目前，我國大部分燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，該工藝可使煙氣溫度降低至45～55℃，這些低溫飽和濕煙氣直接經(jīng)煙囪進(jìn)入大氣環(huán)境，遇冷凝結(jié)成微小液滴，從而產(chǎn)生“白色煙羽”。雖然單純的“白色煙羽”對環(huán)境質(zhì)量沒有影響，但是影響環(huán)境感觀，有時甚至?xí)徽`認(rèn)為有毒、有害廢氣。濕煙氣凝結(jié)形成的微小水滴雖然危害不大，但是會對周圍居民生活造成一定的困擾，環(huán)保局就經(jīng)常接到類似投訴。因此，許多燃煤電廠把消除“白色煙羽”作為超低排放改造的重要內(nèi)容之一,下面就淺談一下新型碳纖維改性石墨管換熱器在煙羽脫白工藝中的應(yīng)用。

一、新型碳纖維改性石墨管換熱器簡介

1、不透性石墨是一種由人造石墨、及合成樹脂通過浸漬、壓制、澆鑄等方法制得的新型結(jié)構(gòu)材料，它和其它一切非金屬耐腐蝕材料的區(qū)別在于:        

（1）具有極好的導(dǎo)熱性能。石墨導(dǎo)熱系數(shù)很高，僅次于銅跟鋁是不銹鋼大5倍，比碳鋼2倍多，更是其它非金屬材料不能比擬的（不如氟塑料、搪玻璃等），是制作換熱器的理想材料。

（2）具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕。石墨除及少數(shù)強(qiáng)氧化性酸與強(qiáng)堿外，對大部分酸類、堿類都是穩(wěn)定的。

（3）線脹系數(shù)小，其線脹系數(shù)一般在（5~27）×10-6×1/℃范圍內(nèi)，對溫度變化的敏感度小，用它制作的設(shè)備能在高溫下維持原來的形狀和機(jī)械強(qiáng)度

（4）壓型石墨（石墨管）不易結(jié)垢，因為石墨本身性質(zhì)加上石墨管內(nèi)外避很光滑，決定了石墨管跟大多數(shù)介質(zhì)之間“親和力”極小，所以污垢不易附結(jié)在表面。

（5）機(jī)械加工性能良好，除不能壓延和鍛制外，可以進(jìn)行各種機(jī)械加工。

（6）石墨密度小，制成設(shè)備質(zhì)量輕，比相應(yīng)的金屬設(shè)備質(zhì)量輕。  

2、新型碳纖維改性石墨管換熱器

新型碳纖維改性石墨管換熱器，是我公司獨立開發(fā)的國家專利產(chǎn)品，在石墨原材料中添加了部分高強(qiáng)度的碳纖維絲，制成的碳纖維改性石墨管既保持了傳統(tǒng)的石墨管換熱好和不掛壁的優(yōu)點外，又極大的提高了石管的抗沖擊和抗震能力,在沖擊和震動工段應(yīng)用的安全性能明顯增強(qiáng)。其主要特點如下：

a、兩端管板均為固定管板，管板與換熱管之間采用高彈性密封連接（為我公司專利技術(shù)），實現(xiàn)單管伸縮，避免了傳統(tǒng)產(chǎn)品因管板、換熱管與粘接劑線脹系數(shù)不同而引起的應(yīng)力破壞。

b、使用范圍擴(kuò)大。使用壓力有原先最高0.3MPa提高到1.0MPa，使用溫度有原先的130℃提高到現(xiàn)在的180℃。在化工生產(chǎn)中只要壓力不高于1.0MPa，溫度不高于180℃的地方基本都可以使用。

c、專利可換管技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，單管可以更換，避免了傳統(tǒng)產(chǎn)品因堵管造成設(shè)備整機(jī)報廢，大大延長設(shè)備的使用壽命。

二、“白色煙羽”形成機(jī)理

濕法脫硫后的濕煙氣直接排放之所以會產(chǎn)生“白色煙羽”，是因為在脫硫過程中，脫硫漿液與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，發(fā)生傳熱傳質(zhì)。一方面水分蒸發(fā)，增加煙氣的含濕量;另一方面，煙氣溫度降低，煙氣攜帶水蒸汽的能力降低。煙氣達(dá)到飽和狀態(tài)后，會攜帶部分小液滴。這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經(jīng)除霧器除去絕大部分液滴后，如果直接經(jīng)煙囪排入大氣，由于環(huán)境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結(jié)成小液滴形成“白色煙羽”。

