烟塔合一技术环境影响及经济分析
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烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用
一
烟塔合一 技 术 最 早 起 源 于 德 国 。早 在 １ ６ ９ ７年
１ ， 国就 提 出 了烟 气 与冷 却塔 羽烟 混合 排 放 的 ０月 德
概 念 ，９ ７年德 国研 究技 术 部 和 Ｓ ａｂ ｒ ｒｅＡＧ １７ ａｒｅｗｅｋ
工 艺又分 为低位进 塔方 式 和高 位进 塔方 式 。低位
内置 式 烟塔 合 一 工 艺 的 冷 却 塔 必 须 采 用 横 流 塔 ， 硫装 置 （ ＧＤ 装 置 ） 脱 Ｆ 布置 在 冷 却 塔 内， 期 的 早
烟塔 合一 工艺 多 为 内置 式 ， 克 林 根 电 厂 采用 的就 福 是 内置 式 。 内置 式 烟 塔合 一 工 艺 使 得 布 置 更 加 紧 凑 ， 省用地 。 节
目前 ， 塔合 一 技 术 在 国 内的许 多 电 厂 开始 被 烟
广泛采 用 。辽 宁 大唐 国际 锦 州 热 电厂 、 北 三 河 电 河
厂 、 津 国电东 北 郊 热 电项 目等 新 建机 组 均采 用 烟 天 塔合一 技术进 行脱硫后 实现 低温 烟气 的排放 。华 能 北 京 热 电厂 引进 国外 技术 ， 一期 四 台 ８ ０／ 对 ３ ｔｈ超 高 压塔式 直流 锅 炉 进行 脱 硫 技 术改 造 ， 一 台炉 配一 每 座吸收 塔 ， 同时新建 一座 １ ０ 高 的 自然通 风冷却塔 ２ｍ
２ 河北唐 山新 区热电厂 ， 北 丰润 ０ ４０ ） ． 河 ６ ０ ０
摘 要 随 着湿 法 脱 硫 工 艺 的 广 泛 应 用 ， 塔 合 一 作 为 一 种 烟
电厂 。
新 型排 烟技 术 在 国 内外 的 很 多 电 厂 得 到 了推 广 。 介 绍 了烟 塔 舍 一技 术 的 起 源 和发 展 ， 塔 合 一技 术 的 型 式 、 艺 ， 却 烟 工 冷 塔 排 烟较 烟 囱排 烟 的 环保 优 势 。 关 键 词 烟 塔 合 一 冷 却塔 湿 法 脱 硫
烟塔合一 技 术 最 早 起 源 于 德 国 。早 在 １ ６ ９ ７年
１ ， 国就 提 出 了烟 气 与冷 却塔 羽烟 混合 排 放 的 ０月 德
概 念 ，９ ７年德 国研 究技 术 部 和 Ｓ ａｂ ｒ ｒｅＡＧ １７ ａｒｅｗｅｋ
工 艺又分 为低位进 塔方 式 和高 位进 塔方 式 。低位
内置 式 烟塔 合 一 工 艺 的 冷 却 塔 必 须 采 用 横 流 塔 ， 硫装 置 （ ＧＤ 装 置 ） 脱 Ｆ 布置 在 冷 却 塔 内， 期 的 早
烟塔 合一 工艺 多 为 内置 式 ， 克 林 根 电 厂 采用 的就 福 是 内置 式 。 内置 式 烟 塔合 一 工 艺 使 得 布 置 更 加 紧 凑 ， 省用地 。 节
目前 ， 塔合 一 技 术 在 国 内的许 多 电 厂 开始 被 烟
广泛采 用 。辽 宁 大唐 国际 锦 州 热 电厂 、 北 三 河 电 河
厂 、 津 国电东 北 郊 热 电项 目等 新 建机 组 均采 用 烟 天 塔合一 技术进 行脱硫后 实现 低温 烟气 的排放 。华 能 北 京 热 电厂 引进 国外 技术 ， 一期 四 台 ８ ０／ 对 ３ ｔｈ超 高 压塔式 直流 锅 炉 进行 脱 硫 技 术改 造 ， 一 台炉 配一 每 座吸收 塔 ， 同时新建 一座 １ ０ 高 的 自然通 风冷却塔 ２ｍ
２ 河北唐 山新 区热电厂 ， 北 丰润 ０ ４０ ） ． 河 ６ ０ ０
摘 要 随 着湿 法 脱 硫 工 艺 的 广 泛 应 用 ， 塔 合 一 作 为 一 种 烟
电厂 。
新 型排 烟技 术 在 国 内外 的 很 多 电 厂 得 到 了推 广 。 介 绍 了烟 塔 舍 一技 术 的 起 源 和发 展 ， 塔 合 一技 术 的 型 式 、 艺 ， 却 烟 工 冷 塔 排 烟较 烟 囱排 烟 的 环保 优 势 。 关 键 词 烟 塔 合 一 冷 却塔 湿 法 脱 硫
浅析火电厂脱硫烟塔合一技术的应用
科技 情报开发与经济
文 章 编 号 ：０ ５ ６ ３ （ ０ １ １— １８ ０ １０ — ０ ３ ２ １ ）２ ０ ４ — ３
Ｓ Ｉ Ｅ Ｈ ＩＦ Ｒ Ａ ＩＮ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－ Ｃ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ ＣＮＭ
２１ 年 第 ２ 卷 ０ １ １
有 烟 囱排 烟温 度 应 超过 ７ ２℃的规 定 。 因此 ， 为满 足脱 硫 后 烟温 的
０ ０５ ． １０ ． １５ ． ２Ｏ ． ２ ５ ． ３Ｏ ． ３ ５ ４． ４ ５ ５ Ｏ ． ０ ． ．
幄
束
