随着烟气脱硫，特别是湿法脱硫技术的发展和日益成熟，与之伴随的衍生技术不断应运而生。利用冷却塔排放脱硫后的烟气的技术就是非常有代表性的一种。通过对该技术的介绍和技术经济比较，提出了此技术在我国工程应用的思路和前景。

西方发达国家自20世纪70年代末到80年代末，相继完成了燃煤火电厂的烟气脱硫装置的建设。其中大部分脱硫装置都采用的是湿法脱硫工艺。随着湿法脱硫技术的发展和日臻成熟，与之伴随的衍生技术像副产品石膏的综合利用和二合一功能冷却塔烟气排放技术等不断应运而生，并获得了广泛应用。近年来，在西方国家特别是西欧，新建的闭式循环的火力发电厂，无论大小，几乎都看不见代表火力发电厂的烟囱，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。烟塔合一技术具有当不设GGH时，可提高排烟的抬升高度，保证当地环境质量，减少工程投资和运行费用，用矮得多的冷却塔代替高烟囱等有利因素，因此，被认为是火电厂今后十分有前途的发展方向。^[1]

国家对于大气排放污染物的标准是国家环保总局和国家质量监督检疫检验总局在2004年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》，标准中对火力发电厂锅炉烟气排放做了很详细的规定。但是，该标准对不同地区采取了不同的标准要求，未来将如何要求，是不是再修改此标准并没有做出说明。该标准中同时也给出了二氧化硫排放速率的要求和计算方法，由于这个指标的要求，我国东部沿海地区再使用烟囱进行排放烟气将很难满足标准的要求了，只能是将烟囱建得越来越高，这样才能满足标准的要求。标准中给出了利用烟囱进行排放的理论计算方法，但是，这个方法不能适合烟塔合一的计算要求。

中华人民共和国国家员会在2006年颁布的《火力发电厂水工设计规范》中对循环水冷却塔的热力、空气动力和水力计算方法做了详细的规定，但是，也没有给出烟塔合一的计算方法。

德国已经对烟塔合一做出了很详细的规定，标准号为：VDl3782和VDl3784。希望能够尽快收集到这两个标准，为烟塔合一的设计找到可行的执行标准。^[2]

烟塔合一从开始应用至今，已经获得应用的有三种形式：脱硫内置式烟塔合一、循环水冷却塔烟塔合一、间接空冷内置式烟塔合一。

一、脱硫内置式烟塔合一

脱硫内置式烟塔合一是烟塔合一发明的种形式。这种形式的烟塔合一就是将脱硫装置布置在塔内，低温烟气在塔内直接排放。由于该种方式中没有产生大量费热的热源来加热烟气．因此，烟气在排放过程中是逐渐被冷却的过程，有一部分酸性物质就随烟气中被冷却的水下落到脱硫设施上，严重地腐蚀了脱硫设施，烟气的排放效果也不理想。因此，这种方式已经不推荐使用了。

二、循环水冷却塔烟塔合一

循环水冷却塔烟塔合一是脱硫内置式烟塔合一后的一种形式的尝试，这种形式的烟塔合一就是将经过脱硫和脱硝的低温烟气通过循环水冷却塔进行排放。由于循环水在被冷却时释放的热量也加热了一部分水，并使这部分水变成了蒸汽，再由蒸汽加热低温烟气并在塔内进行混合，从而将排放的烟气加热，达到了费热利用的效果，也使得烟气的排放效果更好。但是，这种形式的烟塔合一在运行时会有大量的酸性物质在与水混合后落到循环水中，使循环水的酸性大大增加，有数据显示，德国的一个电站在采用了这种形式的烟塔合一后，使循环水的pH值小于1，长期运行后循环水系统内部遭到了严重的腐蚀。

三、间接空冷内置式烟塔合一

这种形式的烟塔合一就是将问接空冷系统布置在塔内，烟气在塔内排放。利用通过散热器被加热的空气来加热低温烟气，达到费热被利用的效果。由于这种形式的烟气排放过程中没有大量的水参与，烟气的排放是不断被加热的，因此，这种烟气排放方式解决了烟气扩散排放问题，也减轻了烟气对塔内设施的腐蚀问题，受到了用户的普遍认同。^[2]

