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隨著煙氣脫硫，特別是濕法脫硫技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，與之伴隨的衍生技術(shù)不斷應(yīng)運而生。利用冷卻塔排放脫硫后的煙氣的技術(shù)就是非常有代表性的一種。通過對該技術(shù)的介紹和技術(shù)經(jīng)濟比較，提出了此技術(shù)在我國工程應(yīng)用的思路和前景。

西方發(fā)達國家自20世紀70年代末到80年代末，相繼完成了燃煤火電廠的煙氣脫硫裝置的建設(shè)。其中大部分脫硫裝置都采用的是濕法脫硫工藝。隨著濕法脫硫技術(shù)的發(fā)展和日臻成熟，與之伴隨的衍生技術(shù)像副產(chǎn)品石膏的綜合利用和二合一功能冷卻塔煙氣排放技術(shù)等不斷應(yīng)運而生，并獲得了廣泛應(yīng)用。近年來，在西方國家特別是西歐，新建的閉式循環(huán)的火力發(fā)電廠，無論大小，幾乎都看不見代表火力發(fā)電廠的煙囪，取而代之的都是用冷卻塔將脫硫后的煙氣排放到大氣中去。煙塔合一技術(shù)具有當(dāng)不設(shè)GGH時，可提高排煙的抬升高度，保證當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，減少工程投資和運行費用，用矮得多的冷卻塔代替高煙囪等有利因素，因此，被認為是火電廠今后十分有前途的發(fā)展方向。^[1]

國家對于大氣排放污染物的標準是國家環(huán)保總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗總局在2004年頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》，標準中對火力發(fā)電廠鍋爐煙氣排放做了很詳細的規(guī)定。但是，該標準對不同地區(qū)采取了不同的標準要求，未來將如何要求，是不是再修改此標準并沒有做出說明。該標準中同時也給出了二氧化硫排放速率的要求和計算方法，由于這個指標的要求，我國東部沿海地區(qū)再使用煙囪進行排放煙氣將很難滿足標準的要求了，只能是將煙囪建得越來越高，這樣才能滿足標準的要求。標準中給出了利用煙囪進行排放的理論計算方法，但是，這個方法不能適合煙塔合一的計算要求。

中華人民共和國國家員會在2006年頒布的《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范》中對循環(huán)水冷卻塔的熱力、空氣動力和水力計算方法做了詳細的規(guī)定，但是，也沒有給出煙塔合一的計算方法。

德國已經(jīng)對煙塔合一做出了很詳細的規(guī)定，標準號為：VDl3782和VDl3784。希望能夠盡快收集到這兩個標準，為煙塔合一的設(shè)計找到可行的執(zhí)行標準。^[2]

煙塔合一從開始應(yīng)用至今，已經(jīng)獲得應(yīng)用的有三種形式：脫硫內(nèi)置式煙塔合一、循環(huán)水冷卻塔煙塔合一、間接空冷內(nèi)置式煙塔合一。

一、脫硫內(nèi)置式煙塔合一

脫硫內(nèi)置式煙塔合一是煙塔合一發(fā)明的種形式。這種形式的煙塔合一就是將脫硫裝置布置在塔內(nèi)，低溫?zé)煔庠谒?nèi)直接排放。由于該種方式中沒有產(chǎn)生大量費熱的熱源來加熱煙氣．因此，煙氣在排放過程中是逐漸被冷卻的過程，有一部分酸性物質(zhì)就隨煙氣中被冷卻的水下落到脫硫設(shè)施上，嚴重地腐蝕了脫硫設(shè)施，煙氣的排放效果也不理想。因此，這種方式已經(jīng)不推薦使用了。

二、循環(huán)水冷卻塔煙塔合一

循環(huán)水冷卻塔煙塔合一是脫硫內(nèi)置式煙塔合一后的一種形式的嘗試，這種形式的煙塔合一就是將經(jīng)過脫硫和脫硝的低溫?zé)煔馔ㄟ^循環(huán)水冷卻塔進行排放。由于循環(huán)水在被冷卻時釋放的熱量也加熱了一部分水，并使這部分水變成了蒸汽，再由蒸汽加熱低溫?zé)煔獠⒃谒?nèi)進行混合，從而將排放的煙氣加熱，達到了費熱利用的效果，也使得煙氣的排放效果更好。但是，這種形式的煙塔合一在運行時會有大量的酸性物質(zhì)在與水混合后落到循環(huán)水中，使循環(huán)水的酸性大大增加，有數(shù)據(jù)顯示，德國的一個電站在采用了這種形式的煙塔合一后，使循環(huán)水的pH值小于1，長期運行后循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部遭到了嚴重的腐蝕。

三、間接空冷內(nèi)置式煙塔合一

這種形式的煙塔合一就是將問接空冷系統(tǒng)布置在塔內(nèi)，煙氣在塔內(nèi)排放。利用通過散熱器被加熱的空氣來加熱低溫?zé)煔猓_到費熱被利用的效果。由于這種形式的煙氣排放過程中沒有大量的水參與，煙氣的排放是不斷被加熱的，因此，這種煙氣排放方式解決了煙氣擴散排放問題，也減輕了煙氣對塔內(nèi)設(shè)施的腐蝕問題，受到了用戶的普遍認同。^[2]

