浅谈西宁2×660mw超超临界机组烟气脱硫装置预防“石膏雨”的措施

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1、浅谈西宁2X660MW超超临界机组烟气脱硫装置预防“石膏雨”的措施屮电投远达环保工程有限公司重庆400000摘要：为了预防“石膏雨”及其较强的腐蚀性对周边环境的影响,作为世界首台海拔最高的超超临界机组——西宁2×660MW火力发电机组的脱硫系统，经对吸收塔增设沸腾式传质构件，以降低烟气在塔内的流速；同时，采取调整除雾器的设计参数和结构型式，优先考虑屋脊式，并按两层设计，预留第三层除雾器的空间等措施，以达到“出口烟气含水率不大于50mg/Nm3(干基)”的目的。在1#机组性能检测屮，有效的预防了“石膏雨”，显著的降低了出口粉尘数

2、量。关键词：烟气脱硫装置；石膏雨除雾器；出口烟气；含水率；烟气流速1、工程概述西宁火电厂位于青海省淳屮县北侧的西宁经济技术开发区甘河工业园西区内，厂址东距西宁市约35km。该发电厂内布置了2×660MW超超临界燃煤间接空冷机组，FGD脱硫及SCR脱硝设施同步建设，并留有扩建2台660MW超超临界燃煤机组设施的条件。该发电厂脱硫系统采用石灰石•石膏湿法脱硫工艺，不设换热器(gasgasheater,GGH)装置，直接将净烟气从烟囱排出，烟囱采用内衬防腐材料，形成“湿烟囱”排放的方案。该方案虽有效地避免了GGH的堵塞问题，但由于“

3、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屮与部分石膏粉尘冷凝形成液滴，自烟囱口排出后不能有效地抬升、扩散到大气屮，导致净烟气不能迅速消散，特别是当地区温度、气压较低或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”。石膏雨”酸性强，对电厂及周边环境产生污染，腐蚀现象严重。由于该项目邻近西北地区藏传佛教的活动中心塔尔寺不足4Km,该寺为国家级文物保护重点单位，古建筑群落密集，文物古迹繁多。因此，从保护文物古迹和睦民族关系的角度岀发，对脱硫设施的原有设计方案要求进行优化，尽可

4、能降低出口粉尘颗粒的数量和浓度。2、“石膏雨”产生的主要原因“石膏雨”产生的主要原因包括：净烟气温度、烟囱烟气流速、塔内烟气流速及装置除雾器除雾效果、扩散条件（环境温度及相对湿度）、烟囱类型及防腐材料等。具体分析如下：2.1、净烟气温度因素当不设置GGH时，净烟气出口至烟囱排放过程中烟气处于饱和状态，在流经烟道和烟囱过程中，温度有3°C~5°C降低，饱和烟气变成过饱和，析出大量冷凝水（以抚顺2×300MW机组脱硫装置为例，若净烟气温度从排烟温度55°C降到50°C,则每小吋析出冷凝液约93.5吨）。这些冷凝液一部分被烟囱底部收

5、集装置收集，另一部分被高速流动的烟气带出烟囱，在烟囱附近落下形成“石膏雨”。2.2、吸收塔内因素脱硫装置净烟气中的含粉尘和石膏颗粒的液滴主要来源于吸收塔喷淋层喷嘴雾化后的细小液滴，液滴经过碰撞会形成直径在15μm左右的雾滴，而除雾器对直径大于22μm的液滴去除率为99.99%,对直径15~22μm的液滴去除率为50%,直径15μm以下的雾滴无法拦截，因此烟气中带有一定量的浆液是不可避免的。吸收塔内烟气流速不超过4m/s,除雾器流速一般不超il7.5m/s进行设计，电厂实际运行的烟气量超过设计值吋，导致塔内流速超过设

6、计流速，通过除雾器通道的烟气流速过高造成烟气二次带水，使得直径大于22μm的液滴去除率降低，从而除雾器效果将大大降低，其至失效，大量含有粉尘和石膏颗粒的液滴将会随烟气被带入烟道，进入烟囱，形成净烟气带浆现象。2.3、烟囱内烟气流速因素含粉尘及石膏颗粒的液滴随烟气进入烟囱，烟囱内烟气流速高吋，大量的液滴易被高速烟气带出烟囱，从而加剧“石膏雨”现象岀现。图1和图2为直筒型烟囱内液滴速度分布图，由图可知，烟囱内液滴速度随烟气流速升高而增人,因此，当烟囱内烟气流速增加时，液滴随烟气排出烟囱的几率增大。图3是不同速度下含粉尘和石膏颗粒的液滴随

7、烟气排岀烟囱的比例（即液滴逃逸率）变化曲线。由图可知，当烟囱内烟气流速在15m/s以下吋，液滴逃逸率较低（3%以内）；当烟气流速增加至20m/s左右时，液滴逃逸率显著上升至30%~45%。烟气流速继续增加时，液滴逃逸率缓慢增加。因此，烟囱内烟气流速在目前烟囱的设计流速20m/s左右吋，烟气流速的大小会显著影响“石膏雨”现象的程度。图3：液滴逃逸率与烟囱内烟气流速的关系（CFD模拟值）2.4、烟囱结构及防腐形式因素烟囱结构C直筒或锥筒）会影响烟囱内烟气流速，烟气出口烟气流速高有利于烟气抬升及扩散，但烟气流速过高超过酸液液膜撕裂的临界流速，烟

8、囱内壁的冷凝液会被烟气冲刷带出，在烟囱附近落下，而该临界流速与内衬表面的粗糙度有关。另外，粗糙的防腐层表面易造成烟气携带的污染物附着，日积月累,形成较大的颗粒团，最终随烟气带岀烟囱，形成“石膏