烟塔合一技术的应用满足了环保指标越来越高的要求，但要达到预期的效果，必须在设计上充分考虑如下因：排放的烟气量、费热的热量和费热的起始温度（不要低于烟气的温度）、塔内介质的流动速度、塔的高度等。

排放的烟气量、费热的热量和塔内介质的流动速度是决定烟气能否按照设计意图进行排放的三个关键因素。可以利用的费热的多少是决定烟气被加热到什么程度的关键因素，如果被加热的程度高，那么，混合气体的密度将更低，可以实现在很低的风速下有较远的飘浮，如果被加热的程度较低，烟气的飘浮距离将受到很大的影响。^[2]

烟塔合一技术涉及的关键技术有换热计算、塔内动力场分析和塔的结构分析。

换热计算和塔内动力场分析还不能单纯靠理论分析进行，原因是工作状态下的烟塔合一都是处在复杂的自然环境中，涉及的边界条件很多，而理论计算无法将这些因素都考虑进去，即使是考虑了这些因素，也无法保证其正确性。因此，这两项基本上还是依赖试验来确定。

在试验前，为尽量减少试验的次数，应该进行充分的数字模拟，利用CFD软件进行塔内动力场分析，确定一个排放效果比较好的效果范围，就这部分进行试验验证，从中找出符合要求的各因素的组合，并应用到实际工程中。

塔的结构分析是在满足流动特性时来实现结构设计，流动特性通常只对塔内部提出具体要求，对外部没有什么要求。因此，塔的结构设计可以通过理论计算来实现塔的设计工作。

从已经运行的烟塔合一项目的调研结果分析，烟气的扩散半径和半径内下落的污染物浓度与塔的高度、出口直径、自然风速都有直接的关系，这些边界条件之间的关系要通过试验来进一步确定。^[2]

1．取消烟囱、降低造价

主要在新建机组时，可以利用冷却塔排放烟气，取消烟囱，降低相对高的土建费用，降低工程造价、占地面积和运行费用。对于一个2×600W电厂来说，1座双内筒钢筋混凝土烟囱加上地基处理，其投资一般在2000万元以上。

2．取消湿法脱硫后的烟气再加热装置、降低造价和运行费用

用冷却塔排放烟气技术于新建机组或增加脱硫设备时，可以省去烟囱和气气换热器（GGH），不存在回转式加热器的漏风问题，可进一步提高脱硫效率。与采用换热器的FGD系统相比，冷却塔烟气排放可能减少5%～7%的运行成本。

3．更好的环境效益

由于冷却塔中的空气流量大约是烟气流量的20倍，其质量效应使烟气排到大气的速度大于烟囱排出的速度，冷却塔排出的气体体积和不同温度形成的推力远大于烟气自然浮力，高含热量的冷却塔的羽状流与经过烟囱排放的烟气比较可达到更高的高度，可以上升到大气非湍流层以上再转到混合层。此外，它对风力的影响较不敏感。根据德国电厂的实际测得结果，100m的冷却塔与170m的烟囱排烟效果，冷却塔的烟气扩散高度为700m，而烟囱的扩散高度为450m。

4．提高电厂的热效率

在绝大部分情况下，烟气通过冷却塔排放对冷却塔的冷却效率有利，因而可以提高凝汽器的真空度或降低循环水泵的功耗，提高电厂的热效率。

5．因电厂热效率的提高。减少了燃煤消耗量。即可相应减少总污染物排放量

6．缩短停机时间

有些在役老电厂现有烟囱的内衬材质抗酸腐蚀性能较差，如采用常规方法排放再热后的湿法脱硫烟气，必须对烟囱内壁进行防腐处理，所需停机时间较长，带来较大的发电损失，几台锅炉共用一根烟囱时更甚，而通过冷却塔排放烟气的方案停机时间相对短些。

7．不受当地建筑物限制高度（如机场附近）等的限制，并消除视觉污染。^[3]