升高 ，德 国前期建设 的湿法脱硫装置 中全部设置有 烟气—烟 气 换热器（ Ｇ 。 Ｇ Ｈ） 但经过多年运行 ， 发现设置 Ｇ Ｈ不仅能耗高、 Ｇ 投
烟道 引接 无 此 限制 ，但 也 需 保 证 烟 道 引 入 冷 却 塔 内应 有 一 定 的
排烟高度。图 ３ 为湿冷塔立体图 。
图 ５ 冷却塔壁开孔加 固后情况图
应 的 防腐 措 施 。
而对应于 间冷塔 ， 由于塔 内无 大量水汽包 围 ， 正常情 况下 ， 塔 内烟气气流较细 ， 且被 大量 于燥气流包裹 ， 干燥气流会 在具有
塔） 合二为一 ， 取消烟囱 ， 利用冷却塔的巨大热量 ， 排放并 有效抬
升脱硫后的净烟气。
此 项技 术 的 研究 始 于 ２ Ｏ世 纪 ７ 代 ，Ｏ年 代 初 应 用 于 德 Ｏ年 ８
祟５ ０ ０
咖咖 ∞∞∞∞∞∞∞∞Ｏ 伽 瑚啪。
霉
３ｏ ０
Ｏ
国， 经过近 ４ ０年的试验 、 研究 、 分析和改进 ， 日趋成熟。迄今为 已
２ 烟塔 合一技术 成 因及 特点
文 章 编 号 ：０ ５ ６ ３ （ ０ １ １— １８ ０ １０ — ０ ３ ２ １ ）２ ０ ４ — ３
Ｓ Ｉ Ｅ Ｈ ＩＦ Ｒ Ａ ＩＮ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－ Ｃ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ ＣＮＭ
２１ 年 第 ２ 卷 ０ １ １
有 烟 囱排 烟温 度 应 超过 ７ ２℃的规 定 。 因此 ， 为满 足脱 硫 后 烟温 的
０ ０５ ． １０ ． １５ ． ２Ｏ ． ２ ５ ． ３Ｏ ． ３ ５ ４． ４ ５ ５ Ｏ ． ０ ． ．
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升高 ，德 国前期建设 的湿法脱硫装置 中全部设置有 烟气—烟 气 换热器（ Ｇ 。 Ｇ Ｈ） 但经过多年运行 ， 发现设置 Ｇ Ｈ不仅能耗高、 Ｇ 投
烟道 引接 无 此 限制 ，但 也 需 保 证 烟 道 引 入 冷 却 塔 内应 有 一 定 的
排烟高度。图 ３ 为湿冷塔立体图 。
图 ５ 冷却塔壁开孔加 固后情况图
应 的 防腐 措 施 。
而对应于 间冷塔 ， 由于塔 内无 大量水汽包 围 ， 正常情 况下 ， 塔 内烟气气流较细 ， 且被 大量 于燥气流包裹 ， 干燥气流会 在具有
塔） 合二为一 ， 取消烟囱 ， 利用冷却塔的巨大热量 ， 排放并 有效抬
升脱硫后的净烟气。
此 项技 术 的 研究 始 于 ２ Ｏ世 纪 ７ 代 ，Ｏ年 代 初 应 用 于 德 Ｏ年 ８
祟５ ０ ０
咖咖 ∞∞∞∞∞∞∞∞Ｏ 伽 瑚啪。
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国， 经过近 ４ ０年的试验 、 研究 、 分析和改进 ， 日趋成熟。迄今为 已
２ 烟塔 合一技术 成 因及 特点
1000 MW间接空冷机组“烟塔合一”方案数值模拟分析
2.3 网格划分及边界条件
根据计算域尺寸及模型特点，采用疏密网 格 合 理 划 分 散 热 器、 塔 内、 塔 外 计 算 域 网 格。 为了尽可能提高计算精度、减小网格数量对计 算结果精度的影响，在服务器所能承受的范围 内，本次计算最终网格数达到 1 261 万。
计算区域分为间接空冷塔内和塔外两个区 域，对于塔外区域的边界，底部为恒温的边界墙， 其它面的边界为压力出口边界 ；塔壳边界条件 为绝热墙壁，进风口和塔的出口都设置为内部 边界 ；散热器区域设置成 Radiator 区域，且根 据相关试验数据设定传热及阻力系数。
02
2021年06月 增刊1
水工技术 1 000 MW间接空冷机组“烟塔合一”方案数值模拟分析
型如图 1、图 2 所示。三维模型包括间接空冷塔 塔壳、散热器、基础、一级脱硫塔、二级脱硫塔、 湿式电除尘器、烟道、烟囱及外部空间，整体 计算域 L×B×H 为 2 400 m×2 400 m×1 950 m。 其中，间接空冷塔大门、烟道穿散热器处封堵 均单独建模以区分不同边界条件。建模时忽略 了膨胀水箱、浆液循环泵等小规模设施，间接 空冷塔 X 柱及百叶窗不建模，但是将其阻力系 数叠加到散热器中。
0 引言
“烟塔合一”方案于上世纪 80 年代初期在
德国成功应用并得到推广，风洞模型试验及数 值模拟表明烟气利用冷却塔排放具有更低的污 染物落地浓度 [1-3]。“烟塔合一”布置方案降低
* 收稿日期：2020-11-02 第一作者简介：张春琳(1986-)，男，博士，高级工程师，主要研究方向为电站冷却塔、冷端优化、余热利用、节能减排。
3 各方案数值模拟结果及对比分析
3.1 烟气处理设施对间接空冷塔运行特性 的影响
脱硫及除尘设施布置于间接空冷塔内，一 方面对塔内空气流动产生阻碍作用，另一方面 排 烟 也 会 对 塔 内 空 气 流 场、 温 度 场 产 生 影 响， 均会影响间接空冷塔冷却效果。表 4 列出了年 平均气象条件下间接空冷塔内有无脱硫及除尘 设施时，反映间接空冷塔运行特性的主要参数。
烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用
烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用摘要:烟塔合一技术作为一种新型排烟技术正在大力推广。
本文分析了烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用,介绍了烟塔合一法的基本概念及技术模式,总结了烟塔合一技术优势,分析了采用烟塔合一技术对冷却塔热力性能的影响。
关键词:烟气排放烟塔合一技术脱硫净气应用中图分类号:tk124 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0052-02煤燃烧过程会产生so2等腐蚀性气体,对环境造成影响。
为控制so2的排放,烟气脱硫技术在各电厂得到广泛应用。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在电厂烟气脱硫中的应用最多,不仅因为原料廉价、过程技术成熟、脱硫效率高(95%以上)、系统运行可靠等优点,脱硫过程产生的副产品可回收利用也是该工艺的一大优势。
通常采用湿法进行脱硫后的净烟温度值为55～60℃,并且处于饱和状态,环境温度低时形成白烟。
净烟气直接经烟囱排放不能达到排放标准,需要将烟气进行再加热到80℃以上,以增加烟气的抬升高度、消除“烟羽”和降低烟气污染组分的地面浓度。
烟气的再加热过程要求火电厂必须加装烟气再热排放系统,不仅增加烟气排放系统的复杂性,同时也增大了初始投资及相关的维护费用,过程的经济性优势被减弱。
现今研究较多的“烟塔合一”技术,湿法脱硫后的净烟气不经烟囱排放,而是通过自然通风冷却塔排放到空气中。
该技术能够利用冷却塔的湿热空气包裹脱硫的净烟气,对净烟气起到抬升作用,同时对烟气中的污染物也起到扩散的作用。
采用烟塔合一技术能够使火电厂免于建设再热器、烟囱和增压风机,不但对其烟气系统起到了简化作用,而且减小了相关的设备投资,增加了火电厂的经济效益。
1 烟塔合一技术发展现状随着环境标准的日益严格,要求燃煤电厂的必须设置烟气脱硫系统。
此过程势必增加整个发电过程的建设成本和运行费用。
为了尽可能优化电厂的经济效益,欧洲一些国家开发了脱硫净烟气冷却塔排放技术。
烟塔合一技术概念始于1967年的德国balcke公司,德国1983年7月1日生效的《联邦防污染法》提出的烟气排放标准促使烟塔合一技术开始投入运行并得到快速推广。
烟塔合一条件下中水循环水处理技术与应用
在管 理 方 面 ， 全对 循 环 水 处理 系统监 督 管理 健 制 度 ， 制凝 结器 管 内流速 ， 控 防止悬 浮物沉 积 。采 取 自动加药 和水 质监 测 ， 保证 处理 药剂 浓度 达标 ， 旦 一 发 现水质 超标 及 时进 行 水 质 调 节 ， 其重 视浓 缩倍 尤 率 的监测 ， 现超标 时及 时 增大 排污 ， 发 保证循 环水水 质 达标 。对使 用城 市 中水 作 为循 环水 水 源 的 ， 随 应
为可能。此外 ， 一些城市电厂由于飞机场限高要求，
只能采 用烟塔合 一技 术来 达到 特殊 的外 部要 求 和环 境 要求 ． 上述 条件都 为 烟 塔 合 一 技术 在 我 国 的应 用
提供 了广阔 的发 展空 间 。烟塔 合 一技 术在呈 现诸 多
由上述 分析 可知 ， 实施 烟塔 合 一后 ， 循环 水系统
优点 的同时 ， 也给发 电厂 的 循 环 水 处 理 带 来 一些 问
的腐蚀 问题将 明 显突 出 。涉及 冷水 塔 、 结器 、 凝 输水
２１ ０ ２年第 Байду номын сангаас 期
天 津 电力 技术
３ ５
管 道等设 备 ， 其材 质 也 不 尽 相 同有 混凝 土 、 材 、 铜 钢 材 等 ， 根据 材质 采 用 不 同的 防 腐 方 法 。循 环水 中 需 氯 离 子经浓缩 后含 量 增 加 ， 可导 致 混 凝 土 中钢 筋 腐 蚀， 引起表层 混凝 土开 裂 以及脱 落 ， 蚀 性物质 的进 腐
２ ３ 烟 尘 问题 ．
循环水中的杂质和盐类浓度增加 ， 也会增 加冷 凝器结垢 、 腐蚀的机会 ， 威胁机组的经济运行 ， 也要
采 取措 施 ， 维持 循 环水 现有 的固体 和 盐类浓 度 在允 许 的范 围 内 ， 对循 环水 质 进行 控 制 。最 简 单 的办 法 是 增大 排 污 水 量 和 补 水 量 来 保 持 盐 类 浓 度 和 ｐ Ｈ 值， 但这 种 方法不 仅 受水 源来 水量 的 限制 ， 浪费 严重
燃煤电厂“烟塔合一”技术环境防护距离估算
Ｓ Ｒ Ｅ ３估 算模式 ， 过分别 计 算 每一 个 烟塔 的 下 Ｃ ＥＮ 通
洗 空腔 区 浓 度 和 烟 流 轴 线 浓 度 进 行 叠 加 后 得 到 。
