燃煤電廠煙塔合一冷卻塔與常規(guī)煙囪的對比

王淼 楊月梅 曹艷芳 趙珍偉

摘 要：在燃煤生產中，根據電廠煙氣的性質，當前常用煙塔合一的排煙方案來取代常規(guī)煙囪，使燃煤電廠煙氣排放符合污染物排放要求，實現工業(yè)生產與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。本文簡要介紹了煙塔合一技術的國內外應用狀況，并對比了煙塔合一與常規(guī)煙囪在整體投資、煙氣排放質量上的差異，以為當前燃煤電廠排煙系統(tǒng)建設提供一些有價值的參考。

關鍵詞：燃煤電廠；煙塔合一；常規(guī)煙囪

煙塔合一技術將煙囪與冷卻塔融為一體，取代傳統(tǒng)煙囪，借助冷卻塔將燃煤電廠的排煙進行冷卻，使煙氣發(fā)生脫硫，從而使煙氣的污染物大大降低。煙塔合一技術不僅提高了燃煤電廠對煙氣的循環(huán)利用，而且還減少脫硫系統(tǒng)運行費用，具有很高的現實價值。

1 煙塔合一技術國內外研究應用現狀

1.1 國外現狀

煙塔合一的煙氣處理技術最早在德國出現，1982年8月，第一座煙塔合一裝置在德國Volklingen實驗電站投入使用，之后在三年的運行驗證中發(fā)現該項技術對降低企業(yè)煙氣污染物排放以及提高企業(yè)整體經濟效益上有巨大價值，隨后該技術在得多各個燃煤電廠推廣，并且該技術也逐漸成為西方燃煤電廠煙氣處理的關鍵技術[ 1 ]。隨著煙塔合一技術的不斷試驗、探究以及完善，目前煙塔合一技術逐漸趨于完善。

1.2 國內現狀

煙塔合一技術在我國出現的比較晚，因此在技術上依舊處于起步階段，我國第一個煙塔合一裝置在華能北京熱電廠建成，該項目在2006年正式投入使用[ 2 ]。之后，我國陸陸續(xù)續(xù)有電廠使用煙塔合一技術，其中重點建設的項目包括大唐哈爾冰第一熱電廠、國電天津東北郊電廠、國華三河電廠以及中電投甘井子電廠等。

2 煙塔合一與常規(guī)煙囪對比

2.1 初始投資對比

新產品的投入使用，企業(yè)往往會對產品的初始投資進行評估。對煙塔合一的初始投資分析，發(fā)現該技術的初始投資較高，這主要因為大型脫硫裝置、冷卻塔防腐等增加了初始投資總額。并且，由于我國煙塔合一技術研究的比較晚，因此無論是在技術還是設備上都存在一定的缺陷，系統(tǒng)中一些關鍵性的設備或者技術依舊依賴進口，比如冷卻塔概念設計、防腐設計以及煙氣的抬升與擴散計算都需要依賴國外專業(yè)的煙塔合一企業(yè)來進行指導[ 3 ]。而從國外引進技術與設備的成本往往較高，這必然會增加煙塔合一的初始投資。而常規(guī)煙囪在我國燃煤電廠使用較廣泛，相應的技術與設備制造上比較全面，并且常規(guī)煙囪并沒有建設脫硫裝置，因而整體造價上，煙塔合一的初始投資要遠遠蓋與常規(guī)煙囪。

2.2 煙氣抬升高度對比

當前，燃煤電廠對煙氣進行脫硫往往會采用石灰石濕法脫硫技術，煙氣脫硫后的溫度能夠達到45℃～65℃，為了保證煙氣的順利排出，應提升煙氣脫硫后的抬升高度[ 4 ]。在常規(guī)煙囪脫硫后煙氣的抬升處理上，采取的方法是將脫硫后的煙氣溫度提升至80℃以上，使煙氣能夠從煙囪排出；而煙塔合一技術則借助其中的冷卻塔將脫硫后的煙氣進行抬升，然后經冷卻塔排放。

