蘇吉春，畢志虎 (石家莊市新星化炭有限公司，河北 石家莊 050100)

關(guān)鍵字：炭黑生產(chǎn)、濕法脫硫、消除白色煙羽

1? 前? 言

隨著國(guó)家環(huán)保政策的趨緊，地方政府的環(huán)保 工作壓力傳導(dǎo)，導(dǎo)致企業(yè)的環(huán)保運(yùn)行壓力與日俱 增，消除濕法脫硫出口煙氣的白色煙羽逐漸提上 工作日程，我公司近期完成了脫硫塔出口煙氣消 除白色煙羽的技術(shù)改造工作，本文就炭黑生產(chǎn)濕 法脫硫煙氣消除白色煙羽的工藝技術(shù)的選擇、應(yīng) 用進(jìn)行探討，拋磚引玉。請(qǐng)各位同行、專家斧正。 在這里特別感謝北京國(guó)能中電李永旺博士提供的 消除白色煙羽計(jì)算圖表。

2? 炭黑生產(chǎn)白色煙羽的生成及特點(diǎn)

廣義上白色煙羽的形成是排出的飽和濕煙氣 與溫度較低的環(huán)境空氣接觸，在煙氣降溫過(guò)程中， 煙氣中所含水蒸氣過(guò)飽和凝結(jié)，凝結(jié)水滴對(duì)光線 產(chǎn)生折射、散射，從而呈現(xiàn)出白色濕煙羽。

濕法脫硫的排出口煙氣處于濕飽和狀態(tài)，溫度 越高含濕量越大(表1)，在空氣中擴(kuò)散越困難，形 成的白色煙羽拖尾越長(zhǎng)(圖1)，煙囪周圍空氣相對(duì) 濕度越大濕煙羽中水分難以及時(shí)散開(kāi)(圖2)，環(huán)境 溫度越低，白色煙羽長(zhǎng)度呈指數(shù)關(guān)系增加(圖3)。

炭黑生產(chǎn)排放煙氣由兩部分組成，一是濕法 造粒炭黑干燥產(chǎn)生的干燥廢氣，約占總煙氣量的 30%;另外一部分為尾氣余熱發(fā)電鍋爐炭黑尾氣燃 燒廢氣，占總煙氣量的70%。炭黑尾氣的含濕量一 般為 40% 左右，尾氣余熱鍋爐的排氣含濕量約為 20%~25%，溫度則為了降低低溫預(yù)熱器的腐蝕和 堵塞，一般控制在180℃左右。干燥廢氣的含濕量 則高達(dá) 55% 左右，溫度則一般大于 200℃。

如果將干燥廢氣和余熱鍋爐的排氣合并后進(jìn) 入濕法脫硫塔，則脫硫排出氣溫度71~74℃，大氣 壓強(qiáng)97.6kpa時(shí)，煙氣含濕量27.88%—32.88%，直 接排放會(huì)形成非常濃厚的白色煙羽，在冬季拖尾 長(zhǎng)度可以達(dá)到 300 米左右。

　　3? 消除白色煙羽工藝及計(jì)算結(jié)果分析

消除白色煙羽就是采用相關(guān)技術(shù)手段，調(diào)整 煙囪排放氣體的特征，使得排放氣體從進(jìn)入大氣 開(kāi)始擴(kuò)散降低溫度，直到完全和環(huán)境溫度一致的 過(guò)程中，始終處于濕度飽和線以外。

常用的工藝有直接加熱法(GGH)、冷凝+加 熱(MGGH)、冷凝 + 摻混等 通過(guò)對(duì)幾種常用的消白工藝?yán)斫猓槍?duì)炭黑 生產(chǎn)的特點(diǎn)，分析結(jié)果如下：

　　3.1? 消白前煙氣基礎(chǔ)參數(shù)

3.2? 采用直接加熱法工藝的計(jì)算結(jié)果

采用直接加熱的工藝方式(圖 4)，需要將煙 氣升溫500℃，可以做到消除白色煙羽，完成這個(gè) 方案的代價(jià)太大了，直接否定。

　　3.3? 采用水冷凝 + 加熱工藝的計(jì)算結(jié)果

該方案采用水冷將煙氣降溫再加熱排放(圖5)， 需要將煙氣溫度冷凝到45℃，回收冷凝水53.16噸 /小時(shí)，隨后將煙氣加熱到148℃，可以做到完全消 除白色煙羽。

