烟囱排出的白烟与环境冷空气混合。在冷却过程中,水蒸气饱和冷凝,冷凝水雾滴折射光线,散射,使烟羽呈白色或灰色,称为湿烟羽,俗称大白烟。烟气脱白是指去除大白烟。
大白烟的来源是水,烟气中的饱和水蒸气是吸热产生的,含有大量的潜热。因此,烟气美白的关键是排放烟气的温度和湿度控制。
烟气脱白可解决视觉污染,减少对飞行、高速公路运输的影响,并具有以下四个方面的优点:
①有利于消除雾霾;
②节水;
③节能;
④废水处理;
烟气中的水蒸气密度为0.804kg/m3,比空气轻。离开烟囱后很容易上升。与环境低温空气混合冷却后,水蒸气饱和凝结成水滴。水滴密度为1000kg/m3,颗粒极细,密度远大于空气中的水滴悬浮在大气层中形成雾。浓雾影响飞行和高速公路交通。
通过风、雨、雪或天气稳定,浓雾就像一个大盖子,溶解颗粒沉淀,吸收其他污染源颗粒,阻止其扩散,在雾层中积累,形成雾霾。
基于除湿的烟气美白可以去除雾霾,减少雾天气,最重要的是处理粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机污染排放,达到环境保护的目的。
据估计,中国每年人工排放到大气中的水分超过160亿吨。
1)煤电热电行业:每燃烧1吨标煤,湿烟气带走1吨水分,循环水冷却塔排水5吨,煤电热电行业每年排入大气的水分超过120亿吨。
2)钢铁行业:每生产1吨钢,放散1.5吨水,全行业每年排放约15亿吨水。
3)煤焦化行业:每湿熄焦炭,排放0.5吨水分,焦炉烟道气湿脱硫,干脱硫排放水分,煤焦化行业每年向大气排放水分超过2亿吨。
4)天然气燃烧:每燃烧1立方米天然气,产生2立方米、1.55kg水蒸气,全国每年排放3亿多吨水。
此外,还有水泥、建材、有色金属、石化等行业。
与自然的水循环量相比,人工排放到160亿吨的大气中确实是一个小数目,但这是在自然正常循环的基础上增加的,特别是中国经济发展不平衡,发达地区的排放强度是全国平均水平的10倍以上,非常不均匀。
中国的能源消耗和巨大的国情决定了中国的烟气脱白必须充分重视节水。水是雾霾,回收是资源,特别是对西部缺水企业,回收水更有意义。
以除湿为基础的烟气脱白,假设70%排气回收,全国每年可回收相当于100多亿吨水蒸气的热量,用于加热、加热矿粉、煤粉,节能效益显著。
烟气脱白不仅能产生新的废水,而且有助于处理原有的难处理废水。
湿法脱硫废水、焦化废水、综合污水处理产生的浓盐水难以处理,投资处理成本高,传统的膜处理方法难以实现零排放或低成本零排放。
烟气脱白后,烟气污染物从水转移到大气,利用烟气余热和残余氧热解热氧化,无害化废水COD有机成分,吸收稀释氨氮,喷雾蒸发浓缩,干燥去除溶解盐,可大大降低废水处理投资,特别是降低处理成本。