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圖1為相對濕度為100%的空氣中含濕量隨溫度的變化趨勢曲線，A點為排放濕煙氣的初始狀態(tài)，B點、C點為不同的環(huán)境空氣狀態(tài)，AB，AC分別與飽和濕度曲線相交于B1，C1點。濕煙氣從煙囪口排出后是否會出現(xiàn)白煙及出現(xiàn)白煙的長度，不僅與煙氣本身含濕量的多少、煙氣的溫度(A點位置)有關(guān)，而且與它周圍環(huán)境空氣的溫度、濕度(即B，C點位圖1溫濕圖上煙氣狀態(tài)變化置)有關(guān)。A點狀態(tài)的濕煙氣從煙囪口排出后，沿飽和濕度曲線變化到B1點，在這個過程中濕煙氣中的水分凝結(jié)成小液滴，也即形成“白色煙羽”，然后由B1點沿直線變化到環(huán)境狀態(tài)B點，在這個過程中“白色煙羽”消失。由A點變化到環(huán)境溫度更低的C點的過程也類似，只不過“白色煙羽”的長度更長。因此，只要濕煙氣初始狀態(tài)點與環(huán)境狀態(tài)點的連線與飽和濕度曲線相交，就會產(chǎn)生“白色煙羽”。并且環(huán)境溫度越低、濕度越大“白色煙羽”越長。

三、治理方法

1、 在煙氣脫硫塔入口處加裝一臺“魯龍牌”立式列管式石墨換熱器（煙氣冷卻器），管間以循環(huán)水為冷卻水，與管的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，高溫?zé)煔夥艧峤禍睾筮M(jìn)脫硫塔開展脫硫工序，低溫循環(huán)水被加熱為高溫水用于后面煙氣再熱器去加熱塔后凈煙氣。

2、煙氣在脫硫后，再進(jìn)入一臺“魯龍牌”立式列管式石墨換熱器（叫煙氣冷凝器），與管外低溫水換熱冷卻后，進(jìn)入煙氣再熱器進(jìn)行煙氣再加熱工序。

3、經(jīng)過冷凝處理的低溫凈煙氣進(jìn)入最后一臺“魯龍牌”立式列管式石墨換熱器（煙氣再熱器）石墨管內(nèi)與管間來自煙氣冷卻器的高溫循環(huán)水進(jìn)行熱交換，高溫水放熱降溫被冷卻后回到循環(huán)水池泵，在泵的驅(qū)動下進(jìn)入煙氣冷卻器開始下一個循環(huán)換熱過程；低溫凈煙氣吸熱升溫（＞65℃）后由煙囪排空。

三、采用新型碳纖維改性石墨管換熱器理由

1、新型碳纖維改性石墨管換熱器具有導(dǎo)熱系數(shù)高，換熱效果好，耐腐蝕。

2、石墨換熱管內(nèi)、外壁光滑，不易結(jié)垢，不掛壁，可有效避免因循環(huán)水結(jié)垢、煙氣所含鹽類物質(zhì)結(jié)晶掛壁而影響換熱效果；

3、與氟塑料毛細(xì)管換熱器相比，換熱效率高，同等條件下石墨換熱器面積更小、價格更低，；且石墨光滑管徑大，相對于氟塑料毛細(xì)管換熱器來說，對于冷卻水沒有太大要求（氟塑料冷卻水需要脫鹽水，否則冷卻水結(jié)垢容易堵死換熱管）使用成本低，所以石墨換熱器綜合成本很低。

四、結(jié)束語

綜上所述，“白色煙羽”雖然對環(huán)境質(zhì)量沒有影響，但是影響環(huán)境感觀，需要加以治理。目前主要采取直接加熱法來消除“白色煙羽”，這會增加機(jī)組的能耗。而通過先冷凝再加熱的處理工藝，不僅能回收部分余熱來彌補(bǔ)機(jī)組能耗，而且能夠回收一些冷凝水加以綜合利用，不失為一種節(jié)能型的“白色煙羽”治理模式，同時石墨換熱器在本工藝中的應(yīng)用也會越來越廣，石墨換熱器其耐腐蝕、不堵管、使用壽命長、綜合成本的優(yōu)點會越來越明顯，將被更多的業(yè)主所接受。