工业设计论文烟塔合一技术应用前景分析

　　摘要：烟塔合一是发电之后产生的废烟气经脱硫之后，再被冷却塔加热后排入大气进行降解一种排烟技术。也是一个新新的技术，是集烟囱与冷却踏多种特点，较大的提高了人力和物力的利用，还降低了经济成本，提高了排烟效率。其应用的前景受到研究人员的关注。本文在查阅大量中外科技文献资料基础上就烟塔合一原理简单介绍，对烟塔合一技术环保优势，技术特点，进行了分析；根据我国国情现状预测烟塔合一技术应用前景，并提出相应策略。

　　关键词：烟塔合一,应用前景,环保优势,技术特点,对策

　　一、前言

　　由于全球二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等等主要大气污染物的排放，造成建筑、生物、人类被因大气污染造成的酸雨损害。随着科技的更新人类生产力的不断提高，使得工业、人类的社会活动等等，向大气的排放的污染气体与日俱增。面对环境的恶化和全球大气的气温的日益变暖，人类对环境的日益重视。而来自发电厂排出的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等占的比例很大。为了减少环境污染，减少对环境的损害和提高废气、烟气的排放效率，科学界出现了一些实用技术。烟塔合一技术就是一种较成功的技术。“烟塔合一”技术，即取消火电厂中的烟囱，将锅炉经除尘脱硫后排出的烟气，经自然通风冷却塔排放到大气中。此项技术首先在德国使用，从2O世纪7O年代开始，已有了多座大型火电厂采用[1]。

　　随着环保事业的发展，火电厂、工厂的烟囱已经不单纯是一个排烟装置，而发展成为控制大气污染保护环境的一个设备[2]。它也是减少环境污染的一个方面。烟塔合一技术是利用冷却塔巨大的热湿空气对脱硫后的净烟气形成一个环状气幕，对脱硫后净烟气形成包裹和抬升，增加烟气的抬升高度，从而促进烟气中污染物的扩散[3]。进而提高排烟效率，减少环境污染。

　　烟塔合一技术是一个集经济和环保一身的技术在国外应用相当广泛，例如德国：脱硫后的烟气经冷却塔排放技术(简称烟塔合一技术)在德国运用比较成熟，据德国能源技术公司(GEA)介绍，RWE、VEGA、Saabergwerke及VEW电力公司均实施了烟塔合一工程[4]。对于烟气的排放受到了各国的重视，既烟塔合一技术发展较快。

　　二、烟塔合一技术发展情况

　　烟塔合一技术在国外从20世纪70年代就开始研究，通过不断的试验、研究、分析和改进，技术已日趋成熟，其中以德国的SHU公司和比利时的Hmaon-Sobelco公司为代表。在德国新建火电厂中，已经广泛地利用冷却塔排放脱硫烟气，成为没有烟囱的火电厂[5]。

　　烟塔合一技术分两种：

　　外置式

　　把脱硫装置安装在冷却塔外，脱硫后的洁净烟气引入冷却塔内排放。脱硫装置安装在冷却塔外，净烟气直接引到冷却塔喷淋层的上部，通过安装在塔内的除雾器除雾后均匀排放，与冷却水不接触。国外早期当脱硫系统运行故障时，由于原烟气的温度和二氧化硫的含量相对较高，不适于通过冷却塔排放，需经干式烟囱排放。目前由于脱硫装置运行稳定，冷却塔外一般不设旁路烟囱。

　　内置式

　　近几年国外的烟塔合一技术进一步发展，开始趋向将脱硫装置布置在冷却塔里面。使布置更加紧凑，节省用地。其脱硫后的烟气直接从冷却塔顶部排放。由于省去了烟囱、烟气热交换器，减少了用地，可大大降低初投资，并节约运行和维护费用[6]。

　　西方发达国家自19世纪70年代末到80年代末，相继在燃煤电厂采用烟气脱硫装置。其中大部分脱硫装置都为湿法脱硫工艺。湿法脱硫技术的发展和日臻成熟，但还是存在脱硫后烟气从烟囱排放的一些困难。烟气经石灰石(湿法)脱硫后，烟温一般在50℃左右，50℃的烟气与室外空气密度差甚小，再考虑到烟囱壁散热导致的烟气温降(烟囱非双曲线形)，其流动特性不及冷却塔，加上气候变化的影响，至使经脱硫后50℃的烟气通过烟囱排放存在着困难。因此，不得不对50℃的烟气进行加热，这样势必导致系统复杂，初投资及运行费用增加。

　　因此烟塔合一技术应运而生，并获得了应用。近年来，在德国新建的闭式循环的发电厂，无论大小，几乎都看不见代表发电厂的烟囱，取而代之的都是用冷却塔将脱硫后的烟气排放到大气中去[7]。德国的风调技术实验在德国的大学中完成标志着烟塔合一技术的进步[8]。德国在烟塔技术方面处于领先地位，德国的伍伯托大学曾经举办关于烟塔合一的技术研讨会[9]。

