2.3 藍色煙羽治理的經濟性分析

目前已經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)，需要進行改造。根據實際情況不同，改造的投資造價在20~50 元/kW(見表3)。

對SO3 治理的經濟效益主要體現在減少電廠爐后設施的腐蝕， 減少下游設備檢修維護工作量。取決于各電廠的煤質、設備的不同，產生的經濟效益也有較大差異。需要特別強調的是采用煙氣加熱技術是無法治理藍色煙羽的，因為加熱后的煙氣溫度遠低于硫酸的露點溫度，SO3 仍以硫酸氣溶膠的形式存在。

2.4 藍色煙羽治理的環(huán)境效益

SO3 在脫硫后的煙氣中主要以硫酸霧的形式存在，出現藍色煙羽時煙氣中的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，因其排入大氣后會形成硫酸鹽，相當于排放硫酸鹽細顆粒物的質量濃度超過53 mg/m3，遠遠超過超低排放顆粒物排放質量濃度10 mg/m3 的要求，其對環(huán)境空氣中PM2.5 的影響是較為明顯的。因此，凡是有藍色煙羽現象的電廠，應進行SO3 的深度減排，沒有出現藍色煙羽的電廠，也應對煙氣中的SO3 進行監(jiān)測，分析其對周圍大氣質量的影響。從國內外已有經驗看，SO3 的排放質量濃度小于5 mg/m3 對環(huán)境空氣質量的影響較小。

3 白色煙羽的危害及治理的經濟與環(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)水凝結引起的可見煙羽。凝結水是沒有污染的，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，其中煙塵實際上是指可過濾顆粒物(FPM)，即燃煤產生的飛灰以及濕法脫硫產生的石膏等，這部分物質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很低，對環(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，但也有少數以氣態(tài)形式存在的較難脫除。

可凝結顆粒物(CPM)是指煙氣在煙囪內以氣相(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在很短的時間內凝結成顆粒物，主要由SO3 氣溶膠、揮發(fā)性有機物(即VOC) 、SCR 裝置逃逸的微量NH3 以及霧狀液態(tài)水攜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+等離子組成的無機鹽，燃煤電廠超低排放改造完成后溶解鹽的質量濃度在0.15~2 mg/m3。揮發(fā)性有機物主要由燃燒過程產生的酯類、烷烴類以及少量苯環(huán)類物質組成，有機物組分在可凝結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，超低排放改造后質量濃度均值從23 mg/m3 降低到8.9 mg/m3。

有測試結果顯示，濕法煙氣脫硫工藝和濕式電除塵器對CPM 的脫除效率分別達到57.59%、69.92%。低低溫電除塵技術對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)污染物對環(huán)境的影響也不容忽視， 如酸霧、Hg 及其化合物的污染當量值分別為0.6、0.000 1。因此，需要重視Hg、CPM 等非常規(guī)污染物對環(huán)境的影響，必要時應當進行深度減排。

3.2 白色煙羽治理技術

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

3.3 白色煙羽治理的經濟性分析如果采用煙氣加熱技術進行煙羽治理，國內各地出臺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。根據國內多個工程案例的實際情況， 以水媒式GGH 加熱技術為例，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)，運行成本約增加0.15 分/(kW·h)。

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

表4 給出了3 種主流煙氣冷凝工藝的投資成本和運行成本，改造的單位投資約增加40 元/kW。根據目前的實際運行成本，初步測算改造后運行成本約增加0.10 分/(kW·h)(按年運行5 000 h，標煤價格500 元/t 計算)。

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(除了漿液冷卻技術將冷凝水直接混入漿液中，導致冷凝水無法直接回用外，其他處理技術均有回收水)可用于電廠其他用途(見圖2)。

以300 MW 機組為例，煙溫分別為60 ℃、55 ℃、50 ℃ 時，降低1 ℃ 時節(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，300 MW 機組每小時可節(jié)約水量約31.6 t，年經濟效益約41.9 萬元(按5 000 h、2.65元/t 計)。實際的節(jié)水效益與當地水價、負荷、實際降溫幅度有關，對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)水的經濟效益和社會效益更為重要。

(2)污染物減排。

如果采用直接加熱技術進行治理，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，煙塵排放質量濃度應少于10 mg/m3、SO2 排放質量濃度應少于35 mg/m3、NOx 排放質量濃度應少于50 mg/m3、合計不大于95 mg/m3 來核算，每kW·h 發(fā)電煤耗增加2 g，則相當于常規(guī)污染物排放量增加0.65 mg/m3?？梢?，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，反而會增加污染物排放。

如果采用煙氣冷凝技術治理白色煙羽，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，根據實測和計算，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，煙氣中的溶解鹽質量濃度一般不超過1 mg/m3。按50% 的去除效率計算，溶解鹽僅降低0.5 mg/m3，以300 MW機組為例，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， 對于已達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。加熱技術會增加污染物的排放，冷凝技術雖然可減少污染物的排放，但非常有限，對環(huán)境改善的貢獻并不明顯，而且會使邊際成本明顯增加，權衡之下應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于提高周邊民眾對環(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散效果。采用煙氣直接加熱技術的能耗較高;煙氣冷凝技術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;較為成熟的技術路線是采用先冷凝析出飽和水蒸汽，再進行小幅再加熱的技術，可達到消除煙羽視覺影響的效果，并有效降低加熱能耗。

4 結論

( 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，危害及治理技術也不相同，應依據具體的有色煙羽進行針對性治理。

(2)燃煤電廠超低排放后，普遍存在的是白色煙羽，有少數燃用中、高硫煤的電廠會出現藍色煙羽。白色煙羽主要是存在視覺影響，本身對環(huán)境影響不大，治理能收獲的環(huán)境效益較小;藍色煙羽中硫酸霧濃度較高，應進行治理。

(3)藍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)的排放標準，各地出臺的治理要求也非?；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施對SO3 的協(xié)同脫除效率，三是向煙氣中噴入堿性物質，中和煙氣中的SO3。煙氣加熱對治理藍色煙羽沒有任何效果，藍色煙羽治理對降低當地環(huán)境空氣中的PM2.5 較為有利，投資與運行成本不是很高。

( 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霧滴造成的?？赏ㄟ^加熱相對減少煙氣中氣態(tài)水進入大氣環(huán)境后冷凝析出的量來減輕或消除白色煙羽現象，但加熱耗能會增加污染物排放。為了減少耗能，可采用先冷凝煙氣析出部分水，再對煙氣進行小幅加熱的方式，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。