平常我们经常看见工厂的大烟囱往外冒滚滚白烟。那这些白烟是如何形成的，以及白烟又是如何控制的呢？

本期介绍石灰石-石膏湿法脱硫烟囱“白烟”的形成机理及控制技术。

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前言

石灰石-石膏湿法脱硫目前是钢铁烧结（球团）/火力发电厂最为广泛应用的烟气脱硫技术，基于环保要求及成本的综合考虑，钢铁烧结（球团）/火力发电厂在进行脱硫系统基建或技改时，脱硫塔出口采用湿排技术，取消了传统的GGH烟气加热设备。随着国家环保政策的日趋严厉，钢铁烧结（球团）/火力发电厂的烟气排放政策要求也越来越高。烟囱“消白”也逐渐成为新的环保问题。

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“白烟”现象以及地方环保政策

《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）和《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011），对工业大气污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物及汞排放等指标做出了明确要求。钢铁烧结（球团）/火力发电厂在进行超低排放改造后，在满足排放标准的情况下，多采用湿烟囱排放方式，运行中脱硫塔出口烟囱出现“冒白烟”现象。眼观烟囱有大量水汽排出，有时还会因天空背景色、天空光照以及观察角度不同，而出现蓝烟或黄烟现象。这种烟囱“冒白烟”现象易引起公众对工厂环境保护工作的质疑，认为影响环境感观，有时甚至会被误认为有毒、有害废气，对排放口周围居民生活造成一定的困扰，甚至提出治理诉求。河南、河北、上海、山东、浙江等省陆续发布了钢铁烧结（球团）/火力发电厂大气污染物地方排放标准，将“超低排放”写入了标准中。其中上海、天津、浙江、邯郸、唐山等地方政府已经对“石膏雨”、冒白烟的湿“烟羽”控制提出了要求，出台了相关政策及技术标准，如上海市环保局2017年印发了《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求（试行）》，规范上海地区燃煤电厂环保设施运行，并认为“燃煤电厂石膏雨和有色烟羽污染是近年来上海地区关注的环境影响因子”。浙江杭州近日也发布了《锅炉大气污染物排放标准》，对新建及现有各类锅炉的颗粒物、SO2、SO3、氮氧化物、氨、雾滴等提出了具体排放浓度限值，首次提出将SO3、氨、雾滴项目等列入烟气排放限值要求。

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“白烟”的形成机理

“白烟”形成原因

钢铁烧结（球团）/火力发电厂排放烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物会发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成“白烟”，通常为白色、灰白色，甚至出现蓝色等。

“白烟”形成机理

石灰石-石膏湿法脱硫系统在脱硫过程中，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，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“白烟”。

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除“白烟”外的情况

除了“白烟”外，烟囱排烟还会出现蓝色/黄烟的烟羽，主要原因是硫酸雾滴的存在。烟囱排出的烟气中含有硫酸的气溶胶，硫酸气溶胶的粒径非常小， 对光线产生散射。由于颗粒的尺寸和可见光的波长接近，因此属于瑞利散射，瑞利散射的特点是散射光的强度与波长的四次方成反比，因此短波的蓝色光线散射要比长波的红色光线强许多，最终使得烟囱在阳光照射的反射侧，排烟的烟羽呈现蓝色，而在烟羽的另一侧（透射侧）呈现黄褐色。在大多数情况下，当烟气中硫酸气溶胶的浓度超过10－20ppm时，会出现可见的蓝色烟羽，且硫酸气溶胶的浓度越高，烟羽的颜色越浓、烟羽的长度也越长，严重时甚至可以落地。

