2.3 藍(lán)色煙羽治理的經(jīng)濟(jì)性分析

目前已經(jīng)安裝有低低溫電除塵器、濕式電除塵器等裝置的電廠，SO3 的排放濃度一般較低，不需要大規(guī)模改造。對(duì)于燃煤硫分高、缺少低低溫電除塵器及濕式電除塵器等高效脫除SO3 裝置的電廠，SO3 排放濃度較高(甚至超過30 mg/m3)，需要進(jìn)行改造。根據(jù)實(shí)際情況不同，改造的投資造價(jià)在20~50 元/kW(見表3)。

對(duì)SO3 治理的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在減少電廠爐后設(shè)施的腐蝕， 減少下游設(shè)備檢修維護(hù)工作量。取決于各電廠的煤質(zhì)、設(shè)備的不同，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也有較大差異。需要特別強(qiáng)調(diào)的是采用煙氣加熱技術(shù)是無法治理藍(lán)色煙羽的，因?yàn)榧訜岷蟮臒煔鉁囟冗h(yuǎn)低于硫酸的露點(diǎn)溫度，SO3 仍以硫酸氣溶膠的形式存在。

2.4 藍(lán)色煙羽治理的環(huán)境效益

SO3 在脫硫后的煙氣中主要以硫酸霧的形式存在，出現(xiàn)藍(lán)色煙羽時(shí)煙氣中的SO3 濃度一般在36 mg/m3 以上，通過治理可以下降到3.6 mg/m3，這意味著以SO3 形式存在的硫酸霧濃度下降了32.4 mg/m3，因其排入大氣后會(huì)形成硫酸鹽，相當(dāng)于排放硫酸鹽細(xì)顆粒物的質(zhì)量濃度超過53 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過超低排放顆粒物排放質(zhì)量濃度10 mg/m3 的要求，其對(duì)環(huán)境空氣中PM2.5 的影響是較為明顯的。因此，凡是有藍(lán)色煙羽現(xiàn)象的電廠，應(yīng)進(jìn)行SO3 的深度減排，沒有出現(xiàn)藍(lán)色煙羽的電廠，也應(yīng)對(duì)煙氣中的SO3 進(jìn)行監(jiān)測，分析其對(duì)周圍大氣質(zhì)量的影響。從國內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)看，SO3 的排放質(zhì)量濃度小于5 mg/m3 對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響較小。

3 白色煙羽的危害及治理的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益

3.1 白色煙羽的危害燃煤電廠的白色煙羽(濕煙羽)是由于煙氣通過煙囪排入大氣后因溫度下降，煙氣中的氣態(tài)水凝結(jié)引起的可見煙羽。凝結(jié)水是沒有污染的，所以白色煙羽的危害取決于煙氣中自身的污染物。煙氣中的污染物可以分為常規(guī)污染物和非常規(guī)污染物兩類。

常規(guī)污染物即目前日常監(jiān)測的SO2、NOx 和煙塵，其中煙塵實(shí)際上是指可過濾顆粒物(FPM)，即燃煤產(chǎn)生的飛灰以及濕法脫硫產(chǎn)生的石膏等，這部分物質(zhì)可被濾膜捕集并烘干后稱重測量。超低排放后燃煤電廠的常規(guī)污染物排放濃度已經(jīng)很低，對(duì)環(huán)境的影響很小。

非常規(guī)污染物主要有Hg 等重金屬及其化合物，Hg 等重金屬及其化合物多數(shù)以顆粒態(tài)形式存在于可過濾顆粒物中而被脫除，但也有少數(shù)以氣態(tài)形式存在的較難脫除。

可凝結(jié)顆粒物(CPM)是指煙氣在煙囪內(nèi)以氣相(包括霧狀顆粒)形式存在，但排入大氣環(huán)境后由于溫度下降會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)成顆粒物，主要由SO3 氣溶膠、揮發(fā)性有機(jī)物(即VOC) 、SCR 裝置逃逸的微量NH3 以及霧狀液態(tài)水?dāng)y帶的溶解性總固體等污染物組成。

溶解性總固體主要有SO42 –、Cl–、F–、NO3–、Ca2+、Mg2+等離子組成的無機(jī)鹽，燃煤電廠超低排放改造完成后溶解鹽的質(zhì)量濃度在0.15~2 mg/m3。揮發(fā)性有機(jī)物主要由燃燒過程產(chǎn)生的酯類、烷烴類以及少量苯環(huán)類物質(zhì)組成，有機(jī)物組分在可凝結(jié)顆粒物中所占的比重在4.6%~27.7% 之間。SO3 在脫硫后的煙氣中主要以硫酸霧形式存在，超低排放改造后質(zhì)量濃度均值從23 mg/m3 降低到8.9 mg/m3。

