燃煤電站有色煙羽現(xiàn)象

為降低煙氣排放污染物對環(huán)境的污染，燃煤電站先后建設(shè)脫硫、除塵、脫硝、脫汞等環(huán)保設(shè)施。但在安裝環(huán)保設(shè)施，尤其是加裝脫硝裝置、電除塵器改為高效電源、拆除脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器(GGH)或燃燒高硫煤時，煙囪排煙出現(xiàn)了不同程度的有色煙羽，造成嚴(yán)重的視覺污染，給周邊生活的群眾帶來了較多顧慮，更給電廠環(huán)保工作帶來一定的壓力。

燃煤電站有色煙羽產(chǎn)生機(jī)制

脫硫后的煙氣之所以會呈現(xiàn)藍(lán)煙或黃煙，是因為煤在燃燒過程中產(chǎn)生了較多的SO2，SO3和NOx等污染物，與水分及細(xì)微的煙塵顆粒物凝聚成一種粒徑與藍(lán)光、黃光波長相當(dāng)?shù)臍馊苣z細(xì)顆粒物，被與其光波相當(dāng)?shù)募?xì)顆粒所散射。煙羽拖尾越長，意味著細(xì)顆粒質(zhì)量濃度越高。煙羽的色度主要受煙氣中可凝結(jié)物和亞微米顆粒質(zhì)量濃度的影響。有色煙羽的產(chǎn)生應(yīng)具備污染物條件和氣象條件。

2．1污染物條件

大多數(shù)情況下，濕法脫硫后煙氣中存在SO3，形成的硫酸氣溶膠的質(zhì)量濃度超過71．4mg/m3時，會出現(xiàn)可見的藍(lán)色煙羽，硫酸氣溶膠的質(zhì)量濃度越高，煙羽顏色越濃、長度也越長;同時，硫酸氣溶膠會在大氣中形成細(xì)顆粒物(PM2．5)，導(dǎo)致霧霾加重。

當(dāng)煙氣中存在大量的NO2時，NO2在光照條件下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，造成O3的累積，O3本身呈現(xiàn)藍(lán)色，且具有強(qiáng)氧化性，將煙氣中的SO2氧化為SO3，導(dǎo)致硫酸氣溶膠的生成;同時，煙氣中NO2與H2O發(fā)生反應(yīng)，生成硝酸氣溶膠。

2．2氣象條件

氣象條件也是造成燃煤電站有色煙羽現(xiàn)象的主要條件之一。當(dāng)污染物所在大氣區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、風(fēng)速較低、大氣擴(kuò)散性能較差時，易造成污染物的積累;太陽輻射強(qiáng)度大，引發(fā)O3產(chǎn)生率高，且存在逆溫現(xiàn)象，就會導(dǎo)致煙囪排放有色煙羽。

煙氣中產(chǎn)生有色煙羽現(xiàn)象的氣溶膠的粒徑非常小，易產(chǎn)生光線散射。顆粒的尺寸和可見光的波長接近，屬于瑞利散射，瑞利散射的特點是散射光的強(qiáng)度與波長的四次方成反比，因此短波的藍(lán)色光線散射要比長波的紅色光線強(qiáng)許多，使得陽光照射的反射側(cè)的煙羽呈現(xiàn)藍(lán)色，而在煙羽的另一側(cè)(透射側(cè))呈現(xiàn)黃褐色。

有色煙羽產(chǎn)生原因分析

3．1燃燒高硫煤

從表1和圖1可以看出，#1機(jī)組煙氣中SO2質(zhì)量濃度最高，煙囪排放的SO2質(zhì)量濃度最高，藍(lán)煙現(xiàn)象最為明顯;#2機(jī)組煙氣中SO2質(zhì)量濃度次之，藍(lán)煙現(xiàn)象居中;#3機(jī)組煙氣中SO2質(zhì)量濃度最低，藍(lán)煙現(xiàn)象較其他兩臺機(jī)組輕:所以，煙氣中SO2質(zhì)量濃度越高(即燃煤含硫量越高)，煙囪排放煙羽顏色越明顯。

