1、濕煙羽的概述

目前國內絕大多數鋼鐵、焦化、化工行業的煙氣在排放前大都進行了噴淋或濕法脫硫,溫度降至45℃-55℃,此時的煙氣通常是飽和濕煙氣,煙氣中含有大量水蒸汽,水蒸汽中含有較多的溶解性鹽、SO3、凝膠粉塵、微塵等(都是霧霾的主要成分)。如果煙氣由煙囪直接排出,進入溫度較低的環境空氣中,由于環境空氣的飽和濕度比較低,在煙氣溫度降低過程中,煙氣中的水蒸汽會凝結形成濕煙羽。

2、煙氣消白的目的

對于煙氣消白,首先我們要明確一個觀念,煙氣消白消除的不是視覺上的污染,而是比較徹底的消除煙氣中的氮氧化物,硫化物,各種煙塵顆粒物,氣溶膠,各種結晶鹽顆粒物質。這才是環保煙氣消白所真正面臨的困難。消白的說法是不準確的,應該叫有色煙羽治理。很多地方說的脫除過飽和蒸汽水,這就有些不夠嚴謹了。

3、煙羽的形成與消散

假定濕煙氣在煙囪出口的狀態點為A,環境空氣的狀態點為E, 濕煙氣與環境空氣的相對含濕量均小于100%,處于未飽和狀態。濕煙氣由煙囪排出與環境空氣混合過程中,濕煙氣的狀態點開始沿線變化,達到B點后濕煙氣變為飽和狀態。飽和濕煙氣與環境空氣混合過程中濕煙氣的狀態點沿著飽和曲線BCD變化,隨著濕煙氣溫度的降低,飽和濕煙氣的絕對含濕量降低,濕煙氣中過飽和的水蒸氣凝結成液態小水滴,小水滴對光線產生折射、散射作用,從而使煙囪出口的煙羽呈現白色或者灰色,形成濕煙羽。當飽和濕煙氣的狀態點達到D點后,濕煙氣與環境空氣的混合過程沿著撕線變化,濕煙氣變為非飽和狀態,濕煙氣中不再有小液滴凝結、析出,同時濕煙羽中的小液滴開始蒸發,濕煙羽逐漸消失。

4、煙羽消除的方法

①煙氣直接加熱可以使濕煙氣的狀態點由A變為B,濕煙氣的相對含濕量降低,濕煙氣由狀態點B變為環境空氣狀態點F的過程中不會變為飽和狀態,不會形成濕煙羽;

從圖中我們可以看出:隨著環境溫度升高,升溫幅度呈指數關系急劇減小;隨著環境相對濕度增大,升溫幅度也增大。

比如當環境濕度40%,脫硫后煙氣溫度為50℃時,環境溫度為10℃時需要升溫35℃,也就是要將煙氣升溫到85℃,但當環境溫度為5℃時就需要升溫60℃,也就是要將煙氣升溫到110℃,當環境溫度為0℃時直接加熱已經無法進行消白了。

②降溫再熱可以將濕煙氣的狀態點由A到C再到D,可以減少濕煙氣的絕對含濕量并降低濕煙氣的相對含濕量,再變為環境空氣狀態點F的過程中不會變為飽和狀態,不會形成濕煙羽;

從圖中我們可以看出:隨著環境溫度升高,降溫幅度呈線性關系減小;隨著環境相對濕度增大,降溫幅度增大。

比如當環境濕度40%,脫硫后煙氣溫度為50℃時,環境溫度為10℃時需要降溫24℃,也就是要將煙氣降溫到26℃,但當環境溫度為5℃時就需要降溫30℃,也就是要將煙氣降溫到20℃,當環境溫度為0℃時通過直接降溫進行消白難度非常大了。

③煙氣直接降溫:煙氣直接降溫將濕煙氣的狀態點由A變為E,濕煙氣由狀態點E變為環境空氣狀態點F的過程中不會變為飽和狀態,不會形成濕煙羽。

從圖中我們可以看出:隨著降溫幅度加大,升溫幅度呈指數關系急劇減小,表明降溫可以大幅度減小升溫幅度,減小濕煙羽消散難度;隨著環境溫度減小,升溫幅度增大。

比如當環境濕度40%,脫硫后煙氣溫度為50℃時,環境溫度為5℃時先降溫15℃,也就是將煙氣降溫到35℃,然后將煙氣升溫到50℃就可以實現消白;如果先降溫20℃,也就是將煙氣降溫到30℃,然后將煙氣升溫到40℃就可以了;如果環境溫度為零下5℃時先降溫20℃,也就是將煙氣降溫到30℃,然后將煙氣升溫到60℃也就可以實現消白。

所以降溫幅度越大,升溫難度越小,運行中耗能越少。

現在企業消白一般都是采用這種方式,先對煙氣進行降溫冷凝(間接換熱降溫或冷源熱換熱降溫),再對煙氣進行加熱(蒸汽加熱、電加熱、熱泵、熱二次風)。

1、技術成熟,容易操作,使用范圍較廣;

2、有效降低煙氣中的絕對含濕量,能夠真正消除部分有害的物質  ;

1、設備造價成本較高,易出現腐蝕現象  ;

2、能耗和運行費用較高。

3、換熱效率低  。

5、有效的消白方法

該消白方案也是采用先對煙氣進行降溫冷凝,再對煙氣進行加熱這種方法,但過程卻完全不同,此方案是采用直接噴淋換熱的方式進行降溫冷凝,而加熱則是利用熱煙氣進行循環換熱。

直接噴淋除濕脫白為基---符合中國國情的唯一可行途徑既然直接噴淋除濕脫白為基礎是符合中國國情的唯一可行途徑,那為什么別的公司卻不采用直接噴淋除濕脫白呢?

直接噴淋除濕換熱降溫會產生大量的水霧

如果不能將這大量的水霧處理好,那將使降溫的效果大打折扣,同時也會影響后期的加熱消白效率。

6、消白方案流程

第一步:將脫硫后煙氣接入除霧設施,去除煙氣中的水霧和煙塵。

第二步:將除霧后煙氣接入初步水洗噴淋層,去除煙氣中的剩余的SO2、NOX和煙塵等有害物質,同時對煙氣進行初步降溫,噴淋水可以循環利用,酸度達到一定程度后可以引入脫硫池作添加水使用,不新增廢水。

第三步:采用兩層噴淋冷凝和兩層水汽分離裝置對煙氣進一步降溫,噴淋水可以用降溫泵降溫,也可以不用,此步重在降溫,同時降低絕對含濕量。(如果煙氣量小或含塵量低可以只用一層)

第四步:將降溫后煙氣接入高效除霧層,因為通過降溫后的煙氣含濕量較高,處于過飽和狀態,要去除煙氣中的多余水汽。

第五步:將除霧煙氣接入超凈設施,進一步去除煙氣中的水霧和煙塵等有害物質,煙塵含量將小于5mg/m3。

第六步:將煙氣接入換熱裝置,對煙氣進行加熱,以降低相對含濕量。(這里可以將煙氣加熱到70——80 ℃  )

7、消白方案特別說明

(1)此工藝流程中有七項是山東旭富環保科技有限公司的專利技術。

(2)此工藝流程運行能耗低,除了冬季較冷天氣外可以不用換熱裝置,而且換熱裝置只是用熱煙氣與冷煙氣進行換熱,不需要其它熱源。其它運行裝置也只是3臺水泵產生能耗。

(3)此工藝流程中不再產生額外廢水。

(4)安裝此工藝設施后無需再安裝濕電除塵。

8、消白方案換熱圖解

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