Ｓ Ｒ Ｅ ３模 型 是 基 于 ＩＣ Ｃ ＥＮ Ｓ ３的筛 选 模 型 ， 可处 理 点
源 、 源和 体 源 ， 点 源 可 考 虑 复 杂 地 形 和 简 单 地 面 对
Ａ ｓｒｃ： ｈ ｒｓ ｎ ｃ ｎｑ ｅ ｆＮ Ｃ ｉ ｌ ａ ｊｃｉｎｏ ｏ ｌ ｆｅ ｏ ｒ ｌ ｔ ｗ ｒ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｉ ｂ ｔ ｔＴ ｅｐｅ ｅ ｔｅ ｈ ｉｕ ｓｏ Ｄ Ｔ ｗｔ ｆ ｅ ｇ ｓｉ ｅｔ ｆ ａ — ｉ ｄ ｐ ｗｅ ａ ｓ ｅｅｉ ｒ ｕ ｅ ．ｔ ａ ｔ ｈ ｕ ｎ ｏ ｃ ｒ ｐｎ ｎｏ ｉ ｎ ｃ ｓａｙｆｒ Ｃ ｔ ｌｅｇ ｓｉｊｃｉｎｉ ｃ ａ —ｆｅ ｏ ｅ ｌ ｔ ｔ ｓ ｔ ｈ ｎ ｉ ｎ ｎａ ｓ ｆｔ ｄ ・ ｓ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ＮＤ Ｔ ｗｉ ｆ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｌ－ｉ ｄ ｐ ｗ ｒｐ ｎｓ ｏ ｅ ｅｅ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ａｅｙ ｉ ｈ ｕ ｎ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｓ
１ 防护 距 离设 置 的 必 要 性
“ 塔合 一 ” 术有 采用 湿 冷塔 （ 次 循 环冷 却 烟 技 二
环境防护距离是必要 的。
２ 防护 距 离 估 算 方 法
在 近 年来 国家环 境保 护部 评审 的烟塔 合 一 电厂 项 目的 环 境 影 响 评 价 中 ， 气 环 境 防 护 距 离 采 用 大
２１ ０ １年 ８月
电 力 科
技
与 环
保
第２ ７卷 第 ４期
燃 煤 电厂 “ 塔 合 一 ’ 术 环 境 防护 距 离 估 算 烟 ’ 技
烟塔合一技术
所示 。
表 Ｉ 德 国 采 用烟 塔 合 一 的 电 厂
电厂名称
Ｖｏｋ ｉｇ ｎ ｌｌ ｅ ｎ Ｗｅｓ ｉ ｒＦ ｉ ｗｅｌ ｅ
气也 可 以接入 冷 却塔 进行 排 放 ， 就 是 烟 气 脱 硫 这 中广泛 关 注 的烟塔 合一 技术 ［ ９。 ｚ ３ ￣ 烟塔 合一 技术 是将 火 电厂烟 囱和冷却 塔合 二 为一 ， 消烟 囱 ， 用 冷却塔 巨 大 的热 湿 空气 对脱 取 利
德 国环境 界 认 为 ， 由于 冷 却 塔 热 空 气 的作 用 将 脱硫后 净 烟气 抬 升 排 人 大 气 ， 抬 升 效 果 比传 其
统 的 烟 囱排 放 要 好 。
一
台 ６ ０Ｍｗ 机 组 锅 炉 排 放 的 烟 气 量 约 为 ０
２ ０万 ｍ。 ｈ 烟气 排 放 温 度 １ ０ 时 其 热 量 为 燃 ０ ／， ２℃
２
９０ ０ １８ ０ ４
２２ ０ ０
德 国于 ２ ０世 纪 ７ ０年 代开 始研 究烟 塔合 一技 术 ，９ ２年 建 设 烟 塔 合 一 火 电 厂 ， 运 行 ２ １８ 已 ０多 座 ， 机总 容量 超 过 １ 装 ３ＧＷ ，最 大单 机 容 量 已达 到 １ＧＷ 。并对 一批 老机 组 也进 行 了 烟 塔合 一 改 造 。我 国华 能 北 京 热 电 厂也 采 用 了此 该 项 技 术 ， 并在 ２ ０ ０ ６年 １ ２月投 入 运 行 ， 为 我 国乃 至亚 洲 成 首个 可 以取 消 烟 囱 的 电厂 口 。此 外 ， 津 东 北 郊 ］ 天 热 电厂 、 北 陡河 电厂 、 江宁海 电厂新 扩建 机组 河 浙 也 有意采 用 烟塔合 一 技术 。
中 图分 类 号 ： ７ １ ３ Ｘ ｏ ． 文 献标 识 码 ： Ｂ
表 Ｉ 德 国 采 用烟 塔 合 一 的 电 厂
电厂名称
Ｖｏｋ ｉｇ ｎ ｌｌ ｅ ｎ Ｗｅｓ ｉ ｒＦ ｉ ｗｅｌ ｅ
气也 可 以接入 冷 却塔 进行 排 放 ， 就 是 烟 气 脱 硫 这 中广泛 关 注 的烟塔 合一 技术 ［ ９。 ｚ ３ ￣ 烟塔 合一 技术 是将 火 电厂烟 囱和冷却 塔合 二 为一 ， 消烟 囱 ， 用 冷却塔 巨 大 的热 湿 空气 对脱 取 利
德 国环境 界 认 为 ， 由于 冷 却 塔 热 空 气 的作 用 将 脱硫后 净 烟气 抬 升 排 人 大 气 ， 抬 升 效 果 比传 其
统 的 烟 囱排 放 要 好 。
一
台 ６ ０Ｍｗ 机 组 锅 炉 排 放 的 烟 气 量 约 为 ０
２ ０万 ｍ。 ｈ 烟气 排 放 温 度 １ ０ 时 其 热 量 为 燃 ０ ／， ２℃
２
９０ ０ １８ ０ ４
２２ ０ ０
