from flue gas directly and reduce humidity

of flue gas・ And there are mainly absorption technology and membrane technology. There are many flue gas white smoke removal technologies and each has its advantages and

disadvantages. In engineering application, one or more methods should be selected according

to the actual situation of the project・Key words： remove white smoke； wet desulphurization； white plume； flue gas heating

up； flue gas cooling声明作者向本刊所投稿件一经录用，则该论文的著作权使用权（包括并不仅限于印刷版、

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