探析堿回收爐煙氣消白研究及工程實踐

楊晨

摘 要：本文針對堿回收爐煙氣的特殊性進行研究，分析煙氣消白的技術(shù)原理、對比煙氣消白的常用技術(shù)路線，得出堿回收爐煙氣消白的合理解決方案。

關(guān)鍵詞：堿回收爐;煙氣消白;余熱回收;工程實踐

堿回收爐是造紙廠制漿生產(chǎn)線的核心設(shè)備，其燃料造紙黑液由蒸煮車間產(chǎn)生。造紙黑液由于含有大量的堿金屬和水分，燃燒生成的煙氣在排入大氣的過程中因溫度降低，煙氣中部分汽態(tài)水和污染物發(fā)生凝結(jié)，在煙囪出口形成霧狀水汽。霧狀水汽因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發(fā)生顏色的細(xì)微變化，形成“有色煙羽”（俗稱“大白煙”）。

一、技術(shù)路線

目前煙氣消白常用的技術(shù)路線有3大類型：煙氣加熱、煙氣冷凝、煙氣冷凝再加熱。

常規(guī)火電鍋爐由于多采用濕法脫硫，煙氣溫度已經(jīng)降低至較低水平。堿回收爐有超低SO2排放的特性，現(xiàn)代堿回收爐SO2排放濃度可以低于2.9mg/m3，一般堿回收爐煙氣中SO2的排放濃度低于143mg/m3，且經(jīng)常性的維持在28.6mg/m3以下。因而堿回收爐不配置脫硫裝置，煙氣含濕量大、排煙溫度高，與常規(guī)火電鍋爐煙氣消白相比，堿回收爐的煙氣消白難度很大。因此合理選擇技術(shù)路線對堿回收爐煙氣消白尤為關(guān)鍵。

二、技術(shù)改造方案

煙氣消白技術(shù)路線應(yīng)用于大連某造紙廠12萬t/a生活用紙技術(shù)改造項目，該項目采用武漢鍋爐廠制造的堿回收爐，堿回收爐固形物處理量為800t/d。堿回收爐設(shè)計煙氣量500000m3/h（工況），排煙溫度165℃。煙氣中水蒸氣含量高達(dá)26.6%，其水露點高達(dá)67℃。

根據(jù)堿回收爐運行狀況，堿回收爐的煙氣含水量很高，如果不對煙氣進行除濕，煙氣消白所需的煙氣再熱溫度就會非常高。如果先對煙氣除濕脫水，煙氣消白所需的再熱溫度則要小得多，從而降低煙氣再熱所需的能量消耗，且隨著煙氣再熱前降溫幅度的增加，煙氣消白所需的再熱溫度大幅減小。如果不對煙氣進行冷凝而直接再加熱，需將煙氣再加熱至230℃左右;采用冷凝換熱器間接換熱降溫，可將煙氣溫度降低5～10℃，即煙氣溫度從67℃降低至62～57℃，此時需將煙氣再加熱至165℃左右;采用噴淋降溫可以將煙氣溫度降低25～30℃，即煙氣溫度從67℃降低至42～37℃，此時僅需將煙氣再加熱至60℃左右。

鑒于以上分析，采用煙氣冷凝再加熱的技術(shù)路線，通過噴淋降溫塔，對煙氣進行大幅除濕脫水，通過MGGH方式將凈煙氣再熱升溫;同時考慮經(jīng)MGGH降溫后的煙氣溫度仍然較高，可對此部分煙氣熱量進行余熱回收，回收的煙氣余熱可為造紙洗篩等工藝提供熱水，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

煙氣冷卻器處的煙氣溫度較高，煙氣腐蝕性相對較低，采用ND鋼材可充分防止煙氣腐蝕，從而降低設(shè)備造價。H型翅片管不僅有效的增加了換熱面積，同時也有利于煙氣的流動和對積灰的沖刷。余熱回收換熱器處的煙氣溫度較低，在堿回收爐負(fù)荷較低時，煙氣會降至酸露點甚至到水露點以下，因此煙氣的腐蝕性極強。余熱回收換熱器采用氟塑料光管換熱器，具有優(yōu)異的耐腐蝕、低阻力、不黏灰、耐老化等特性。噴淋降溫塔殼體采用碳鋼內(nèi)襯2205的形式，沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来卧O(shè)置了均流板、噴淋層、除霧器。