德 国于 ２ ０世 纪 ７ ０年 代开 始研 究烟 塔合 一技 术 ，９ ２年 建 设 烟 塔 合 一 火 电 厂 ， 运 行 ２ １８ 已 ０多 座 ， 机总 容量 超 过 １ 装 ３ＧＷ ，最 大单 机 容 量 已达 到 １ＧＷ 。并对 一批 老机 组 也进 行 了 烟 塔合 一 改 造 。我 国华 能 北 京 热 电 厂也 采 用 了此 该 项 技 术 ， 并在 ２ ０ ０ ６年 １ ２月投 入 运 行 ， 为 我 国乃 至亚 洲 成 首个 可 以取 消 烟 囱 的 电厂 口 。此 外 ， 津 东 北 郊 ］ 天 热 电厂 、 北 陡河 电厂 、 江宁海 电厂新 扩建 机组 河 浙 也 有意采 用 烟塔合 一 技术 。
中 图分 类 号 ： ７ １ ３ Ｘ ｏ ． 文 献标 识 码 ： Ｂ
燃煤电厂烟塔合一冷却塔与常规烟囱的对比
燃煤电厂烟塔合一冷却塔与常规烟囱的对比作者：刘海涛来源：《数字化用户》2013年第24期【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。
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气 环 境不 超过 全年 天数 的２ ％为宜 。 ０ ３２２ 烟 塔排 放地 面污 染物 浓度 分析 －． １ ）小 时浓度 Ｓ， ０ 最大 １ＪＨ 平 均浓 度 为 ：００ ７ ／ ｍ ， １ ￣ ，， ．１ ｍｇＮ
较 小 ，最 大年 均 浓 度 、 日均浓 度 和 小 时浓 度 预 测 值 均不 超 标 。烟 塔 排 放 方式 和 烟 囱排 放 方式 的预 测浓 度分 析 比较结 果见 表 ２ 。 由表 ２ 见 ，烟 塔 排 放 方 式 下 的污 染 物 年 均 可
进行 烟 气脱 硫技 术 改造 ，新 建 一 座 １０ 高 的 自然 ２米
收 稿 日期 ：２ １－２ １ 。 ０ １１．１
通风冷却烟塔进行烟气排放 ，成为我 国首个应用 烟塔合一技术的火电厂 ，现已安全运行６ 年。
此 外 ， 国 内 采 用 烟 塔 合 一 技 术 还 相 继 建 成
作 者简介 ：温凯 。１ ８年毕业 于北京机械工程学 院 ９５
３ １ 国外 采用烟 塔合 一技术 与烟 囱排 放分析 ．
３２ 国 内采用烟 塔合 一技术 与烟 囱排放 对 比分析 ． ３２１ 烟 塔排 放烟 羽抬升 高度 分析 ＿．
中 国环 境科 学研 究 院环 境影 响评 价 中心 利 用 ｓ 模式对 “ Ｐ 大唐哈尔滨第一热 电厂２ ３ｏ ￣ × ｏ ￣ 瓦新 建 工程 ”不 同大气 状 况 下 烟塔 排 放 烟 羽 的抬 升 高 度 进行 计 算 。其 结 论 是 ，烟塔 排 放 烟 羽 的抬 升高 度 与大气 稳定度 和环 境风 速密 切相关 。 在 不 稳 定 大 气 状 况 下 ，烟 羽 在 弱 风 时 可 迅
２０ ５
３０ ０
１０ ５
２０ ０
１０ ２
ｌ０ ５
８ ０
ｓ， ０最大年平均浓度为０００ ６ｍ ／ ｍ ，占二 ． １ ｇ ０ Ｎ
级 标准 的０２ ％ ， Ｎ ， 大年 平 均 浓度 为 ００ ０ ５ ． ７ Ｏ最 ．０ ４ ｍｇ ｍ ／ ，占二级 标 准 的０５ ％，Ｐ ０最大 年平 均 Ｎ ． ６ Ｍ１ 浓度 为 ０００ ８ ／ｍ ， 占二级 标准 的００％。 ．００ Ｎ ｍｇ ． ８
距离／ 米
图２ 在不 同环境条件下烟塔与烟囱排放高度对 比
温
凯． 烟塔合一技术环境影响及经济分析
・
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一
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２０ ５ ５ ０ ０ ７ ０ １０ ０ ５ １５ ０ ５ ２ ０ ０ ５ ２ ５ ０ ５ ３ ０ ０ ５ ３ ５ ０ ５ ０ １ ２ ０ ０ １７ ０ ０ ２ ２ ０ ０ ２ ７ ０ ０ ３ ２ ０ ０
距离／ 米
图３ 在不 同环境条件 下烟塔与烟 囱排放污染物落地浓度对 比
稳 定 大 气 状 况下 ，烟 羽最 大 只能 抬 升 ２ ０ （ ５ 米 见
表 １）。
表１ 烟 羽的抬升高度与大气稳定度和环境风速关 系
米
占二 级标 准 的 ３４ ％；Ｎ ： ．０ Ｏ 最大 １ 时平 均浓 度 为 小
量和热空气 的热动量对湿烟气进行抬升 ， 之渗 使
入 大 气逆 温层 中 ，尽 管气 流 温 度低 ，但 总 体 积 流 量较 大 ，其 烟气抬 升高度 高 于烟 囱排放 。
９０ ０ ８０ ０
７ ０ ０
３０ 。在 中性 大气 状 态 下 ，烟 羽 最 大 抬升 至 ７ ０ ０米 ５ 米 ；当风 速大 于 １５ 秒 时 ，烟羽 抬 升 至２ ０ ； ．米／ ５米 当风 速大 于 ３ 秒 时 ，烟 羽抬 升至 ２ ０ 以下 。在 米／ ０米
秒的环境 中 ，烟塔合一技术烟 羽抬升优于烟 囱排 放 。 总之 ，大 气 状 态 越不 稳 定 ，烟 塔 排 放 的 烟 羽 抬升高度越高 。由于大气环境状态在每天 、每季 度 都 是变 化 的 ， 因此 ，在实 际操 作 中重 点 看 全 年 平均 大气环境状态是否符合上述条件 ，且 特殊 大
００ ６ｍ ／ ｍ ，占二级标 准 的 １ ．５ ． ｇＮ ４ ９ ％。 ３ ２）日平均 浓度