實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案，首先需要解決煙氣冷凝釋放 的熱量約38MW，由于熱量品味比較低幾乎沒(méi)有利 用價(jià)值，所以只能使用冷卻循環(huán)水來(lái)解決，計(jì)算得 出溫差 7℃的循環(huán)水量需要將近 5000m3 /h。

然后是加熱煙氣需要的熱量大約為 6.3MW， 加熱溫度到145℃，這個(gè)可以在脫硫塔進(jìn)口煙氣管 線加裝換熱器解決，但是必須考慮腐蝕問(wèn)題。

3.4? 采用風(fēng)冷 + 摻混工藝的計(jì)算結(jié)果

這個(gè)方案采用空氣作為冷媒給脫硫出口煙氣 降溫，同時(shí)得到熱空氣作為摻混的風(fēng)源(圖 6)， 將脫硫出口煙氣降溫 10℃，回收冷凝水 30.45 噸 / 小時(shí)，摻混入103*104 Nm3 /h的50℃熱風(fēng)，可以達(dá)到 消除白色煙羽的效果。

實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案的關(guān)鍵是將煙氣降溫 10℃，同 時(shí)加熱合適量的空氣到50℃，氣/氣換熱的效率太 低了，同時(shí)摻混還必須在 CEMS 檢測(cè)后進(jìn)行。圖6

4? 實(shí)施工藝路線的選擇

通過(guò)上文的計(jì)算結(jié)果分析結(jié)合炭黑生產(chǎn)的特點(diǎn)，我們對(duì)冷凝+加熱和冷凝+摻混的工藝方案進(jìn) 行了重點(diǎn)比較。

4.1? 冷凝 + 加熱工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：a 換熱器采用循環(huán)水作為冷媒，換熱效 率比較高，設(shè)備體積小，投資較低。b回收的冷凝 水較多，可以綜合利用。

缺點(diǎn)：a需要的循環(huán)水量大，循環(huán)泵、貯水池、 機(jī)冷塔占地面積大，運(yùn)行費(fèi)用較高且冬季還會(huì)有 大量的白色水汽，等于是將白色煙羽由煙囪轉(zhuǎn)移 到了地面。b加熱煙氣需要的和脫硫塔進(jìn)口的煙氣 進(jìn)行換熱，由于溫差較大，材料選擇需要考慮防腐 性能，換熱效率還偏低，設(shè)備投資較高，后期維護(hù) 量較大。

　　4.2? 冷凝 + 摻混工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：a 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，只需要一臺(tái)換熱器即 可，處理比較徹底，沒(méi)有二次污染。b運(yùn)行中可以 根據(jù)天氣的變化，靈活調(diào)整冷卻空氣流量，達(dá)到消 除白色煙羽的效果。c 對(duì)換熱器的防腐蝕要求較 低。d 回收的冷凝水較多，可以綜合利用。

缺點(diǎn)：a 冷凝換熱器換熱效率低，設(shè)備體積較 大，投資較高。b 運(yùn)行中空氣相對(duì)濕度大于 80% 時(shí)，可能看到少量白色煙羽。

綜上所述，我們選擇了冷凝+摻混的工藝路線 并組織了實(shí)施。

　　5? 消除白色煙羽工藝實(shí)施效果

5.1 消除白色煙羽冬季實(shí)際運(yùn)行(圖7)，實(shí)際運(yùn) 行效果達(dá)到預(yù)定的要求，并且效果較好。

5.2? 消除白色煙羽設(shè)備投運(yùn)前后對(duì)比

　　5.3? 回收冷凝水水質(zhì)分析

回收冷凝水完全可以滿足炭黑急冷水的使用 要求。

6? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際試運(yùn)行，冷凝+摻混的工藝完全可以 滿足現(xiàn)階段炭黑生產(chǎn)脫硫煙氣消除白色煙羽的要 求，實(shí)際運(yùn)行中可以根據(jù)天氣的情況靈活調(diào)整冷 凝風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)消除白色煙羽的效果進(jìn)行修正， 回收的冷凝水直接用于炭黑生產(chǎn)的急冷水。