　　冷却塔具有一定高度，比烟囱的表面积大许多，有些国外专家研究烟塔的太阳能发电，烟塔合一之后有比较大的表面积。通过附着太阳能发电板，所以烟塔合一和太阳能发电结合了起来，不但使环境污染减少而且使得能量的利用率提高了[10]。因为烟囱和冷却塔的结构设计对烟气的排放有着重要意义，国外目前研究的紧张结构，双曲线结构，已经在实验阶段[11]。

　　国外研究情况表明烟塔合一技术的利用是因为能够取得较好的经济效益而大量推广，德国帅先从20世纪70年代就开始了烟塔合一的技术研发，目前德国是无烟囱电厂最多的一个国家之一[12]。

　　我国的经济较为落后，目前对环境的污染造成的危害认识程度不够，但随着经济的不断增长，国民素质的提高，环保意识的增强，我国的脱硫和烟塔技术研究与国外先进水平存在一定差距。

　　20世纪90年代后期，我国电力市场的增长日益加大。烟气排放的标准日渐严格，我国的烟塔合一技术在一些电厂有了具体应用。位于首都近郊的华能北京热电厂，装机容量84．5万kW。2006年12月，随着4号脱硫系统完成168小时试运，华能北京热电厂4台机组脱硫系统和烟塔合一工程全部投入运行，成为我国首个可取消烟囱的火电厂[13]。烟塔合一工程的建成标志着我国烟塔合一技术的里程碑，也是亚洲第一个出现了没有烟囱的火电厂。

　　相继大唐发电集团的哈尔滨第一热电厂采用烟塔合一技术脱硫脱硝[14]，国化三河发电厂二期扩建也采用了烟塔合一技术，大唐国际锦州热电厂采用烟塔合一技术等等。专家认为采用烟塔合一技术后脱硫系统将大为简化，不仅可节约建设用地、节省工程投资，而且可大大降低脱硫系统排烟阻力、从而明显减少脱硫电耗和运行费用[15]。

　　随着我国工业的发展，经济实力的增长，环保问题日益重视。在不久的将来，烟塔合一技术会得到广泛应用。烟塔合一技术有待推广，发展前景很大。

　　三、总结

　　由于全世界的经济进程的推进，工业发展的速度不断加快，用电量的迅速上升，以及我国电力市场的不断增长，随着我国国民素质的提高，对发展电力的同时也对环境保护认识不断加深。电厂烟气的排放对环境保护有着重要意义，其中的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物的排放对于动植物，大气及地下水和人类的危害又不容忽视。所以烟塔合一技术对环境问题应用意义重大，根据我国现状烟塔合一技术在我国的应用，是适合我国国情和相应政策。

　　五、参考文献

　　[1]汤蕴琳.火电厂“烟塔合一技术的应用.电力建设,2005,26(2):11

　　[2]黄劝根.烟囱的环保设计简述.水泥工程,2006,1(63)

　　[3]翟明.董芄.王丽.利用冷却塔排放脱硫湿烟气技术的应用.电站系统工程,2005,7(21):4

　　[4]曾德勇,何育东.国内烟塔合一初步设计思路.热力发电.技术经济综述,2005,9:1

　　[5]韩月荣.烟塔合一技术的环保优势.河北电力技术，2005,24(3):36

　　[6]崔克强,胡文庆,王艳等.燃煤电厂排烟方式对比研究.中国电力，2006,10(10):63~76

　　[7]井惟如.烟塔合一技术概况.华北电力技术,2005,10:48

　　[8]DieterBusch，ReinhardHarte，Hans-JürgenNiemannStudyofaproposed200mhighnaturaldraughtcoolingtoweratpowerplantEngineeringStructures,Vol.20,No.10,pp.920-927,1998

　　[9]R.Hartea,W.B.Kra¨tzigbLarge-scalecoolingtowersaspartofanefficientandcleanerenergygeneratingtechnology，Thin-WalledStructures402002651–664

　　[10]P.KrishnaTensionroofsandbridgesJournalofConstructionalSteelResearch57(20011123–1140

　　[11]H.L.Luoa,Y.J.Daia,R.Z.Wanga,*,J.Y.Wua,Y.X.Xua,J.M.ShenExperimentalinvestigationofasolaradsorptionchillerusedforgraindepotcooling，AppliedThermalEngineering2620061218–1225

　　[12]YousefS.H.NajjarComparisonofperformanceoftheintegratedgasandsteamcycle(IGSC)withthecombinedcycle(CC)，AppliedThermalEngineering19199975--87

　　[13]周宏.烟塔合一技术的环保优势.可靠性技术，2005，87

　　[14]徐炜鑫,赵航宇,束继伟.锅炉烟塔合一技术条件下脱硝系统的设计特点，黑龙江电力，2006，Vol.28No.5P.355-357

　　[15]王志斌.烟塔合一排烟方式有关问题探讨,热机技术,2005，