ｓ ， 大 日平 均 浓 度为 ：００ ７ｍｇＮ 占二 Ｏ最 ．０ ／ｍ ， 级 标准 的４６ ％；ＮＯ最 大 日平均 浓 度 为００ ９ｍｇ ． ９ ， ．１ ／ Ｎ 占二 级标 准 的 １．１ ；Ｐ ０最 大 日平均 浓 ｍ， ６ ％ ０ Ｍ１
最 大浓 度 预测 值 小 于 烟 囱排 放 方 式 。烟塔 排 放 最 大 年 均浓 度 分 别 占２ ０ 和 １ ５ 烟 囱排放 最 大 年 １米 ０米
均浓 度 的７％和 １％。说 明在 适合 烟塔 的大气环 境 ３ ７ 下 ，烟羽 抬 升 高 度增 加 ，烟 塔 排 放更 有 利 于污 染
消湿 烟囱 ，简化脱硫系统 ，降低脱硫系统排烟阻
力 ，减 少 脱 硫 电 耗 和运 行 费 用 ，节 约 用地 ，具 有
很 好 的经济 性 。 １ 烟塔 合一 技术 的发 展
放 方式 有三 种 ：第 一种 是对 烟气再 加热 后 （ 由
４ ５～６ ℃加 热 至 ８ ％以上 ）经 老 烟 囱排 放 ；第 二 ５ ０ 种 新 建 防腐 钢 制 烟 囱排 放 ；第 三 种是 借 助 冷 却塔
２ 烟塔 合一 技术 流程 火 电 厂 经 脱 硝 、 除 尘 、 脱 硫 后 的 烟 气 排
年增长 。为 了降低ｓ ， Ｏ排放对空气质量和生态环境
的影 响 ，部 分 电厂 采 用 了 烟塔 合 一 技 术 。该 技术 利 用 冷 却 塔 巨大 湿 热 空气 上 升 气 流 对 烟气 形 成包 裹 和 抬 升 ，从 而 促 进 烟气 中污 染 物 的扩 散 ，减少 污染 物对 地 面 的影 响 。采 用 烟 塔 合 一 技 术 可 以取
ｏ．６ ５
最大年均浓度 （ ／ ｍ。 ｍｇＮ ｌ
００ ０ ８ ．０ ０
占标准 比 例 ．％
００ ．８
烟塔合一 ２０ １米烟 囱 １５ ０ 米烟 囱
００ ０ ２ ．０ ２
ｏ ０ ０９ ．０ ２
０３ ．７
１５ ．４
００ ０ １ ．０ ６
ｏ ０ ２５ 。０ １
技术
应 用
随着 我 国经 济 的快 速 发 展 ，能 源需 求 Ｈ益 增 长 ，带 动 电力 、热 力 需 求增 加 ，发 电装 机 容 量逐
大唐哈尔滨第一热 电厂 、国华三河发电厂二期扩
建 、大唐 国 际锦 州 热 电 厂 、天 津 国 电东北 郊 热 电 项 目等 。神 华 集 团２ １ 年 “ ０ １ 十大 重 点建 设 工 程 ” 徐 电百 万 机 组 也 首 次 采用 烟 塔 合 一技 术 ，开 国 内 百万机 组 “ 烟塔 合一 ”之 先河 。
分析 结 果 显 示 ，污 染 物 排放 对 周 围环境 影 响
通 过对 国 内外 烟塔 合 一 技 术 与 烟 囱排 放 分 析 可 以 看 出 ，在 不 稳 定 大气 状 态 条 件 下 ，风 速 不 大 于４５ ／ ；中性 大 气状 态 条 件 下 ，风速 不 大 于 ３ ．米 秒 米／ ；稳 定 大 气 状态 条件 下 ，风 速 不 大 于 １ 米 ／ 秒 ． ５
０７ ．６
３１ ，４
００ Ｏｌ ．Ｏ ３
ｏ０ ０ ４ ．０ ５
０１ ．３
ｏ５ ．４
２１年第１ 总第２５ ｏ ２ 期 ０期
■ｍ
２ １
４ 烟 塔合 一技 术 的经 济效 益
４１ 投 资 ．
除ｓ ０后直接进入烟塔排人大气 ，这就要求提高脱 硫装置 的安全可靠性 ，即需要在系统设计 、设备 选型等方面提高安全可靠性 ，同时在施工安装和
调试 中提 高 质量 。脱 硫 系统 出现 问题 时可 采 用 如 下措 施 ：设 置 烟气 事故 喷淋 系 统 ， 对 高 温烟 气 保 评估 工
作 ，曾获国家发 明专利 。
砌 麟
一
靴 嘲
一
ｌ
图１ 脱硫 、脱硝、烟塔合一电厂流程
处 烟 气 流 量 和湿 空 气 混 合 物 的温 度 、排 放 速 度 有 关 ，而 且 与 周 围大 气 的风 速风 向 、大气 稳 定 度 、 温 度等 环境 因素 有直接 关 系 。
物 的扩散 。
表２ 烟塔 排放 方式 和烟囱排放方式的预测浓度比较
ＳＯ２ ＮＯ２ Ｐ ０ Ｍ１
项
目
最大年均浓度 （ ／ ｍ。 ｍｇＮ ）
０ｏ ０ ６ ．０ ｌ
占标 准比 例。 ％
ｏ２ ．７
最大年均浓度 （ ｌ ｍ。 ｍｇＮ ）
ｏ０ ０ ５ ．０ ４
占标准 比 例。 ％
度 为 ００ ４ｍ ／ ｍ ，占二 级标准 的２７ ％。 ．０ ｇＮ ． ５ ３） 平均 浓度 年
风 速
大气状态
不 稳 定
Ｏ５ 秒 ．米，
１１０ ０
１ 米／ ． 秒 ３Ｏ 秒 ４５ 秒 ５ ． 米， ．米，
１０ ０ ０ ８０ ０ ３０ ０
中性
稳 定
７０ ５
６０ ０
爿 ５０ ∈ ０ ｛ ４０ 呕 ０
３０ ０ ２０ ０
１Ｏ Ｏ
Ｏ
＋
２５ ０ ５０ ０
烟 囱排放风速４ 秒 ＋ 米／
７０ ５
烟 囱排放风速６ 秒 米，
０
１０ ０ １２ ０ １５ ０ １ ７ ０ ２ ０ ２ ２ ０ ２ ５ ０ ２ ７ ０ ０ ５ ０ ５ ００ ５ ０ ５
