目前，我國大部分燃煤發電機組脫硫系統采用石灰石-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煙囪進入大氣環境，遇冷凝結成微小液滴，從而產生“白色煙羽”。雖然單純的“白色煙羽”對環境質量沒有影響，但是影響環境感觀，有時甚至會被誤認為有毒、有害廢氣。濕煙氣凝結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，環保局就經常接到類似投訴。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構材料，它和其它一切非金屬耐腐蝕材料的區別在于:        

（1）具有極好的導熱性能。石墨導熱系數很高，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）具有優良的化學穩定性，耐腐蝕。石墨除及少數強氧化性酸與強堿外，對大部分酸類、堿類都是穩定的。

（3）線脹系數小，其線脹系數一般在（5~27）×10-6×1/℃范圍內，對溫度變化的敏感度小，用它制作的設備能在高溫下維持原來的形狀和機械強度

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

（5）機械加工性能良好，除不能壓延和鍛制外，可以進行各種機械加工。

（6）石墨密度小，制成設備質量輕，比相應的金屬設備質量輕。  

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，是我公司獨立開發的國家專利產品，在石墨原材料中添加了部分高強度的碳纖維絲，制成的碳纖維改性石墨管既保持了傳統的石墨管換熱好和不掛壁的優點外，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用的安全性能明顯增強。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），實現單管伸縮，避免了傳統產品因管板、換熱管與粘接劑線脹系數不同而引起的應力破壞。

b、使用范圍擴大。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℃提高到現在的180℃。在化工生產中只要壓力不高于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，結構簡單，維修方便，單管可以更換，避免了傳統產品因堵管造成設備整機報廢，大大延長設備的使用壽命。

二、“白色煙羽”形成機理

濕法脫硫后的濕煙氣直接排放之所以會產生“白色煙羽”，是因為在脫硫過程中，脫硫漿液與高溫煙氣直接接觸，發生傳熱傳質。一方面水分蒸發，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。煙氣達到飽和狀態后，會攜帶部分小液滴。這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經除霧器除去絕大部分液滴后，如果直接經煙囪排入大氣，由于環境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結成小液滴形成“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，B點、C點為不同的環境空氣狀態，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白煙及出現白煙的長度，不僅與煙氣本身含濕量的多少、煙氣的溫度(A點位置)有關，而且與它周圍環境空氣的溫度、濕度(即B，C點位圖1溫濕圖上煙氣狀態變化置)有關。A點狀態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成小液滴，也即形成“白色煙羽”，然后由B1點沿直線變化到環境狀態B點，在這個過程中“白色煙羽”消失。由A點變化到環境溫度更低的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點與環境狀態點的連線與飽和濕度曲線相交，就會產生“白色煙羽”。并且環境溫度越低、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），管間以循環水為冷卻水，與管的高溫煙氣進行熱交換，高溫煙氣放熱降溫后進脫硫塔開展脫硫工序，低溫循環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，進入煙氣再熱器進行煙氣再加熱工序。

3、經過冷凝處理的低溫凈煙氣進入最后一臺“魯龍牌”立式列管式石墨換熱器（煙氣再熱器）石墨管內與管間來自煙氣冷卻器的高溫循環水進行熱交換，高溫水放熱降溫被冷卻后回到循環水池泵，在泵的驅動下進入煙氣冷卻器開始下一個循環換熱過程；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熱系數高，換熱效果好，耐腐蝕。

2、石墨換熱管內、外壁光滑，不易結垢，不掛壁，可有效避免因循環水結垢、煙氣所含鹽類物質結晶掛壁而影響換熱效果；

3、與氟塑料毛細管換熱器相比，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、結束語

綜上所述，“白色煙羽”雖然對環境質量沒有影響，但是影響環境感觀，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機組能耗，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、綜合成本的優點會越來越明顯，將被更多的業主所接受。