烟气消白的方法及方案分析

目前国内绝大多数钢铁、焦化、化工行业的烟气在排放前大都进行了喷淋或湿法脱硫,温度降至45℃-55℃此时的烟气通常是饱和湿烟气烟气中含有大量水蒸汽水蒸汽中含有较多的溶解性盐、SO3、凝胶粉尘、微尘等(都是雾霾的主要成分)。如果烟气由烟囱直接排出进入温度较低的环境空气中由于环境空气的饱和湿度比较低在烟气温度降低过程中烟气中的水蒸汽会凝结形成湿烟羽。对于烟气消白首先我们要明确一个观念烟气消白消除的不是视觉上的污染,而是比较彻底的消除烟气中的氮氧化物硫化物各种烟尘颗粒物气溶胶各种结晶盐颗粒物质。这才是环保烟气消白所真正面临的困难。消白的说法是不准确的应该叫有色烟羽治理。很多地方说的脱除过饱和蒸汽水这就有些不够严谨了。

假定湿烟气在烟囱出口的状态点为A环境空气的状态点为E, 湿烟气与环境空气的相对含湿量均小于100%处于未饱和状态。湿烟气由烟囱排出与环境空气混合过程中湿烟气的状态点开始沿线变化达到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湿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点后湿烟气与环境空气的混合过程沿着撕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湿烟羽逐渐消失。


烟羽消除的方法

①烟气直接加热可以使湿烟气的状态点由A变为B湿烟气的相对含湿量降低湿烟气由状态点B变为环境空气状态点F的过程中不会变为饱和状态不会形成湿烟羽;




从图中我们可以看出:随着环境温度升高升温幅度呈指数关系急剧减小;随着环境相对湿度增大升温幅度也增大。

比如当环境湿度40%脱硫后烟气温度为50℃时环境温度为10℃时需要升温35℃也就是要将烟气升温到85℃但当环境温度为5℃时就需要升温60℃也就是要将烟气升温到110℃当环境温度为0℃时直接加热已经无法进行消白了。

②降温再热可以将湿烟气的状态点由A到C再到D可以减少湿烟气的绝对含湿量并降低湿烟气的相对含湿量再变为环境空气状态点F的过程中不会变为饱和状态不会形成湿烟羽;

从图中我们可以看出:随着环境温度升高降温幅度呈线性关系减小;随着环境相对湿度增大降温幅度增大。

比如当环境湿度40%脱硫后烟气温度为50℃时环境温度为10℃时需要降温24℃也就是要将烟气降温到26℃但当环境温度为5℃时就需要降温30℃,也就是要将烟气降温到20℃当环境温度为0℃时通过直接降温进行消白难度非常大了。

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E湿烟气由状态点E变为环境空气状态点F的过程中不会变为饱和状态不会形成湿烟羽。

从图中我们可以看出:随着降温幅度加大升温幅度呈指数关系急剧减小表明降温可以大幅度减小升温幅度减小湿烟羽消散难度;随着环境温度减小升温幅度增大。

比如当环境湿度40%脱硫后烟气温度为50℃时环境温度为5℃时先降温15℃也就是将烟气降温到35℃然后将烟气升温到50℃就可以实现消白;如果先降温20℃也就是将烟气降温到30℃然后将烟气升温到40℃就可以了;如果环境温度为零下5℃时先降温20℃也就是将烟气降温到30℃然后将烟气升温到60℃也就可以实现消白。

所以降温幅度越大升温难度越小运行中耗能越少。

现在企业消白一般都是采用这种方式先对烟气进行降温冷凝(间接换热降温或冷源热换热降温)再对烟气进行加热(蒸汽加热、电加热、热泵、热二次风)。

优点:

1、技术成熟容易操作使用范围较广;

2、有效降低烟气中的绝对含湿量能够真正消除部分有害的物质 ;

缺点:

1、设备造价成本较高易出现腐蚀现象 ;

2、能耗和运行费用较高。

3、换热效率低 。


有效的消白方法

该消白方案也是采用先对烟气进行降温冷凝再对烟气进行加热这种方法但过程却完全不同此方案是采用直接喷淋换热的方式进行降温冷凝而加热则是利用热烟气进行循环换热。

直接喷淋除湿脱白为基---符合中国国情的唯一可行途径既然直接喷淋除湿脱白为基础是符合中国国情的唯一可行途径那为什么别的公司却不采用直接喷淋除湿脱白呢?

直接喷淋除湿换热降温会产生大量的水雾

如果不能将这大量的水雾处理好那将使降温的效果大打折扣同时也会影响后期的加热消白效率。



消白方案流程

第一步:将脱硫后烟气接入除雾设施去除烟气中的水雾和烟尘。

第二步:将除雾后烟气接入初步水洗喷淋层去除烟气中的剩余的SO2、NOX和烟尘等有害物质同时对烟气进行初步降温喷淋水可以循环利用酸度达到一定程度后可以引入脱硫池作添加水使用不新增废水。

第三步:采用两层喷淋冷凝和两层水汽分离装置对烟气进一步降温喷淋水可以用降温泵降温也可以不用此步重在降温同时降低绝对含湿量。(如果烟气量小或含尘量低可以只用一层)

第四步:将降温后烟气接入高效除雾层因为通过降温后的烟气含湿量较高处于过饱和状态要去除烟气中的多余水汽。

第五步:将除雾烟气接入超净设施进一步去除烟气中的水雾和烟尘等有害物质烟尘含量将小于5mg/m3。

第六步:将烟气接入换热装置对烟气进行加热以降低相对含湿量。(这里可以将烟气加热到70——80 ℃ )

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