燃煤電站有色煙羽現(xiàn)象

為降低煙氣排放污染物對(duì)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(shí)，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(jué)污染，給周邊生活的群眾帶來(lái)了較多顧慮，更給電廠環(huán)保工作帶來(lái)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(huì)呈現(xiàn)藍(lán)煙或黃煙，是因?yàn)槊涸谌紵^(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)，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(guò)71．4mg/m3時(shí)，會(huì)出現(xiàn)可見(jiàn)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(zhǎng)度也越長(zhǎng);同時(shí)，硫酸氣溶膠會(huì)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(shí)，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(shí)，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(shí)，易造成污染物的積累;太陽(yáng)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(huì)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(jiàn)光的波長(zhǎng)接近，屬于瑞利散射，瑞利散射的特點(diǎn)是散射光的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比，因此短波的藍(lán)色光線散射要比長(zhǎng)波的紅色光線強(qiáng)許多，使得陽(yáng)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(tái)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(jì)數(shù)據(jù)

圖 1臺(tái)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(shí)會(huì)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(guò)35mg/m圖13臺(tái)機(jī)組煙囪排放煙羽情況時(shí)，就會(huì)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(guò)量噴氨時(shí)，NH3，H2O與SO3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會(huì)生成極細(xì)的亞微米級(jí)(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(shí)，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(gè)綜合治理的過(guò)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(shí)，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(diǎn)以及灰硫比，通常當(dāng)灰硫比超過(guò)100時(shí)，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(jí)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(lái)的亞微米級(jí)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(huì)大幅下降，正常運(yùn)行工況下產(chǎn)有色煙羽現(xiàn)象也會(huì)得到大幅減輕。

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