根 据 德 国Ｅ Ｉ 司提 供 的烟 塔 与 烟 囱排 烟 方 Ｇ公 案 计算 结 果 （ 囱高度 按 ２０ 考虑 ，烟塔 高度 按 烟 ５米
１５ ４ 米考虑 ，大气环境按 不稳定考虑 ），采用烟 塔合一技术 ，烟气抬升高度 明显 高于烟 囱排 烟方
速 抬 升 至 １１０ 。 当风速 ３ 秒 时 ，烟羽 抬 升 至 ０米 米／ 案 ，污染物地面浓度明显降低 ，详见图２ 、图３ 。 可见 ，烟塔合一技术充分利用冷却塔 巨大热 ８ ０ ；当风速大于４５ 秒 时 ，烟羽可抬 升至 ０米 ．米／
较 小 ，最 大年 均 浓 度 、 日均浓 度 和 小 时浓 度 预 测 值 均不 超 标 。烟 塔 排 放 方式 和 烟 囱排 放 方式 的预 测浓 度分 析 比较结 果见 表 ２ 。 由表 ２ 见 ，烟 塔 排 放 方 式 下 的污 染 物 年 均 可
进行 烟 气脱 硫技 术 改造 ，新 建 一 座 １０ 高 的 自然 ２米
收 稿 日期 ：２ １－２ １ 。 ０ １１．１
通风冷却烟塔进行烟气排放 ，成为我 国首个应用 烟塔合一技术的火电厂 ，现已安全运行６ 年。
此 外 ， 国 内 采 用 烟 塔 合 一 技 术 还 相 继 建 成
作 者简介 ：温凯 。１ ８年毕业 于北京机械工程学 院 ９５
３ １ 国外 采用烟 塔合 一技术 与烟 囱排 放分析 ．
３２ 国 内采用烟 塔合 一技术 与烟 囱排放 对 比分析 ． ３２１ 烟 塔排 放烟 羽抬升 高度 分析 ＿．
中 国环 境科 学研 究 院环 境影 响评 价 中心 利 用 ｓ 模式对 “ Ｐ 大唐哈尔滨第一热 电厂２ ３ｏ ￣ × ｏ ￣ 瓦新 建 工程 ”不 同大气 状 况 下 烟塔 排 放 烟 羽 的抬 升 高 度 进行 计 算 。其 结 论 是 ，烟塔 排 放 烟 羽 的抬 升高 度 与大气 稳定度 和环 境风 速密 切相关 。 在 不 稳 定 大 气 状 况 下 ，烟 羽 在 弱 风 时 可 迅
２０ ５
３０ ０
１０ ５
２０ ０
１０ ２
ｌ０ ５
８ ０
ｓ， ０最大年平均浓度为０００ ６ｍ ／ ｍ ，占二 ． １ ｇ ０ Ｎ
级 标准 的０２ ％ ， Ｎ ， 大年 平 均 浓度 为 ００ ０ ５ ． ７ Ｏ最 ．０ ４ ｍｇ ｍ ／ ，占二级 标 准 的０５ ％，Ｐ ０最大 年平 均 Ｎ ． ６ Ｍ１ 浓度 为 ０００ ８ ／ｍ ， 占二级 标准 的００％。 ．００ Ｎ ｍｇ ． ８
距离／ 米
图２ 在不 同环境条件下烟塔与烟囱排放高度对 比
温
凯． 烟塔合一技术环境影响及经济分析
・
Ｏ０３
一
喧
舞
∽
Ｏ
２０ ５ ５ ０ ０ ７ ０ １０ ０ ５ １５ ０ ５ ２ ０ ０ ５ ２ ５ ０ ５ ３ ０ ０ ５ ３ ５ ０ ５ ０ １ ２ ０ ０ １７ ０ ０ ２ ２ ０ ０ ２ ７ ０ ０ ３ ２ ０ ０
距离／ 米
图３ 在不 同环境条件 下烟塔与烟 囱排放污染物落地浓度对 比
稳 定 大 气 状 况下 ，烟 羽最 大 只能 抬 升 ２ ０ （ ５ 米 见
表 １）。
表１ 烟 羽的抬升高度与大气稳定度和环境风速关 系
米
占二 级标 准 的 ３４ ％；Ｎ ： ．０ Ｏ 最大 １ 时平 均浓 度 为 小
量和热空气 的热动量对湿烟气进行抬升 ， 之渗 使
入 大 气逆 温层 中 ，尽 管气 流 温 度低 ，但 总 体 积 流 量较 大 ，其 烟气抬 升高度 高 于烟 囱排放 。
９０ ０ ８０ ０
７ ０ ０
３０ 。在 中性 大气 状 态 下 ，烟 羽 最 大 抬升 至 ７ ０ ０米 ５ 米 ；当风 速大 于 １５ 秒 时 ，烟羽 抬 升 至２ ０ ； ．米／ ５米 当风 速大 于 ３ 秒 时 ，烟 羽抬 升至 ２ ０ 以下 。在 米／ ０米
秒的环境 中 ，烟塔合一技术烟 羽抬升优于烟 囱排 放 。 总之 ，大 气 状 态 越不 稳 定 ，烟 塔 排 放 的 烟 羽 抬升高度越高 。由于大气环境状态在每天 、每季 度 都 是变 化 的 ， 因此 ，在实 际操 作 中重 点 看 全 年 平均 大气环境状态是否符合上述条件 ，且 特殊 大
００ ６ｍ ／ ｍ ，占二级标 准 的 １ ．５ ． ｇＮ ４ ９ ％。 ３ ２）日平均 浓度
ｓ ， 大 日平 均 浓 度为 ：００ ７ｍｇＮ 占二 Ｏ最 ．０ ／ｍ ， 级 标准 的４６ ％；ＮＯ最 大 日平均 浓 度 为００ ９ｍｇ ． ９ ， ．１ ／ Ｎ 占二 级标 准 的 １．１ ；Ｐ ０最 大 日平均 浓 ｍ， ６ ％ ０ Ｍ１
最 大浓 度 预测 值 小 于 烟 囱排 放 方 式 。烟塔 排 放 最 大 年 均浓 度 分 别 占２ ０ 和 １ ５ 烟 囱排放 最 大 年 １米 ０米
均浓 度 的７％和 １％。说 明在 适合 烟塔 的大气环 境 ３ ７ 下 ，烟羽 抬 升 高 度增 加 ，烟 塔 排 放更 有 利 于污 染
消湿 烟囱 ，简化脱硫系统 ，降低脱硫系统排烟阻
力 ，减 少 脱 硫 电 耗 和运 行 费 用 ，节 约 用地 ，具 有
很 好 的经济 性 。 １ 烟塔 合一 技术 的发 展
