外三独创的冷凝法除湿减排项目的技术方案介绍

外三作为中国火电的标杆企业，始终坚持走条有中国特色的节能型低成本环保之路。经过大量的前期调研工作，外三摸索并形成了全新的烟气冷凝除湿减排技术思路，通过这一技术的实施，可同步获得减少白烟、降低水耗、减除烟尘、SO₃、Hg 等多种污染物的综合效果，起到很好的环保效益和社会效益。该技术主要由两个部分组成：去烟羽冷凝除湿部分；去烟羽加热部分。

1、去烟羽冷凝除湿部分

冷凝法技术的原理是利用饱和烟气的冷凝相变，使饱和湿烟气在微细颗粒物表面凝结，同时在烟气与换热管冷表面产生热泳和扩散泳力作用，促使细颗粒向温度梯度相反的冷管子壁面迁移运动，相互碰撞接触，不断长大，最后通过毛细管表面收集该方法通过外部冷源探制过程相变度，是凝变+热泳力凝并+雨室环境的洗涤+湿式惯性除尘四重凝聚与脱除叠加效果，可以有效促进微颗粒物的凝聚及脱除。在饱和烟气的温式相变凝聚过程中，烟气中的微细颗粒物以及附着在颗粒物上的重金属元素会在惯性力、撞击力等力作用下被凝聚器内部的附着着液膜的冷凝管捕捉，顺着液膜在熏力作用下被收集；同时烟气中的水蒸气还会以微细颗粒物为核冷凝、进一步凝聚长大，实现微细颗粒物及附着颗粒物上的重金属元素的脫除；当水气环境加剧凝聚器内部形成“雨室”效应时(类似于下雨)，烟气的可溶性盐亦可被同时脱除。概括而言，该技术除湿减排的机理主要体现在以下四个方面： 

 1)水蒸气相变凝聚

水蒸气相变凝聚是指含尘的饱和湿烟气，在降温冷凝换热的过程中，随着水蒸气的相变凝聚，凝结成无数细微雾滴，增加了与气相中各类可溶污染物的碰撞接触比表面积，提高了雾滴进一步洗涤吸收污染物的效果，同时温差导致的相变换热将促进细微颗粒物、气溶胶、微量有机物等热凝并，这些凝结出的液滴，包括烟气中的微量气态有机物等，会与尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被脱除、捕捉。

 2)热泳力凝并机理

冷凝换热器设备内部密集换热管，湿相气与换热管接触过。∴程中，烟气被降温冷凝，由于烟气与换热管表面存在温度差，产生由烟气主体指向换热管表面的温度梯度，在温度梯度作用下，换热管壁对微细颗粒物产生热泳力(图2)，促使微细颗粒向管壁移动，并被捕捉，最终顺着管壁的液膜在重力作用下流到设备底部被收集。

3)雨室洗涤作用

雨室洗涤(图3)作用是指，降温凝结的液滴在降落过程中对颗粒物的湿去除。

4)混式惯性除尘

湿式惯性除尘中惯性尘机制。冷凝管换热器内部有数量众多的冷凝管垂直排列，凝聚后的颗粒物随气流冲击在冷凝管上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。

具体工程设计时，外三在脱硫除雾器之后增设烟气冷凝析水换热装貿。烟气冷凝析水换热装置应开式循环水用高导热性耐腐蚀管式换热器，通过开式循环水（长江水)对烟气进行降温，经过物理换热将脱硫后烟气降温5摄氏度，从而凝结出烟气中的含水，减少排放烟气中的水蒸气含湿量。凝结收集水(年平均析出水量70t/h)可用于脱硫除雾器的冲洗水，实现收集水厂内循环，不外排，节水显著。该技术的实施能同时有效去除多污染物和水汽，实现多污染物联合脱除。

 
2、去烟羽加热部分

经冷凝，烟气温度水平降低，烟气中冷凝水被大量收集后，烟气中水蒸汽含量降低，水蒸气的分压力也随之降低。对于烟囱出口烟气排放的过程而言，由于烟气温度水平的降低导致烟气与大气环境温度之间的温差减小，这将有效减缓烟囱出口水蒸汽冷凝速度(即白羽的产生速度)，同时由于水蒸气的分压力的降低，在烟气冷却和扩散过程中的水汽析出(生成白雾状细小水滴)的速率相应降低。随着烟气在大气中的不断扩散，烟气中水蒸气的分压力不断降低，部分已析出的细小水滴会再次气化，当水蒸气的分压力对应的饱和温度降至雾状水滴的温度之下(再蒸发点)时，所有的细小水滴都会气化，白色烟羽即消失不见。由于该技术实施后，烟囱出口烟气中的水蒸气初始分压力已显著下降，水蒸气在大气中的分压力下降至再蒸发点的过程将显著缩短，白色烟羽会得到眀显改善。若再对烟气进行适当的加热，则能极大改观白烟状况。冷凝法对于改善白色烟羽的机理在附件一中将会进一步阐述。