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白色烟羽形成机理

目前,我国大部分燃煤发电机组脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,该工艺可使烟气温度降低至45——55℃,这些低温饱和湿烟气直接经烟囱进入大气环境,遇冷凝结成微小液滴,从而产生“白色烟羽”。

虽然单纯的“白色烟羽”对环境质量没有影响,但是影响环境感观,有时甚至会被误认为有毒、有害废气。湿烟气凝结形成的微小水滴虽然危害不大,但是会对周围居民生活造成一定的困扰,环保局就经常接到类似投诉。因此,许多燃煤电厂把消除“白色烟羽”作为超低排放改造的重要内容之一。

“白色烟羽”形成机理

湿法脱硫后的湿烟气直接排放之所以会产生“白色烟羽”,是因为在脱硫过程中,脱硫浆液与高温烟气直接接触,发生传热传质。一方面水分蒸发,增加烟气的含湿量;另一方面,烟气温度降低,烟气携带水蒸汽的能力降低。烟气达到饱和状态后,会携带部分小液滴。这些携带小液滴的饱和湿烟气经除雾器除去绝大部分液滴后,如果直接经烟囱排入大气,由于环境温度比烟气温度低,饱和湿烟气中的水分就会凝结成小液滴形成“白色烟羽”。

温湿烟气状态变化图

1为相对湿度为100%的空气中含湿量随温度的变化趋势曲线,A点为排放湿烟气的初始状态,B点、C点为不同的环境空气状态,AB,AC分别与饱和湿度曲线相交于B1,C1点。湿烟气从烟囱口排出后是否会出现白烟及出现白烟的长度,不仅与烟气本身含湿量的多少、烟气的温度(A点位置)有关,而且与它周围环境空气的温度、湿度(即B,C点位图1温湿图上烟气状态变化置)有关。A点状态的湿烟气从烟囱口排出后,沿饱和湿度曲线变化到B1点,在这个过程中湿烟气中的水分凝结成小液滴,也即形成“白色烟羽”,然后由B1点沿直线变化到环境状态B点,在这个过程中“白色烟羽”消失。由A点变化到环境温度更低的C点的过程也类似,只不过“白色烟羽”的长度更长。因此,只要湿烟气初始状态点与环境状态点的连线与饱和湿度曲线相交,就会产生“白色烟羽”。并且环境温度越低、湿度越大“白色烟羽”越长。

大气环境因素中,环境温度、相对湿度、大气压力都对“白色烟羽”的形成有影响,其中环境温度的影响最大,所以这里仅讨论和分析环境温度的影响情况,假定大气压力为101.325kPa、大气相对湿度为60%。

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