煙塔合一技術(shù)的應(yīng)用滿足了環(huán)保指標越來越高的要求，但要達到預(yù)期的效果，必須在設(shè)計上充分考慮如下因：排放的煙氣量、費熱的熱量和費熱的起始溫度（不要低于煙氣的溫度）、塔內(nèi)介質(zhì)的流動速度、塔的高度等。

排放的煙氣量、費熱的熱量和塔內(nèi)介質(zhì)的流動速度是決定煙氣能否按照設(shè)計意圖進行排放的三個關(guān)鍵因素。可以利用的費熱的多少是決定煙氣被加熱到什么程度的關(guān)鍵因素，如果被加熱的程度高，那么，混合氣體的密度將更低，可以實現(xiàn)在很低的風(fēng)速下有較遠的飄浮，如果被加熱的程度較低，煙氣的飄浮距離將受到很大的影響。^[2]

煙塔合一技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有換熱計算、塔內(nèi)動力場分析和塔的結(jié)構(gòu)分析。

換熱計算和塔內(nèi)動力場分析還不能單純靠理論分析進行，原因是工作狀態(tài)下的煙塔合一都是處在復(fù)雜的自然環(huán)境中，涉及的邊界條件很多，而理論計算無法將這些因素都考慮進去，即使是考慮了這些因素，也無法保證其正確性。因此，這兩項基本上還是依賴試驗來確定。

在試驗前，為盡量減少試驗的次數(shù)，應(yīng)該進行充分的數(shù)字模擬，利用CFD軟件進行塔內(nèi)動力場分析，確定一個排放效果比較好的效果范圍，就這部分進行試驗驗證，從中找出符合要求的各因素的組合，并應(yīng)用到實際工程中。

塔的結(jié)構(gòu)分析是在滿足流動特性時來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，流動特性通常只對塔內(nèi)部提出具體要求，對外部沒有什么要求。因此，塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以通過理論計算來實現(xiàn)塔的設(shè)計工作。

從已經(jīng)運行的煙塔合一項目的調(diào)研結(jié)果分析，煙氣的擴散半徑和半徑內(nèi)下落的污染物濃度與塔的高度、出口直徑、自然風(fēng)速都有直接的關(guān)系，這些邊界條件之間的關(guān)系要通過試驗來進一步確定。^[2]

1．取消煙囪、降低造價

主要在新建機組時，可以利用冷卻塔排放煙氣，取消煙囪，降低相對高的土建費用，降低工程造價、占地面積和運行費用。對于一個2×600W電廠來說，1座雙內(nèi)筒鋼筋混凝土煙囪加上地基處理，其投資一般在2000萬元以上。

2．取消濕法脫硫后的煙氣再加熱裝置、降低造價和運行費用

用冷卻塔排放煙氣技術(shù)于新建機組或增加脫硫設(shè)備時，可以省去煙囪和氣氣換熱器（GGH），不存在回轉(zhuǎn)式加熱器的漏風(fēng)問題，可進一步提高脫硫效率。與采用換熱器的FGD系統(tǒng)相比，冷卻塔煙氣排放可能減少5%～7%的運行成本。

3．更好的環(huán)境效益

由于冷卻塔中的空氣流量大約是煙氣流量的20倍，其質(zhì)量效應(yīng)使煙氣排到大氣的速度大于煙囪排出的速度，冷卻塔排出的氣體體積和不同溫度形成的推力遠大于煙氣自然浮力，高含熱量的冷卻塔的羽狀流與經(jīng)過煙囪排放的煙氣比較可達到更高的高度，可以上升到大氣非湍流層以上再轉(zhuǎn)到混合層。此外，它對風(fēng)力的影響較不敏感。根據(jù)德國電廠的實際測得結(jié)果，100m的冷卻塔與170m的煙囪排煙效果，冷卻塔的煙氣擴散高度為700m，而煙囪的擴散高度為450m。

4．提高電廠的熱效率

在絕大部分情況下，煙氣通過冷卻塔排放對冷卻塔的冷卻效率有利，因而可以提高凝汽器的真空度或降低循環(huán)水泵的功耗，提高電廠的熱效率。

5．因電廠熱效率的提高。減少了燃煤消耗量。即可相應(yīng)減少總污染物排放量

6．縮短停機時間

有些在役老電廠現(xiàn)有煙囪的內(nèi)襯材質(zhì)抗酸腐蝕性能較差，如采用常規(guī)方法排放再熱后的濕法脫硫煙氣，必須對煙囪內(nèi)壁進行防腐處理，所需停機時間較長，帶來較大的發(fā)電損失，幾臺鍋爐共用一根煙囪時更甚，而通過冷卻塔排放煙氣的方案停機時間相對短些。

7．不受當(dāng)?shù)亟ㄖ锵拗聘叨龋ㄈ鐧C場附近）等的限制，并消除視覺污染。^[3]