放 方式 有三 种 ：第 一种 是对 烟气再 加热 后 （ 由
４ ５～６ ℃加 热 至 ８ ％以上 ）经 老 烟 囱排 放 ；第 二 ５ ０ 种 新 建 防腐 钢 制 烟 囱排 放 ；第 三 种是 借 助 冷 却塔
２ 烟塔 合一 技术 流程 火 电 厂 经 脱 硝 、 除 尘 、 脱 硫 后 的 烟 气 排
年增长 。为 了降低ｓ ， Ｏ排放对空气质量和生态环境
的影 响 ，部 分 电厂 采 用 了 烟塔 合 一 技 术 。该 技术 利 用 冷 却 塔 巨大 湿 热 空气 上 升 气 流 对 烟气 形 成包 裹 和 抬 升 ，从 而 促 进 烟气 中污 染 物 的扩 散 ，减少 污染 物对 地 面 的影 响 。采 用 烟 塔 合 一 技 术 可 以取
ｏ．６ ５
最大年均浓度 （ ／ ｍ。 ｍｇＮ ｌ
００ ０ ８ ．０ ０
占标准 比 例 ．％
００ ．８
烟塔合一 ２０ １米烟 囱 １５ ０ 米烟 囱
００ ０ ２ ．０ ２
ｏ ０ ０９ ．０ ２
０３ ．７
１５ ．４
００ ０ １ ．０ ６
ｏ ０ ２５ 。０ １
技术
应 用
随着 我 国经 济 的快 速 发 展 ，能 源需 求 Ｈ益 增 长 ，带 动 电力 、热 力 需 求增 加 ，发 电装 机 容 量逐
大唐哈尔滨第一热 电厂 、国华三河发电厂二期扩
建 、大唐 国 际锦 州 热 电 厂 、天 津 国 电东北 郊 热 电 项 目等 。神 华 集 团２ １ 年 “ ０ １ 十大 重 点建 设 工 程 ” 徐 电百 万 机 组 也 首 次 采用 烟 塔 合 一技 术 ，开 国 内 百万机 组 “ 烟塔 合一 ”之 先河 。
分析 结 果 显 示 ，污 染 物 排放 对 周 围环境 影 响
通 过对 国 内外 烟塔 合 一 技 术 与 烟 囱排 放 分 析 可 以 看 出 ，在 不 稳 定 大气 状 态 条 件 下 ，风 速 不 大 于４５ ／ ；中性 大 气状 态 条 件 下 ，风速 不 大 于 ３ ．米 秒 米／ ；稳 定 大 气 状态 条件 下 ，风 速 不 大 于 １ 米 ／ 秒 ． ５
０７ ．６
３１ ，４
００ Ｏｌ ．Ｏ ３
ｏ０ ０ ４ ．０ ５
０１ ．３
ｏ５ ．４
２１年第１ 总第２５ ｏ ２ 期 ０期
■ｍ
２ １
４ 烟 塔合 一技 术 的经 济效 益
４１ 投 资 ．
除ｓ ０后直接进入烟塔排人大气 ，这就要求提高脱 硫装置 的安全可靠性 ，即需要在系统设计 、设备 选型等方面提高安全可靠性 ，同时在施工安装和
调试 中提 高 质量 。脱 硫 系统 出现 问题 时可 采 用 如 下措 施 ：设 置 烟气 事故 喷淋 系 统 ， 对 高 温烟 气 保 评估 工
作 ，曾获国家发 明专利 。
砌 麟
一
靴 嘲
一
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图１ 脱硫 、脱硝、烟塔合一电厂流程
处 烟 气 流 量 和湿 空 气 混 合 物 的温 度 、排 放 速 度 有 关 ，而 且 与 周 围大 气 的风 速风 向 、大气 稳 定 度 、 温 度等 环境 因素 有直接 关 系 。
物 的扩散 。
表２ 烟塔 排放 方式 和烟囱排放方式的预测浓度比较
ＳＯ２ ＮＯ２ Ｐ ０ Ｍ１
项
目
最大年均浓度 （ ／ ｍ。 ｍｇＮ ）
０ｏ ０ ６ ．０ ｌ
占标 准比 例。 ％
ｏ２ ．７
最大年均浓度 （ ｌ ｍ。 ｍｇＮ ）
ｏ０ ０ ５ ．０ ４
占标准 比 例。 ％
度 为 ００ ４ｍ ／ ｍ ，占二 级标准 的２７ ％。 ．０ ｇＮ ． ５ ３） 平均 浓度 年
风 速
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不 稳 定
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中性
稳 定
７０ ５
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３０ ０ ２０ ０
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烟 囱排放风速４ 秒 ＋ 米／
７０ ５
烟 囱排放风速６ 秒 米，
０
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根 据 德 国Ｅ Ｉ 司提 供 的烟 塔 与 烟 囱排 烟 方 Ｇ公 案 计算 结 果 （ 囱高度 按 ２０ 考虑 ，烟塔 高度 按 烟 ５米
１５ ４ 米考虑 ，大气环境按 不稳定考虑 ），采用烟 塔合一技术 ，烟气抬升高度 明显 高于烟 囱排 烟方
速 抬 升 至 １１０ 。 当风速 ３ 秒 时 ，烟羽 抬 升 至 ０米 米／ 案 ，污染物地面浓度明显降低 ，详见图２ 、图３ 。 可见 ，烟塔合一技术充分利用冷却塔 巨大热 ８ ０ ；当风速大于４５ 秒 时 ，烟羽可抬 升至 ０米 ．米／