有測試結(jié)果顯示，濕法煙氣脫硫工藝和濕式電除塵器對(duì)CPM 的脫除效率分別達(dá)到57.59%、69.92%。低低溫電除塵技術(shù)對(duì)CPM 也有較高的脫除效率。盡管非常規(guī)污染物濃度比常規(guī)污染物濃度低很多，但少量的非常規(guī)污染物對(duì)環(huán)境的影響也不容忽視， 如酸霧、Hg 及其化合物的污染當(dāng)量值分別為0.6、0.000 1。因此，需要重視Hg、CPM 等非常規(guī)污染物對(duì)環(huán)境的影響，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深度減排。

3.2 白色煙羽治理技術(shù)

白色煙羽治理技術(shù)主要包括煙氣冷凝、煙氣加熱、煙氣冷凝再熱工藝。煙氣冷凝工藝主要實(shí)現(xiàn)污染物減排、回收煙氣中水分以及減弱視覺影響。煙氣加熱工藝主要實(shí)現(xiàn)消除煙羽視覺影響及提高污染物擴(kuò)散效率。煙氣冷凝再熱具有兩者的共同優(yōu)點(diǎn)。具體技術(shù)分類詳見圖1。

3.3 白色煙羽治理的經(jīng)濟(jì)性分析如果采用煙氣加熱技術(shù)進(jìn)行煙羽治理，國內(nèi)各地出臺(tái)的政策一般均沿用德國2002 年以前的法規(guī)要求，脫硫后濕煙氣加熱至75~80 ℃ 再排放。根據(jù)國內(nèi)多個(gè)工程案例的實(shí)際情況， 以水媒式GGH 加熱技術(shù)為例，改造單位投資約增加60 元/kW，由于加熱煙氣損失的熱量，折算為單位發(fā)電煤耗約增加2 g/(kW·h)，運(yùn)行成本約增加0.15 分/(kW·h)。

如果采用煙氣冷凝技術(shù)，成本增加主要分為投資成本、循環(huán)泵電耗、引風(fēng)機(jī)增加能耗等。

表4 給出了3 種主流煙氣冷凝工藝的投資成本和運(yùn)行成本，改造的單位投資約增加40 元/kW。根據(jù)目前的實(shí)際運(yùn)行成本，初步測算改造后運(yùn)行成本約增加0.10 分/(kW·h)(按年運(yùn)行5 000 h，標(biāo)煤價(jià)格500 元/t 計(jì)算)。

3.4 白色煙羽治理的環(huán)境效益

(1)節(jié)水效益。

如果采用煙氣冷凝技術(shù)治理白色煙羽，隨著煙溫降低，煙氣中飽和含水量下降，析出的水量增多，回收水(除了漿液冷卻技術(shù)將冷凝水直接混入漿液中，導(dǎo)致冷凝水無法直接回用外，其他處理技術(shù)均有回收水)可用于電廠其他用途(見圖2)。

以300 MW 機(jī)組為例，煙溫分別為60 ℃、55 ℃、50 ℃ 時(shí)，降低1 ℃ 時(shí)節(jié)水量分別約為12.7 t/h、9.4 t/h、7.4 t/h。按降溫5 ℃ 考慮，溫度由50 ℃ 降低到45 ℃ 時(shí)，300 MW 機(jī)組每小時(shí)可節(jié)約水量約31.6 t，年經(jīng)濟(jì)效益約41.9 萬元(按5 000 h、2.65元/t 計(jì))。實(shí)際的節(jié)水效益與當(dāng)?shù)厮畠r(jià)、負(fù)荷、實(shí)際降溫幅度有關(guān)，對(duì)于西部水資源匱乏地區(qū)，特別是以水定電的燃煤電廠，節(jié)水的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更為重要。

(2)污染物減排。

如果采用直接加熱技術(shù)進(jìn)行治理，政策上一般要求脫硫后濕煙氣加熱至75~80 ℃ 再排放，對(duì)于污染物減排并無改善。相反，由于加熱煙氣損失的熱量，折算為單位發(fā)電煤耗增加約為2 g/(kW·h)。2017 年全國平均發(fā)電煤耗為294.17 g/(kW·h)，按超低排放電廠常規(guī)污染物要求，煙塵排放質(zhì)量濃度應(yīng)少于10 mg/m3、SO2 排放質(zhì)量濃度應(yīng)少于35 mg/m3、NOx 排放質(zhì)量濃度應(yīng)少于50 mg/m3、合計(jì)不大于95 mg/m3 來核算，每kW·h 發(fā)電煤耗增加2 g，則相當(dāng)于常規(guī)污染物排放量增加0.65 mg/m3。可見，采用直接加熱的方式消除白色煙羽，不僅不減少污染物排放，反而會(huì)增加污染物排放。

