RTO附属装置烟囱有色烟羽的形成机理与治理措施

在低温季节，RTO（蓄热式热氧化器）附属装置烟囱常会出现白色烟羽，甚至部分企业还会出现灰色、蓝色或黄色等有色烟羽，不仅造成视觉污染，还可能引发环保投诉。本文将深入分析有色烟羽的形成机理，并探讨有效的治理技术。

一、有色烟羽的形成机理

1.1 烟羽颜色的成因

烟羽的颜色主要受烟气中可凝结物和亚微米颗粒质量浓度的影响。烟羽拖尾越长，表明细颗粒物浓度越高。RTO净化后的烟气在排入大气过程中温度降低，气态水和污染物会发生凝结，形成雾状水汽。这些水汽与空气中的颗粒物结合，因天空背景色、光照条件和观察角度的不同，呈现出白色、灰白色、蓝色或黄色等颜色变化。

蓝色烟羽：主要由SO₂、SO₃、NO₃、NH₃等污染物与水分及细微烟尘颗粒凝聚形成的气溶胶颗粒散射蓝光所致。文献表明，当烟气中硫酸气溶胶浓度达到5-10 ppm（36 mg/m³的SO₃）时，蓝色烟羽出现的概率显著增加。

黄色烟羽：当气溶胶中亚微米颗粒较少，而以更细小的纳米级颗粒为主时，颗粒远小于可见光波长，发生瑞利散射，对蓝色光散射较强，透过的光线呈现黄棕色。

灰色烟羽：白色烟羽在光线较暗的条件下（如阴雨天或傍晚），因视觉效应呈现“发暗、发黑”现象。

1.2 具体形成原因

RTO处理后的净化烟气温度通常为45-55℃，经碱洗塔和水洗塔喷淋后，烟气处于湿饱和状态。排入大气后，随着温度降低，烟气中的水蒸气凝结成液滴，形成白色烟羽。

图1展示了烟羽形成的机理：湿烟气饱和曲线表示烟气含湿量随温度的变化。当温度沿b降温曲线下降时，与饱和曲线在A点交汇，随后凝结形成湿烟羽；在B点进入非饱和区域，不再凝结。当温度沿a降温曲线下降时，仅与饱和曲线在C点交汇，称为凝结临界点。若降温曲线斜率大于临界曲线，则不会形成湿烟羽。

二、有色烟羽的治理技术

以RTO运行工况为例，当出口烟气温度为47℃、空气相对湿度为40%时，烟气为饱和湿烟气。计算表明，环境温度需高于30.3℃才能避免湿烟羽形成。然而，秋冬季节环境温度较低，加之烟囱高度通常在15米以上，温度更低，因此需通过技术手段消除烟羽。

2.1 烟气直接加热技术

在RTO净化气入口烟道布置换热器，利用热媒将原烟气的热量传递给净烟气，提高排烟温度，使混合线与饱和湿烟气线相切，从而消除湿烟羽。

2.2 烟气冷凝技术

通过冷凝器将饱和湿烟气降温，使水蒸气沿饱和湿烟气线冷凝，降低烟气绝对湿度。随后，烟气进入大气环境时，混合线与饱和湿烟气线相切，达到消除湿烟羽的目的。

2.3 冷凝-再热技术

该技术结合冷凝与再热两种方式，首先对烟气降温冷凝，再加热至目标温度。相比直接再热，冷凝-再热技术可降低再热幅度，减少能耗，同时冷凝段还能减少脱硫浆液的蒸发量，进一步降低净烟气的湿度和温度。

2.4 循环液冷凝技术

相较于上述三种技术，循环液冷凝技术更具经济性。其原理是利用换热器对喷淋塔循环液降温，液液换热效率远高于气液换热，可显著降低换热面积和运行能耗。同时，通过专业除雾装置高效回收水分，快速降低烟气温度和饱和湿度，有效解决烟羽效应，在投资和运行成本上具有显著优势。

三、总结与展望

有色烟羽的形成与烟气温度、湿度及污染物浓度密切相关，其治理需根据具体工况选择合适的技术。烟气直接加热、冷凝、冷凝-再热等技术虽能有效消除烟羽，但投资和运行成本较高。相比之下，循环液冷凝技术以其高效、低能耗的特点，成为更具经济性的解决方案。

未来，随着环保要求的日益严格，有色烟羽治理技术将朝着高效、节能、低成本的方向发展。企业应结合自身实际，选择更适合的技术路线，在满足环保要求的同时，实现经济效益的更大化。