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干货丨有色烟羽(白色、蓝色、黄色、灰色)和石膏雨 如何产生?如何消除?

2017年09月04日作者:来源:北极星环保网

  继上海之后,浙江省也将燃煤锅炉消除“有色烟羽”写入地方环保标准。8月28日,浙江省环保厅发布了浙江省强制性地方环境保护标准《燃煤电厂大气污染物排放标准》。标准要求:位于城市主城区及环境空气敏感区的燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象。

  燃煤电厂烟气经烟囱排入大气,因天空背景色和天空光照、观察角度等原因,视觉上通常为白色、灰色、蓝色等。这些有色烟羽及石膏雨的形成原因是什么,是否需要消除,如何消除?下面一起了解一下。

  (一) “ 白色烟羽 ”

  1. “白色烟羽”的成因

  我国大部分烟气脱硫采用湿法脱硫工艺,尤其是石灰石-石膏法工艺。这种工艺可以使烟温降低到 45-55℃,这些低温饱和湿烟气,直接经烟囱进入大气环境,遇冷凝结成微小液滴,产生“白色烟羽”,俗称“大白烟”、“白龙”。

  虽然单纯的白色烟羽对环境质量没有直接的影响,但会对周围居民生活造成困扰。环保局也经常会受到类似的投诉。因此许多配备湿法烟气脱硫装置的企业、把消除“白色烟羽”作为超低排放改造的重要内容之一。国电环境保护研究院调研了全国火电厂95座,涉及235台机组,在所有调研的122根烟囱中,有107根出现湿烟羽,占88%,未出现湿烟羽的电厂多采用半干法脱硫、烟气加热技术或“烟塔合一”技术。95个电厂有17个电厂被周边居民投诉,仅有2个电厂当地政府提出要求。

  2. “白色烟羽”的影响因素

  湿法脱硫过程中,脱硫浆液与高温烟气接触,一方面水分蒸发、增加烟气含湿量,另一方面,烟气温度降低,烟气携带水蒸气的能力降低。烟气达到饱和状态后,会携带部分小液滴。携带小液滴的饱和湿烟气经过除雾器除去部分液滴后排入大气,由于环境温度比烟气温度低,饱和湿烟气中的水分凝结小液滴、形成白色烟羽。环境温度越低、环境湿度越大、白色烟羽越长。

  3. “白色烟羽”治理措施

  将脱硫后的 45-55℃烟气加温到 70-80℃,可以消除白色烟羽。加热温度,与环境温度、环境湿度、脱硫出口湿烟气温度有关。

  50℃的湿烟气、在 10℃的环境下、加热到 71.4℃;

  50℃的湿烟气、在 5℃的环境下、加热到 86.2℃;

  45℃的湿烟气、在 10℃的环境下、加热到 57.9℃;

  55℃的湿烟气、在 10℃的环境下、加热到 87.9℃。

  可见,在环境温度相同情况下,低温湿烟气只需要加热到较低的温度,就能消除白色烟羽。按照这个规律,可以采用“先冷凝再加热”的方法:即用凝结水先对脱硫后的湿烟气降温、再用管式气时,回收了大量凝结水,由于冷凝后的湿烟气需要加热的温度降低,减少了能耗(水析出后湿烟气的定压比热降低)。

  采用湿法脱硫工艺的燃煤机组烟囱出口容易形成“白色烟羽”,直接加热法虽然能够消除“白色烟羽”,但会增加机组的运营能耗。采用“先冷凝再加热的工艺”,是治理白色烟羽的有效节能措施。

  典型的治理白色烟羽的技术路线和案例(表)

 

 

 

  (数据来源:国电环保研究院)

  (二) “ 蓝色烟羽 ”

  烟气经过湿法脱硫处理后,烟囱排出的白色水雾消散后,有时会拖一条长长的蓝色烟羽。这种情况不仅发生在燃煤电厂、钢铁企业的烧结机烟气脱硫装置后,在焦炉煤气尾气治理、砖瓦企业烟气脱硫除尘后,都有这种现象的发生。

  一些用高硫煤矸石作原料或是使用高硫煤作燃料的砖瓦企业,会排出一种混浊程度很高的蓝烟,黄烟,或者是与干燥室内的潮气混合而成的蓝白色或灰白色的混浊烟雾。

  这个混浊的烟雾,视觉污染严重。虽然经过了脱硫除尘器,各项排放指标都达到了新标准的要求,但这个视觉污染给人的感觉实在是太差。加上现在环保形势的压力,不仅环保部门不认可,附近的老百姓也不认可。

  “蓝烟”的形成原因,主要因为烟羽中SO3气溶胶、NH3气溶胶在光照条件下反射引起。SO3、NH3的排放成为影响烟羽颜色和不透明度最主要的因素。在大多数情况下,当烟气中硫酸气溶胶、NH3气溶胶的浓度超过10-20ppm时,会出现可见的蓝烟烟羽,而且硫酸气溶胶、NH3气溶胶的浓度越高,烟羽的颜色越浓、烟羽的长度也越长,严重时甚至可以落地。同时尾迹的问题还与当时的气相条件相关,在阴天和在晴天所看到的“蓝烟”程度是不一样的。消除“蓝烟”,关键是减少SO3、NH3在排放烟气中的浓度。

  (三)“ 石膏雨 ”

  当前的湿法烟气脱硫装置普遍不采用 GGH,烟气排放温度过低、降低了烟气排放的提升能力。烟囱排放的烟气在大气中不能完全扩散、雾滴颗粒发生聚集、并在烟囱周围降落、形成难以清除的白色固体,即“石膏雨”。

  可通过电除尘器配烟气余热利用系统,在烟囱入口设置净烟气换热器( MGGH) ,将烟气烟囱入口烟温加热到80 ℃以上,有效避免了烟气在烟囱上升阶段冷凝液的形成,从而达到消除“石膏雨”。

  (四)“ 灰色烟羽 ”

  对于一些环保数据达标的电厂,有时烟囱冒的烟依然会呈现黑灰色。

  2017年8月26日,华润温州电厂被居民举报排放“黑烟”,苍南县环保局立即前往现场调查。沿途观察该电厂的烟囱排出烟气,随着距离变化烟气颜色也在变化,在距离该公司2-5公里处,部分烟气呈最深的灰黑色,在到达1公里之内时,烟气呈纯白色。

  到达电厂之后,在线监控显示: 1号机、2号机排放浓度分别为烟尘:1.63mg/m3、1.92mg/m3,二氧化硫:24.84mg/m3、10.49mg/m3,氮氧化物:25.53mg/m3、41.58mg/m3,均远低于国家排放标准。据中国环境监测总站于2017年2月、6月、8月对该厂在线监控进行比对监测,在线监控数据与实际相符。浙江省环境监测中心2017年1月、6月的监督性监测结果也符合标准。

  那么为什么会出现灰色烟羽呢?苍南县环保局给出解读:

  人眼之所以能看到东西,是因为光线在照射到物体表面,发生反射,反射后的光源进入人眼被视网膜识别成像。而在环境光线较暗的情况下,所能反射的光源较少,人眼接受到的光源亦较少,人眼看物体会感觉发黑、发暗。而电厂排放的“白烟”实则为水蒸气,之所以人为视觉上感觉“发暗、发黑”,实际为光线较暗的情况下,烟囱烟气所能折射出来进入人眼的光源较少,特别是在阴雨天气和傍晚时分。

  (文章数据来源:浙江省环保厅、国电环保研究院、苍南县环保局、至清时光等)


编辑:治废专家03

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