浅谈湿烟羽形成机理及消散的技术
来源:用户上传
作者:
【摘要】排放的工业湿烟气由烟囱出口进入温度较低的空气中会形成湿烟羽，从而产生污染。学习了湿烟羽的形成机理和消散技术，结果表明，烟气降温再热、烟气直接加热和烟气直接降温等方法可以消散湿烟羽。
【关键词】 湿烟羽 消散 技术
在史上最严环保标准下，燃煤发电、垃圾发电、生物质发电、供热锅炉等行业排放的工业烟气都必须经过脱硝、除尘和脱硫等工序，当烟气中的氮氧化物、烟尘、二氧化硫等有毒有害物質的浓度降低到工业烟气排放标准值以下时，才被允许排放。
经过脱硫的湿烟气温度降至45℃-55℃，此时烟气中含有大量的水汽和雾滴，雾滴中溶解着大量的气态污染物，这些气态污染物随雾滴从烟囱中排放到大气中，通过扩散、失水和化合、分解等多种物理化学过程，被转化为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等细颗粒物，比表面积大，靠自重很难沉降，长期漂浮在空中，这些颗粒物几乎都是PM2.5甚至PM0.38，在气候条件具备情况下形成富集，最终形成——霾。与此同时排入大气中烟气温度降低，由于环境的饱和湿度较低，烟气中的水蒸汽凝结形成湿烟羽，对环境造成污染。通常情况下湿烟羽严重程度：冬季>秋季≈春季>夏季。冬季由于环境温度相对较低，更容易出现湿烟羽，夏天由于温度高，出现湿烟羽的几率大幅降低。
而湿烟羽具体是怎样形成又怎样能消散呢？
假定湿烟气在烟囱出口的状态点为A，环境中空气的状态点为E湿烟气和环境中空气的含湿量均小于相应温度下的饱和含湿量，也就是湿烟气与环境中空气的相对含湿量均小于100%，皆处于未饱和状态。在湿烟气由烟囱排出与环境中空气混合的过程中，湿烟气的状态点开始沿AB线变化，达到B点后湿烟气变为饱和状态。饱和湿烟气与环境中空气混合过程中湿烟气的状态点沿着饱和曲线BCD变化，随着湿烟气温度的降低，饱和湿烟气的绝对含水量降低，湿烟气中过饱和的水蒸气凝结成液态小水滴，小水滴对光线产生折射、散射作用，从而使烟囱出口的烟羽呈现白色或者灰色，即形成湿烟羽。当饱和湿烟气的状态点达到D点后，湿烟气与环境中空气的混合过程沿着曲线变化，湿烟气变为非饱和状态，湿烟气中不再有小液滴凝结、析出。
同时湿烟羽中的小液滴开始蒸发，因此湿烟羽逐渐消失。
如果湿烟气的初始状态点A与环境空气状态点E的连线ABDE与饱和曲线不相交，即湿烟气与环境中空气混合过程中湿烟气始终不会变为饱和状态，湿烟气中的水蒸气也不会凝结、析出，这样湿烟气由烟囱排出后便不会形成湿烟羽。
由湿烟羽的形成和消散机理分析可知，如果要消除湿烟羽，就要改变湿烟气从烟囱排出时的初始状态点，使湿烟气与环境中空气融合过程中始终不变为饱和状态，那么湿烟气中的水蒸气就不会凝结、析出。
有3种技术可以让湿烟气与环境中空气融合过程中始终不变为饱和状态。①烟气直接加热：烟气直接加热可以使湿烟气的状态点由A变为B，湿烟气由状态点B变为环境中空气状态点C的过程中不会变为饱和状态，不会形成湿烟羽;②烟气降温再热：降温可以减少湿烟气的绝对含湿量，烟气再热可以降低湿烟气的相对含湿量，降温再热可以将湿烟气的状态点由A变为E，湿烟气由状态点E变为环境空气状态点C的过程中不会变为饱和状态，不会形成湿烟羽;③烟气直接降温：烟气直接降温将湿烟气的状态点由A变为F，湿烟气由状态点F变为环境空气状态点C的过程中不会变为饱和状态，不会形成湿烟羽。
在此简略介绍一下方法二的工艺。
首先对烟气进行温度降温，将冷却器放在风机之后、脱硫塔之前的烟道中，将烟气降温至适宜湿法脱硫的温度，并且用软水吸收烟气热量，用于脱硫后烟气再热升温之用。冷凝器放置于脱硫塔后，利用冷却水，对烟气中饱和蒸汽进行冷凝，使得烟气中水蒸气冷凝析出，并将烟气中烟尘、颗粒凝结聚合，沿垂直换热表面向下流动，起到液膜除尘作用，从而降低烟气中烟尘含量、烟气含水量，最终达到消除湿烟羽的目的。烟气再热器置于冷凝器后，为了提高排烟温度，利用之前冷却器产生的热水对冷凝后的烟气进行再加热，降温后的媒介水再经过热循环泵送至烟气冷却器中，使脱硫后烟气再热器的媒介与脱硫原烟气冷却器的媒介形成闭式循环。
由于烟气温度较低，管壁温度低于露点，容易造成腐蚀，在材料选择上要充分考虑材质的耐酸腐蚀性。
对烟气进行脱白不仅可以消除雾霾，消除视觉污染，还有以下优点。
节能：吸收利用大量水蒸汽凝结放出的热量，这些热量可以用于采暖、加热矿粉、煤粉等，具有相当显著的节能效果。
节水：水分随烟气排入大气形成霾，回收回来就是资源，特别对于西部缺水企业，回收蒸汽水更有意义。大气水分是我国不可忽视的非常规水资源。
处理利用废水：采用烟气脱白后，阻止了烟气中污染物从水中向大气中的转移，利用烟道气余热和残氧热解热氧化、无害化消解废水中COD有机成分、吸收稀释氨氮，用喷雾蒸发浓缩、干燥去除溶解盐，可以大幅度减少废水处理投资，特别是降低处理成本。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-15027144.htm
