燃煤机组烟气消白技术路线选择

燃煤电厂白色烟羽治理有多种方案,以某300MW机组为例,进行了系统的湿烟羽治理热力计算,分析了主要影响因素,并作了经济性分析。热力系统计算结果显示:在条件允许的情况下先降低脱硫前原烟气温度是一种有效降低净烟气温度和湿度的方法;降低烟气冷凝换热器的循环冷却水温是减少换热面积的最有效举措;增大循环冷却水量也是一种有效减小烟气冷凝器换热面积的方式。通过经济性分析发现,设备折旧和耗电费用在增加的生产成本中占比较大,机组利用小时数和水价是影响改造工程运行和维护费用的重要因素。对于常规机组而言,消白改造产生的单位发电成本增加值在2.5——4.5元/MW。
在湿法脱硫系统中，脱硫浆液和高温烟气直接接触，浆液中水分吸热汽化，使烟气含湿量增加、露点温度升高，大部分燃煤火电机组净烟气温度在45——55℃。饱和湿烟气直接从烟囱排放，当外界温度低于其露点温度，大量水蒸气凝结为小水滴，容易发生结露，由此产生“白烟”现象。与湿式冷却塔白烟不同，在产生“白烟”现象的同时，湿烟气还携带了氨逃逸产生的铵盐、SO3气溶胶、可溶性盐及微细颗粒物等污染物，对雾霾的产生有一定的贡献。2017年下半年以来，各地逐步出台了“深度减排”的环保方案，要求对白色烟羽进行治理，下文对不同治理工艺路线予以介绍和分析。
1 技术流派
烟气“消白”的目的主要为：(1)消除或减轻视觉污染;(2)减排污染物;(3)回收脱硫净烟气中所含水分。
白烟治理可分为3种技术流派：(1)净烟气直接再热;(2)冷凝除湿或其他除湿技术;(3)冷凝-再热。技术流派(1)只是减轻视觉污染，并没有减少污染物排放总量;技术流派(2)对污染物略有减排，并回收了烟气中水分，但减轻视觉污染效果有限;技术流派(3)效果兼顾了消除视觉污染和减排污染物的目的。
2 技术路线的选择
在技术路线选择上，需要综合考虑地方政策、机组现状和经济性，宜一机一策，首先要根据地方政策确定机组的改造目标，再根据机组具体边界条件选择合适的技术路线并确定主体改造内容，最后根据主体改造内容进行工程改造配套。
2.1 改造边界及方案
目前，上海、浙江、天津、河北、江苏等地对白色烟羽的政策要求基本是：直接再热，要求净烟气排放温度75℃ 甚至80℃ 以上;如采用降温冷凝方法，燃煤锅炉4——10月(简称非供暖期)烟温不高于48℃，烟气水体积分数(下称含湿量) 不高于11%; 11月至次年3月( 简称供暖期)烟温不高于45℃，含湿量不高于9.5%;鼓励利用回收余热或其他方式对烟气再加热。
以某300MW机组为例，对烟气消白治理方案进行分析。原烟气条件和设计目标参数如表1所示，除尘后烟气除温度和水蒸气含量外，其他成分绝对量不再发生变化。再热温度与净烟气温度和湿度等条件相关，烟气冷却器(用于冷却脱硫原烟气)与烟气再热器(用于加热净烟气)组成WGGH， 为保证消白效果相近，作如下定义：(1)大WGGH为无烟气冷凝器时，原烟气降温至110℃，回收热量加热脱硫后净烟气;(2)小WGGH为有烟气冷凝器时，原烟气降温至120℃，回收热量加热冷凝后净烟气。
根据已出台的地方政策，形成如下3种改造方案。
方案1：直接再热，将原烟气温度从135℃降至110℃，脱硫净烟气温度会相应降至48 ℃，再热器再将其加热至72 ℃;
方案2：直接冷凝，冷凝器(冷却脱硫净烟气，析出凝结水)将烟气温度直接降至47℃(非供暖期)或44℃(供暖期);
方案3：冷凝-再热，原烟气降至120℃，脱硫净烟气降至49℃，再将脱硫净烟气降至47℃(非供暖期)和44℃(供暖期)，然后将冷凝后净烟气加热至63℃(非供暖期)和58℃(供暖期)。考虑到有烟气冷凝时可以适当降低净烟气升温幅度，方案3兼顾了节能与环保的综合效益，是一种较好的技术路线。