表1不同機(jī)組污染物統(tǒng)計數(shù)據(jù)

圖 1臺機(jī)組煙囪排放煙羽情況

3．2脫硝裝置催化劑與電除塵放電影響

火電機(jī)組SCＲ脫硝催化劑V2O5/TiO2在催化還原NOx的同時會使一部分SO2氧化生成SO3，電除塵器放電使一部分SO2氧化生成SO3，提高了煙氣中SO3(包括H2SO4)的生成量和排放量。當(dāng)煙囪出口SO3(包括H2SO4)排放質(zhì)量濃度超過35mg/m圖13臺機(jī)組煙囪排放煙羽情況時，就會出現(xiàn)明顯的藍(lán)色或黃色煙羽。

機(jī)組脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中過量噴氨時，NH3，H2O與SO3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會生成極細(xì)的亞微米級(NH4)2SO4，極易造成有色煙羽現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3．3煙氣換熱器(GGH)拆除

GGH拆除后，煙氣含濕量增加，水分的存在加強(qiáng)了SO3氣溶膠的凝結(jié)，細(xì)微顆粒物質(zhì)量濃度增加，導(dǎo)致有色煙羽現(xiàn)象加劇。

3．4氣象條件

每年11，12，1，2月光照強(qiáng)度弱，有色煙羽現(xiàn)象較為緩和;夏、秋季光照較強(qiáng)時，煙氣擴(kuò)散能力弱，有色煙羽現(xiàn)象明顯。

解決措施

消除有色煙羽是一個綜合治理的過程，應(yīng)從以下方面著手:(1)控制煙氣SO3的生成及排放，降低其排放水平(SO3質(zhì)量濃度低于35．7mg/m3)，控制NOx的排放并合理噴氨;(2)去除亞微米顆粒和酸霧，減少酸性氣溶膠的產(chǎn)生。

4．1噴堿性物質(zhì)

向爐膛內(nèi)、選擇性催化還原(SCＲ)裝置后或空氣預(yù)熱器前噴入氧化鈣、氧化鎂等堿性吸收劑，降低煙氣中SO3的質(zhì)量濃度，消除煙囪有色煙羽現(xiàn)象。堿性物質(zhì)不同噴射位置如圖2所示。

圖2堿性物質(zhì)不同噴射位置

4．2采用新型脫硝催化劑

采用調(diào)整釩、鎢等元素配比的新型催化劑，在保證脫硝效果的同時，減低SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率。

4．3混煤摻燒

采取煤質(zhì)混燒的措施，降低燃煤硫分，減少煙氣中SO2質(zhì)量濃度，進(jìn)而降低SO2/SO3轉(zhuǎn)化率。

4．4加裝低低溫省煤器

在一般的電除塵設(shè)備前加裝換熱裝置，煙溫可降至80～95℃，使煙氣中的SO3凝結(jié)并吸附在煙塵顆粒上。SO3的吸附起到飛灰調(diào)質(zhì)作用，飛灰比電阻降低，除塵器效率提高。除塵器效率取決于煙氣中的酸露點以及灰硫比，通常當(dāng)灰硫比超過100時，SO3在低低溫省煤器中的去除率可達(dá)95%以上。

4．5采用濕式靜電除塵器

濕式靜電除塵器(WESP)的濕環(huán)境、低電阻率和高輸入電壓特性使得其能有效地收集亞微米級顆粒物和酸霧。WESP可布置在脫硫吸收塔內(nèi)，也可布置在煙道內(nèi)，收集從脫硫塔逃逸出來的亞微米級顆粒物和硫酸霧滴，SO3的脫除率可達(dá)95%。

結(jié)論

有色煙羽的產(chǎn)生與煙囪排放口SO2、SO3、NOx、NH3(銨鹽)、細(xì)顆粒物以及氣溶膠等污染物關(guān)系密切，結(jié)合燃煤電站正在進(jìn)行的超低排放改造進(jìn)行調(diào)整，上述氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度將會大幅下降，正常運(yùn)行工況下產(chǎn)有色煙羽現(xiàn)象也會得到大幅減輕。

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