煙氣加熱器布置在噴淋降溫塔出口的豎直煙道上，采用2205光管與316L螺旋翅片管組合的結(jié)構(gòu)形式，耐煙氣腐蝕，且布置方便。

系統(tǒng)設(shè)置了冷卻塔、換熱器對噴淋水進行降溫，從而保證了噴淋水的循環(huán)使用。

三、工程應(yīng)用效果

機組投運后，對堿回收爐的實際運行數(shù)據(jù)進行采集。從實際的運行實踐中，可總結(jié)以下規(guī)律及經(jīng)驗。

環(huán)境溫度越低、濕度越大，白煙越不容易消除。在堿回收爐運行基本穩(wěn)定的時間段，各部分煙氣溫度基本維持不變，隨著溫度降低或濕度加大，煙囪會出現(xiàn)輕微白煙現(xiàn)象。而當(dāng)濕度超過96%時，白煙會非常明顯。

噴淋降溫效果非常好。噴淋降溫塔中冷卻水與煙氣直接接觸換熱，可以將煙氣溫度降至較低水平，煙氣中大部分水分冷凝析出。以煙氣溫度降至30℃為例，此時煙氣濕度4.2%;與飽和濕煙氣溫度67℃、濕度26.6%相比，煙氣濕度降低了22.4個百分點，除濕量達(dá)84.4%，脫除了煙氣中的大部分水分，同時，水蒸氣中的溶解性鹽、SO2、凝膠粉塵、微塵等細(xì)顆粒物也隨之脫除。

噴淋降溫塔前設(shè)置的煙氣冷卻器和余熱回收兩級換熱器，根據(jù)環(huán)境溫度、濕度、白煙情況，可靈活調(diào)節(jié)每級換熱器的降溫幅度，合理分配原煙氣的熱量，分別用于消除白煙和余熱回收。從而在滿足環(huán)保要求的條件下，盡可能多地進行余熱回收，增加經(jīng)濟效益。

噴淋降溫塔噴淋水與煙氣的端差應(yīng)合理。循環(huán)噴淋水量由變頻泵調(diào)節(jié)，隨著水量的增加，煙氣溫度逐漸降低;但冷卻水與煙氣的端差為1～3℃時，煙氣溫度趨于穩(wěn)定，再繼續(xù)增加循環(huán)水量，不僅收效甚微，還增大了運行電耗，提高了運行成本。

低負(fù)荷工況。在堿回收爐啟動或低負(fù)荷時，煙氣冷卻器出口煙溫較低，此時應(yīng)注意控制煙氣冷卻器的吸熱幅度，防止受熱管金屬腐蝕、積灰。

四、結(jié)束語

通過分析煙氣消白的技術(shù)原理、對比煙氣消白的常用技術(shù)路線，針對堿回收爐煙氣消白的特殊性進行研究，并結(jié)合工程實踐，可以得出以下結(jié)論。

煙氣冷凝再加熱是較合理地?zé)煔庀准夹g(shù)路線，方案設(shè)計時應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較，盡可能對煙氣進行深度冷凝。

噴淋降溫有較強的降溫除濕效果，適用于含濕量較大的煙氣處理。

煙氣降溫除濕的同時，煙氣中的溶解性鹽、SO2、凝膠粉塵、微塵等細(xì)顆粒物也隨之脫除。不僅消除了“冒白煙”的視覺污染，也大幅減少了污染物的排放。

煙氣消白過程中可以適當(dāng)考慮煙氣余熱回收利用，提高經(jīng)濟性。

環(huán)境濕度大于90%時，煙氣消白難度大，建議理性對待。

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