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“白烟”的影响

多数钢铁烧结（球团）/火力发电厂在经过超低排放改造后，石膏雨现象有所缓解，然而随着环境形势的日益严峻，“白烟”现象也被认为是形成雾霾的因子而受到公众的质疑，“白烟”治理的呼声也越来越高，对钢铁烧结（球团）/火力发电厂的生产、环保带来了很大的压力。对环境的影响。目前燃煤烟气中所排放的酸性烟雾对人类健康影响的研究尚不够深入。有文献指出，当SO3和H2SO4气溶胶与下沉烟羽结合在一起时，烟囱附近的环境污染浓度明显提高，结合气象条件和运行工况，在烟囱邻近区域会出现酸雾，如这种酸雾持续时间较长，则会损害建筑物和植被。

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"白烟"的控制技术

加强燃煤的管理

燃煤硫分是SO2/SO3形成的主要来源，因此，加强燃煤的管理，燃用低硫分煤种、加强配煤掺烧管理，可以有效降低硫化物的生成。

脱销催化剂配比的调整

现在钢铁烧结（球团）/火力发电厂，脱硝系统SCR中大多采用以TiO2为载体的催化剂，成分中TiO2具有较强的抗SO2性能，WO3有助于抑制SO3的生成，但V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3能 促进SO2向SO3的转化。此外，SO2/SO3的转换率还与SCR的面积速度即烟气流速与催化剂的表面积之比有关，面积速度越大，SO2/SO3的转换率越小。因此，合理调整烟气流速和催化剂的表面积的配比，适度减小催化剂的壁厚，在不影响脱硝效果的条件下，可有效控制脱硝阶段的SO3的生成。

湿式静电除尘器技术

湿式电除尘器（WESP）与干式电除尘器的收尘原理相同，都是靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管，通过定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除，脱硫烟气经过WESP后经烟囱排入大气。WESP可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等。使用湿式电除尘器后含湿烟气中的烟尘排放可达10mg/Nm3甚至5mg/Nm3以下，其对SO3的脱除率可达95%，烟羽的浊度几乎为零，收尘性能与粉尘特性无关。而且WESP还具有压力损失小、操作简单、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、生产停工期短、可工作于烟气露点温度以下、由于结构紧凑而可与其它烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点。另外，对三氧化硫的去除效果也更好。虽然WESP的除尘效率比管束式除雾器高。但是WESP设备投资运行费用较高、设备庞大、占地大，水蒸气消除效果不明显，且需与其它除尘设备配套使用，其投资技术经济性和运行成本需要从整体进行评价。

管束式除雾器

管束式除尘器应用于湿法脱硫塔饱和净烟气携带的雾滴和尘的脱除净化。使吸收塔出口尘排放值不大于5mg/Nm3，雾滴排放值不大于25mg/Nm3。其工作原理是利用凝聚、捕悉和湮灭的原理，在烟气高速湍流、剧烈混合、旋转运动的过程中，将烟气中携带的雾滴和粉尘颗粒脱除。凝聚指烟气中夹杂的细小的液体颗粒相互之间碰撞而凝聚成较大的颗粒后沉降下来；捕悉指细小的液体颗粒跟随气体与湍流器中的持液层充分接触后，被液体捕悉实现分离；湮灭指细小的液体颗粒与被抛洒至湍流器的表面时，形成附着液膜从而在烟气中脱离出来；这三种运动过程同时将夹杂在液滴其中的尘除去。管束式除尘除雾器占用空间小、运行阻力低，利于新建项目和在运机组的超低排放改造项目，配套净烟气再热技术的使用，对钢铁烧结（球团）/火力发电厂“白烟”的治理提供了一种有效的解决方案。

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结束语

随着公众对雾霾形成的关注，以及国家环保部门对烟气排放新政策的出台，“白烟”治理已逐渐成为一种必然趋势。钢铁烧结（球团）/火力发电厂，在经过超低排放改造后，对“白烟”治理技术，更希望具有初投资省、占地少，操作简单、运行稳定且成本低的特点。在钢铁烧结（球团）/火力发电厂，烟气深度除尘除雾技术上，管束式除雾器技术应用市场逐步扩大。对在用技术进行升级改进，辅以净烟气再热技术的综合应用，“白烟”定能得到彻底的治理。