以一臺600MW的燃煤鍋爐煙氣排放為例，煙氣排放量為200萬m3/h，煙氣排放溫度為120℃，經脫硫后煙氣溫度在45℃～65℃的區(qū)間，然后將煙氣加熱到80℃以上，其絕對含熱量將大大降低。而在該燃煤鍋爐煙氣處理上，使用煙塔合一技術，能夠通過汽輪機循環(huán)冷卻水產生的巨大熱量來提高脫硫處理后煙氣的抬升高度，根據煙氣處理需求，冷卻塔中所需的熱空氣量在3600萬m3/h，脫硫煙氣與熱空氣比為1：18，在風速較小的情況下，經脫硫處理后的煙氣能夠借助熱空氣來提升高度，從而使煙氣能夠排出。

常規(guī)煙囪高度往往比冷卻塔高，這就要求常規(guī)煙囪煙氣的溫度要高于冷卻塔排放煙氣，然而常規(guī)煙囪煙氣的上升時間往往較長，大量溫度較高的煙氣在空氣中擴散時間更長，這對高空環(huán)境的影響較大。并且在大氣環(huán)境穩(wěn)定的情況下，煙氣抬升高度往往與風速成反比關系，當風速大于6m/s時，煙氣的抬升高度僅為360m，而常規(guī)煙囪的高度較高，高空中的風速顯然要高于正常水平，這樣必然不利于煙氣的抬升。而使用煙塔合一技術，則能夠利用冷卻塔較低高度排放煙氣的優(yōu)勢，降低電廠煙氣對自然環(huán)境的影響。

3 煙塔合一冷卻塔腐蝕問題

燃煤電廠運作過程中，煙氣中存在大量二氧化碳、二氧化硫等對空氣質量影響較大的成分，即便對煙氣進行脫硫處理后，排放的煙氣中依舊含有少量的二氧化硫，在煙氣提升過程中，煙氣進入到冷卻塔中，并與熱濕空氣進行作用冷凝成霧滴，這些霧滴往往會聚集在冷卻塔的外壁，含硫煙氣與濕熱空氣形成的霧滴往往具有較強的酸性，由于冷卻塔為金屬結構，這些酸性物質會對冷卻塔外壁產生比較嚴重的腐蝕。所以在對冷卻塔的維護與保養(yǎng)上，應對塔壁采取防腐措施，比如可以在外層覆蓋防霧滴薄膜，以防止冷卻塔外圍碳化以及金屬腐蝕。

4 結語

總之，在燃煤電廠煙氣處理上，應用煙塔合一的煙氣冷卻方式，雖然初始投資要高于傳統(tǒng)煙囪，但是從環(huán)境保護效益以及煙氣抬升高度上來看，煙塔合一的優(yōu)勢更加顯著，在我國逐漸提倡環(huán)境友好發(fā)展理念下，煙塔合一技術在未來將發(fā)揮更大的優(yōu)勢。為了進一步發(fā)揮煙塔合一的經濟效益，應做好冷卻塔的防腐工作，并且基于我國煙塔合一技術尚處于初步水平，因此在未來國內燃煤電廠應逐漸加快煙塔合一新技術的研發(fā)，以提高燃煤電廠煙氣處理水平。

參考文獻：

[1] 張占梅，何世德，李銳，周于.煙塔合一技術用于循環(huán)冷卻水處理[J].工業(yè)水處理，2009（08）：89-92.

[2] 田志葉.660MW級燃煤電廠“三塔合一”技術簡析[J].華電技術，2014（07）：47-48.

[3] 莫浩浩，任少君，司風琪，徐治皋.600MW三塔合一間接空冷機組的技術優(yōu)勢分析[J].電站系統(tǒng)工程，2015（01）：61-63.

[4] 楊萬國，張波，楊朝暉，丁國清，董彩常.煙塔合一排煙空冷塔的腐蝕與防護[J].全面腐蝕控制，2016（05）：63-68.

作者簡介：王淼（1982-），男，山東濟寧人，科研人員，研究方向：環(huán)境保護。