学文网【摘 要】介绍了国内外燃煤电厂“烟塔合一”技术的应用现状。对比了国内烟塔合一工程和常规烟囱的初投资。通过计算对比了烟塔合一和常规烟囱的烟气抬升高度，并介绍了运行的烟塔合一冷却塔的腐蚀情况。结论对电厂烟气排放方式的选择具有一定的指导意义。
【关键词】烟塔合一；投资；抬升高度；腐蚀
烟塔合一冷却塔是一种燃煤火力发电厂新型的烟气排放方式，取消了常规的烟囱，锅炉烟气经过除尘脱硫以后，用烟道送入循环水冷却塔内配水层上方，然后被冷却塔内大量的热湿空气的热动量抬升，烟气在热空气的抬升作用下，大多数情况下，排放高度高于通过烟囱的排放高度，采用该技术后，不但可取消烟囱，还可取消烟气换热器GGH，由此大大简化了火电厂的烟气系统，减少了脱硫系统的运行维护费用。
一、烟塔合一技术的发展和应用现状
（一）国外现状
“烟塔合一”技术最早起源于德国。早在1967年10月，德国就提出了烟气与冷却塔羽烟混合排放的概念，1977年，德国研究技术部和Saarberwerke AG公司联合设计了Volklingen实验电站，1982年8月该厂的烟塔合一机组开始运行，1985年完成一系列测评，同时，德国结合工程实际制订了“烟塔合一”技术的相关技术标准和评价准则，自此烟塔合一技术在德国新建厂中得到了广泛应用[1]。自1982年开始烟塔合一技术应用于实际工程至今已有20多年了，国外经过多年来对这一技术的实验、研究、分析和不断改进，现已日趋成熟。
（二）烟塔合一冷却塔技术在我国的应用情况
火电厂采用“烟塔合一”技术排放大气污染物，在我国处于起步阶段。华能北京热电厂为我国首个取消烟囱采用“烟塔合一”技术排放烟气的火电厂，该工程2006年底已投入运行。国内其他已经投产和正在建设中的应用烟塔合一技术的机组还包括：三河发电厂二期2×300MW工程、辽宁锦州热电厂2×300MW工程等。
二、烟塔合一冷却塔与常规烟囱初始投资比较
首先从资金投入方面来讲，烟塔合一技术的使用可以减少部分开支，但总体上来看资金的投入还是挺高的。特别是脱硝装置、冷却塔防腐等大大增加了费用开支。目前，我国的烟塔合一冷却塔技术还停留在初步阶段，各方面的技术还不能***完成，包括烟塔合一冷却塔的概念设计、防腐设计、烟气抬升与扩散计算等都还依靠国外专业冷却塔公司，因此投资水平较高。对比某电厂采用烟塔合一技术与采用常规烟囱方案主要投资，由于常规烟囱方案无脱硝装置，采用烟塔合一方案的投资远远高于常规烟囱方案投资，计算高出的费用大约为1444.2×105元。
三、烟塔合一冷却塔与常规烟囱烟气抬升高度对比
一般情况下，国内大型火电机组烟囱高度为170～240m，冷却塔高度为100～150m，显然烟囱比冷却塔要高出很多，而冷却塔排放的混合气体的温度比烟囱排放的烟气温度要低于40℃左右，为了对比两种烟气排放方式的烟气抬升高度，本文对两种方式在极不稳定、中性和稳定三种大气稳定度下，不同风速下的烟气抬升高度进行了对比计算，烟塔合一冷却塔的烟气抬升高度依据德国空气清洁法制定的VDI 3784标准中认定的S/P模式计算[2]，传统烟囱的烟气抬升高度用VDI3782标准进行计算[3]。
在相同的风速下，常规烟囱的烟气最大抬升高度与大气不稳定程度的关系是正比的，也就是说：保证风速相同的情况下，大气越不稳定，烟气抬升越高。但是，如果在大气稳定性相同的情况下，烟气的抬升高度又与风速成反比关系，即风速越大烟气抬升的越低。在大气非常稳定的时候，烟气抬升的最高值可达到1040m，而风速一旦大于6m/s时，烟气抬升的最高值仅为360m。大气稳定状态为中等时，烟气抬升的最高值为620m，当风速大于6m/s时，最高只抬升至268m。在稳定状态下各种风速下最高都只能抬升至250m左右。
另外环境相对湿度对烟气抬升也有极大的影响。随着环境相对湿度的增大，烟气抬升高度是增大的趋势。由于烟气抬升高度随环境相对湿度的升高而增加，因而如果从空气污染角度来看，当环境相对湿度很高时，不对烟气加热也不会造成污染问题，但如果环境相对湿度很低时，就有必要使烟气经过烟气再热装置进行加热后排出，从而来提高烟气的抬升高度。
四、烟塔合一冷却塔腐蚀问题
烟气中含有二氧化碳、二氧化硫等有害成分，即使湿法脱硫后的净烟气仍含有一定量的二氧化硫、一氧化氮等有害气体，净烟气进入冷却塔后在塔内上升过程中与饱和热湿空气接触冷凝成雾滴，其中一些雾滴会在塔壁上聚集成较大的液滴且呈现出较强的酸性，这些液滴沿筒壁流动会对混凝土结构筒壁局部造成严重的腐蚀。所以，需要有针对性的采取防护措施，否则塔筒混凝土的碳化和腐蚀将会非常严重[4]。
如三河发电厂二期工程为烟塔合一方式，2007年年底投入运行，一期工程为常规烟囱、晾水塔方式，一、二期工程水源为城市中水，经过石灰混凝澄清处理以后作为循环冷却水，一、二期工程循环冷却水处理所加药品相同，水质相同；截止到2010年8月，机组启停期间，烟塔合一循环冷却水水质未见异常，一、二期凉水塔土建部分均有不同程度的腐蚀。
五、结论
通过以上分析，可见烟塔合一冷却塔方式，在大多数情况下，烟气抬升高度高于高度更高的传统烟囱，冷却塔塔筒经过防腐处理后，腐蚀情况也未见异常，虽然目前造价由于处于技术引进初期稍高于传统烟囱方式，但可以预见随着国内企业逐步消化吸收相关技术，造价必将低于传统烟囱方式，有一定的推广应用价值。
参考文献：
[1]舒慧芬.北京一热、半山、重庆三个电厂后评估报告[A].火电厂烟气脱硫技术及管理工作研讨会论文集[C].北京：中国电力杂志出版社.2004.
[2]VDI 3784 Blatt 2， Umweltmeteorologie：ausbreitungsrechnung beiableitung von rauchgasen über kühltürme[S].
[3] VDI 3782 Blatt 3， Ausbreitung von luftverunreinigungen in deratmosph re： berechnung der abgasfahnenüberhühung[S].
[4] 姚友成， 侯宪安.烟塔合一的冷却塔腐蚀与防护[J].电力勘测设计，2006，（5）：17-20.
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