湿法烟气脱硫系统中“石膏雨”问题的分析及对策

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1、湿法烟气脱硫系统中“石膏雨”问题的分析及对策0概述目前，大部分火力发电厂脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，取消了气-气换热器（GGH）装置，直接将净烟气（烟温50～55℃）从烟囱排出，烟囱采用内衬防腐材料，形成“湿烟囱”排放的方案。无GGH装置的脱硫系统投产后，虽有效地解决了GGH的堵塞问题，但由于“湿烟囱”无烟气再热措施，排烟温度较低，吸收塔出口带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝形成液滴，烟气自烟囱口排出后不能有效的抬升、扩散到大气中，导致取消GGH装置后烟气不能迅速消散，特别是当地区温度、气压较低或

2、在阴霾天气的时间段，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成“石膏雨”或酸雨，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备[1-2]。1“石膏雨”成因分析“石膏雨”包含了两层含义：“石膏”和“雨”，“石膏”指的是石膏浆液；“雨”指的是净烟气中饱和水形成的冷凝液液滴。1.1“石膏”的成因“石膏”是烟气中夹带的石膏浆液随烟气排放落到地面形成的。脱硫装置净烟气中的石膏浆液主要来源于吸收塔喷淋层喷嘴雾化后的细小液滴，石膏浆液经喷嘴雾化后雾滴直径一般在920μm，经碰撞后会产生少量在15μm左右。在经过除雾器后，一般

3、会除去99.99%的不小于22μm雾滴，同时还可以去除50%的15～22μm液滴，15μm以下的雾滴无法拦截，因此净烟气中有一定量的石膏浆液是必然的。但是如果烟气在除雾器处的流速超过设计值，除雾器的效果将大大降低，甚至失效，除雾器也会在高速的烟气下发生二次携带现象，7大量的石膏浆液将会随烟气被带入烟囱，形成净烟气带浆现象。“石膏”的形成与多方面的因素有关，主要包括除雾器的除雾效果、吸收塔的设计、运行操作等。1.2“雨”的成因“雨”就是净烟气中冷凝液，其形成的直接原因是烟气除了含有饱和水蒸气外，还携带有未被除雾器

4、除去的液滴，烟气的水份主要是从除雾器中逃逸的雾滴组成。其形成的间接原因是饱和烟气绝热膨胀及接触烟道及烟囱内壁形成的冷凝物。饱和湿烟气在烟囱上升过程中，烟气压力降低，绝热膨胀后促使烟气降温，形成非常细小的液滴（直径＜1μm），绝热膨胀在烟囱中产生最大数量的雾滴。在烟囱内部，由于受惯性力的作用，烟气夹带的较大水滴撞到烟道和烟囱壁上，并与壁上冷凝液结合，并受气流影响重新被带入烟气，这些重新被带出的液滴直径通常在100～500μm，其数量取决于壁面的特性和烟气流速。粗糙的壁面、较高的烟气流速会使夹带液滴量增加[3]。“

5、雨”形成的另外一个原因是环境因素的影响，通常情况下，环境气温低及气压低会造成“雨”的出现。如前所述，脱硫后的烟气温度通常在50℃左右，与未脱硫的原烟气直排相比，脱硫后的净烟气在抬升高度及扩散能力方面相对较差，因此当脱硫后烟气从烟囱排出时，由于烟温与环境温度相差较大，烟气来不及扩散，烟气中的饱和态水遇冷变成过饱和状态，最终成为冷凝液落到地面形成“雨”，烟气排放温度与环境温度相差越大，越容易形成“雨”[4-5]。2解决“石膏雨”问题的对策2.1脱硫系统设计上如何避免“石膏雨”从前面的“石膏雨”的成因可以看出，在设计

6、上采取合理的措施，“石膏雨”是可以有效避免的。设计上采取的措施主要包括以下几个方面：7塔内烟气量及烟气流速的大小、除雾器的选型和液气比、烟囱内筒的形式及积液槽的设计等方面。2.1.1FGD入口烟气量与设计参数是否有偏差对某电厂出现"石膏雨"现象进行分析发现，其FGD进口烟气参数及煤质发热量与设计值相差较大，设计煤质低位发热量约为23352kJ/kg，而入炉煤的低位发热量约为20433～22518kJ/kg，导致在300MW负荷时烟气流量增加，FGD入口烟气温度比设计值高出20℃～38℃，同时吸收塔内烟气流速有时

7、达到5m/s，远超出设计值的3.9m/s，故系统实际运行工况远超过设计值，“石膏雨”现象较严重。实际运行烟气量与设计值是否有较大偏差，这点需要明确，以便清楚地了解FGD系统运行工况和设计工况之间的偏差。主要考虑方面有：(1)若烟气量没有偏差，则在出口排放浓度达标的情况下降低喷淋量，使出口烟气抬升；(2)若烟气量有偏差，则需要进行核算，除雾器的流速是否满足要求，若除雾器的流速不能满足要求，则相应地调整除雾器的运行工况。因此，在脱硫系统设计时，实际燃烧煤质应在设计值范围内，以保证FGD系统在其设计工况下稳定运行。2

8、.1.2选择合适的烟气流速烟气流速是造成“石膏雨”的一个重要原因，因此在设计时，塔内烟气流速应该综合多方面因素，设计合适的流速，才能避免“石膏雨”。吸收塔设计烟气流速一般为3.5～4.1m/s左右，除雾器的设计流速稍高于吸收塔设计流速。吸收塔流速高，烟气中所携带的浆液液滴将增多，除雾器的负荷增大，导致“石膏雨”出现，因此，吸收塔的流速不能设计过高。另外，在吸收塔流速的设计上还应考虑有足