李 军，陈 竹，何志刚

（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）

垃圾焚烧厂白烟产生原理和预防方案

李 军，陈 竹，何志刚

（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）

介绍了垃圾焚烧发电厂烟囱排白烟产生的原理，并以垃圾焚烧电厂白烟发生及预防方案的实例，说明提高排烟的出口温度或通过脱去烟气中的水分可以有效地预防白烟的产生。通过运营数据对比，说明采用加热炉直接加热或者采用热交换器、脱水塔组合的方式可以实现防白烟的目的。但同时需要注意烟囱排烟温度不能过低以避免硫酸酸露点腐蚀的情况发生。

垃圾焚烧厂；白烟；预防；直接加热；脱除水分；酸露点

1 白烟产生原理

生活垃圾焚烧发电厂烟囱冒出的“白烟”主要是水蒸气凝结所致，烟囱排出的高湿度气体其中的水蒸气不能迅速被大气吸收而产生水蒸气凝结。一般情况下，垃圾焚烧厂烟囱排出的气体其水蒸气含量约占25%，高出外界大气甚多，当空气相对湿度高、温度低时，大气含水率接近饱和状态，湿冷的空气与烟囱口排出的气体接触时，外界大气无法吸收排出的水蒸气，烟囱排出的气体会降至露点形成水蒸气白烟。此白烟为水蒸气凝结形成，凝结后回归大气。

图1示出了烟气水蒸气含量与环境温度、烟气温度的关系曲线，列举了排烟温度130℃和200℃2种情况下的白烟判断曲线：其中蓝虚线为水蒸气的饱和曲线；黑线为130℃，30%湿度时烟气空气的混合线；红线为200℃，30%湿度时烟气空气的混合线，当天环境温度为15℃。从图1可以看出，对于同样的环境气温和湿度，排烟温度为130℃时，烟气空气的混合线会与水蒸气的饱和曲线相交产生白烟；而当排烟温度为200℃时，2条曲线不相交将无白烟产生。

图1 烟气水蒸气含量与温度的关系

图2示出了环境温度15℃时的白烟发生区域和白烟防止区域，可以很明显的看到，排烟温度越高，含水率越低，则白烟发生的可能性越小。

图2 白烟发生、防止区域与环境温度的关系

2 白烟发生及预防方案实例

2.1 目前垃圾焚烧电厂排放白烟现状

国内某地3条350 t/d的垃圾焚烧发电项目的湿法烟气处理系统的烟气排放参数：烟囱入口烟气温度为130℃左右、水蒸气含量30%左右、单条焚烧线的烟囱入口烟气量59 650 m3/h。根据当地气象条件计算，如表1所示。

表1 排烟温度和白烟天数的关系

白烟主要发生在空气温度较低且湿度较高的1、2、11、12月。从提高烟气温度之后不冒白烟天数的变化来看，提高烟气的出口温度对于防止白烟的效果十分明显，若能将烟气出口温度提高到200℃，相对于130℃的排烟温度每年冒白烟的天数可减少至100 d左右；另外通过脱去烟气中的水分也可有效地预防白烟的产生。

2.2 加热炉直接加热

通过燃烧器在加热炉内直接对烟气进行加热，以提高烟气排放温度，从而减少白烟的天数。通过前面统计可以看出当烟气温度达到200℃时，1 a内有300 d不冒白烟，基本可以达到设计要求；相对于130℃，排烟200℃时每年可减少白烟约100 d，考虑到晚上不用预防白烟，也就是加热炉1 a约需要运行50 d（24 h运行）。

设计参数：烟囱入口烟气量：59 650 m3/h，当前烟气温度130℃，加热后温度200℃，燃烧器燃料为轻柴油。计算结果为单炉燃烧器容量：135kg/h，年运行耗油量（按50 d计算） 为162 t，年运行费用约110万元。

2.3 热交换器+脱水塔

通过降温脱去烟气中部分水蒸气，然后通过烟气循环再加热提高脱水后烟气的排放温度，以达到预防白烟的目的，图3示出了工艺流程。

图3 通过烟气再循环提高烟气排放温度工艺流程

设计参数：进口烟气T1的温度为150℃，出口烟气T2的温度为130℃，喷水温度为20℃。考虑到换热后的烟气在脱水塔中进行减温，温度降得越低，烟气中水分就会越少，再通过换热器（柴油补燃）提温到130℃后，不冒白烟的天数也会越多，但这样脱水塔中喷水减温时的耗水量也会增大。

表2为热交换器进口烟温T3分别降到40、50、60℃时不冒白烟的天数统计。

表2 出口烟温恒定，白烟天数与进口烟温的关系

根据表2可以看出，当脱水塔烟温T3降到50℃时，再加热到130℃后不冒白烟的天数为321 d，基本达到设计要求。计算结果为出口烟气T2的温度88℃；进口烟气T3的温度50℃，烟气量为59 650 m3/h，热交换器换热量为979 kW，脱水塔喷水量为2 t/h。

2.4 进入烟囱预防酸露点腐蚀的条件

烟气中硫酸蒸汽是由燃料中硫分氧化而来的，燃料中含硫量越高，其露点温度越高。烟气中SO2对露点的影响很小，SO3对露点的影响很大。当进入烟囱的烟气中含有SO2时，其中一部分会转化成SO3，并与烟气中的水蒸气结合生成硫酸蒸汽，且能显著地提高烟气的露点温度，在烟囱内筒表面凝结形成硫酸溶液，与金属反应，因而产生腐蚀。

图4示出了硫酸的露点温度和SO3含量的关系，由图4可以看出，为确保排烟温度在露点温度以上，烟囱排烟温度不能过低，必须保证烟囱排烟温度在130℃以上。

图4 硫酸的露点温度和SO3含量的关系

3 结束语

根据垃圾焚烧发电厂烟囱排烟时白烟产生的原理以及白烟发生及预防方案的实例，说明提高烟气的出口温度对于防止白烟的效果十分明显，若能将烟气出口温度提高到200℃，相对于130℃的排烟温度每年冒白烟的天数可减少至约100 d；另外通过脱去烟气中的水分也可有效地预防白烟的产生。同时注意烟囱排烟温度不能过低，以避免硫酸露点腐蚀的情况发生。

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Formation Principle and Prevention Resolution of White Smoke in Waste Incineration Power Plant

Li Jun，Chen Zhu，He Zhigang
（China Tianying Inc.，Nantong Jiangsu 226600）

We introduced the formation principle of white smoke exhausted from the stack in waste incineration power plant，and illustrated the formation of white smoke and prevention resolution with instances，demonstrated that arising the smoke temperature of outlet or removing the moisture in flue gas can efficiently prevent the white smoke formation.Through comparing the operation data，it explained the purpose of direct heating by the heater，or combination of heat exchanger and dewatering tower to prevent the white smoke formation.But at the meantime the flue gas temperature shouldn't be too low to avoid acid dew point corrosion circumstance occurred.

waste incineration power plant；white smoke；prevention；direct heating；removal of water；acid dew point

X705

B

1005-8206（2017）05-0069-03

2016-06-28

李军（1979—），高级工程师，主要从事垃圾焚烧发电项目主焚烧线设备的设计。

E-mail：lj@ctyi.com.cn。