如果采用煙氣冷凝技術(shù)治理白色煙羽，常規(guī)污染物基本不減排， 但可有效捕集可凝結(jié)顆粒物， 主要是煙氣中的硫酸霧和液滴中的溶解鹽等。溶解鹽只能溶解在液態(tài)水即液滴中，根據(jù)實(shí)測和計(jì)算，滿足超低排放要求的采用濕式石灰石–石膏法煙氣脫硫工藝的電廠，煙氣中的溶解鹽質(zhì)量濃度一般不超過1 mg/m3。按50% 的去除效率計(jì)算，溶解鹽僅降低0.5 mg/m3，以300 MW機(jī)組為例，每年減排量為2.9 t，排污稅每年減少0.7 萬元。此外，對(duì)煙氣中SO3 的減排量取決于煙氣中的SO3 濃度和煙氣的冷凝溫度，超低排放處理后白色煙羽中的SO3 濃度一般較低，因此，其減排效果也很有限。

總之， 對(duì)于已達(dá)到超低排放要求的燃煤電廠，治理白色煙羽的環(huán)境效益并不明顯。加熱技術(shù)會(huì)增加污染物的排放，冷凝技術(shù)雖然可減少污染物的排放，但非常有限，對(duì)環(huán)境改善的貢獻(xiàn)并不明顯，而且會(huì)使邊際成本明顯增加，權(quán)衡之下應(yīng)把這部分投資用在更需要的環(huán)境治理方面。

(3)消除白色煙羽視覺影響。

消除白色煙羽的視覺影響對(duì)于提高周邊民眾對(duì)環(huán)境改善的滿意度具有一定的意義，也可以提高污染物的擴(kuò)散效果。采用煙氣直接加熱技術(shù)的能耗較高;煙氣冷凝技術(shù)可減輕白色煙羽的視覺影響，但除非將煙氣冷卻到接近環(huán)境溫度，否則無法徹底消除;較為成熟的技術(shù)路線是采用先冷凝析出飽和水蒸汽，再進(jìn)行小幅再加熱的技術(shù)，可達(dá)到消除煙羽視覺影響的效果，并有效降低加熱能耗。

4 結(jié)論

( 1) 燃煤電廠有色煙羽包括石膏雨、煙囪雨、白色煙羽、灰黑色煙羽、藍(lán)色煙羽和黃色煙羽等，不同有色煙羽的成因各不相同，危害及治理技術(shù)也不相同，應(yīng)依據(jù)具體的有色煙羽進(jìn)行針對(duì)性治理。

(2)燃煤電廠超低排放后，普遍存在的是白色煙羽，有少數(shù)燃用中、高硫煤的電廠會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色煙羽。白色煙羽主要是存在視覺影響，本身對(duì)環(huán)境影響不大，治理能收獲的環(huán)境效益較小;藍(lán)色煙羽中硫酸霧濃度較高，應(yīng)進(jìn)行治理。

(3)藍(lán)色煙羽是排放煙氣中硫酸霧濃度較高造成的，目前中國尚無燃煤電廠硫酸霧(SO3)的排放標(biāo)準(zhǔn)，各地出臺(tái)的治理要求也非?；靵y。治理煙氣中的SO3 主要有3 條途徑，一是降低燃煤含硫量并控制SCR 煙氣脫硝工藝中SO2/SO3 轉(zhuǎn)化率， 二是提高低低溫電除塵器、濕式石灰石–石膏法煙氣脫硫工藝、濕式電除塵等煙氣治理設(shè)施對(duì)SO3 的協(xié)同脫除效率，三是向煙氣中噴入堿性物質(zhì)，中和煙氣中的SO3。煙氣加熱對(duì)治理藍(lán)色煙羽沒有任何效果，藍(lán)色煙羽治理對(duì)降低當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣中的PM2.5 較為有利，投資與運(yùn)行成本不是很高。

( 4) 白色煙羽是煙氣中的氣態(tài)水排入大氣后，因溫度下降冷凝成微細(xì)霧滴造成的。可通過加熱相對(duì)減少煙氣中氣態(tài)水進(jìn)入大氣環(huán)境后冷凝析出的量來減輕或消除白色煙羽現(xiàn)象，但加熱耗能會(huì)增加污染物排放。為了減少耗能，可采用先冷凝煙氣析出部分水，再對(duì)煙氣進(jìn)行小幅加熱的方式，這樣可回收煙氣中的部分氣態(tài)水，但污染物減排量并不明顯，不宜全面推廣。