“石膏雨”的成因及解决方案

摘要：火电厂很多都设置了湿法烟气脱硫工艺，湿法脱硫工艺在去除SO2的同时又出现了“石膏雨”现象，本文主要分析“石膏雨”成因，提出相应的解决方案。

关键词：石膏雨、湿法脱硫、烟囱、湿式电除尘

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

1 石膏雨现象

目前的湿法脱硫系统大部分不设GGH，排烟温度较低(烟温50～55℃，设置烟气换热器为80℃左右)，吸收塔出口净烟气中所携带的饱和水含有一定量的石膏，烟囱排出后的烟气不能有效的抬升并扩散到大气中，尤其是当地区温度、气压较低(在冬天更加严重)，或在阴霾天气的时间段里，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，形成白色烟雾，落到地面后形成“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]。

国电红雁池电厂排放在年初的时候就因排放“石膏雨”影响居民正常生活，被环保局要求限期整改。

2 “石膏雨”形成的主要影响因素

虽然“石膏雨”很难从湿法脱硫中杜绝，通常影响不大，但是以下几种因素加重了“石膏雨”的影响。

1.1 烟气流速

当设计不当或机组运行负荷过高时，导致排烟量剧增，从而使通过除雾器的烟气流量大，流速较快。或者使用的煤种和设计煤种有较大区别时，也容易发生除雾器的流速过高。过高的流速导致烟气携带能力增加，除雾效果不好，易引发“石膏雨”。

1.2 除雾器性能

喷淋层和除雾器之间的距离如果过小，会导致进入除雾器的烟气分布不均，使除雾器各部分烟气通流量分布不均，影响除雾效果。

除雾器如未按规定程序进行冲洗，导致除雾器结垢严重，或者除雾器变形等，影响除雾效果。国电红雁池电厂出现“石膏雨”的主要原因就是除雾器冲洗频率远低于设定值，造成除雾效果不佳引起的。

1.3 烟气温度

烟囱排放的烟气温度为50～55℃左右，相比有GGH烟温低了30℃左右，在中性及不稳定情况下，烟气抬升高度降低约25%；在稳定情况下，抬升高度降低约20%。低温降低了烟囱的有效抬高，对净烟气扩散不利，GGH的取消加重“石膏雨”的影响。

1.4 浆液密度

若浆液密度高，浆液的粘度将会有所提高，容易易附着在除雾器表面形成结垢。

1.5 其他影响因素

除以上主要因素外，还有吸收塔液位高度、吸收塔浆液pH值、喷嘴性能、L/G比以及原烟气中烟尘颗粒物含量等，都会对烟气中浆液的携带量产生影响。

3 治理措施

3.1 选择合适的吸收塔内流速

吸收塔的流速不能设计过高，在吸收塔流速的设计上还应当考虑有足够的裕量。在通常情况下，机组经过一段时间运行以后，系统漏风率将会增加，而锅炉的热效率也会有所降低，煤耗则会上升或烟温会调高，二者的这种变化都将使脱硫装置入口烟气量增大，从而造成塔内烟气流速提高，因此，在设计上应有足够的裕量[2]。吸收塔设计烟气流速一般在3.5～4.1m/s之间，在实际设计中一般应低于3.8m/s，可以一定程度上控制“石膏雨”的产生。

3.2 选择合适的除雾器类型，优化除雾器运行效果

平板式除雾器的设计流速一般在3.5～4.5 m/s 之间，屋脊式除雾器设计流速通常比平板式除雾器高，流速一般在3.8～7 m/s 之间，所以屋脊式除雾器对通过的烟气流速的适应范围要更宽些。

喷淋层和除雾器之间的距离适当，减少除雾器入口烟气的扰动，使得烟气均匀地进入除雾器，可以减少除雾器局部因流速过高而导致的堵塞现象，保证除雾器的正常运行。

保证除雾按要求的频率进行冲洗，同时优化除雾器冲洗程序，按照从上到下的方式进行冲洗，每次冲洗的喷嘴宜分散，避免冲洗水对烟气分布有较大影响。

通过选择合适除雾器的除雾器类型，并使得除雾器在最佳条件下进行，可以在一定程度上控制“石膏雨”的产生。

如果除雾器本身发生结垢、变形等影响除雾器性能时，应采取相应的措施消除影响。

3.3 烟囱内筒设计型式改变

为了有效地收集烟气带入的较大液滴及并防止烟囱内壁上的液体被二次携带，烟囱内筒形线和内衬表面应尽可能平滑，烟囱排烟筒内的烟气流速不得超过酸液液膜撕裂时的临界流速。同时在烟囱排放口之前设置一个出口收缩段，单台机组运行时，净烟道与烟囱入口的位置为微负压状态，可有效避免运行中的烟气串风现象[3]。烟囱筒内的烟气流速一般在18～20 m/s之间取值，考虑到实际运行中可能出现煤质的变化情况，所以流速宜取下限值，可以在一定程度上控制“石膏雨”的产生。

3.3 提高净烟气温度

提高净烟气温度可以有效地增加烟气的抬升高度，增加其扩散效果，降低浓度，从很大程度上解决“石膏雨”的问题。可以通过在净烟道内加入300℃锅炉二次热风，经旁路烟道和烟囱混合提高烟温后排放。提高净烟气温度之后，可以很好地控制“石膏雨”的产生。

3.4 浆液密度控制

控制合适的浆液密度，使得石膏可以顺利结晶，同时也不致浓度过高而导致粘度过大附着除雾器、喷淋层等设备表面。

3.5 加装其他设备去除净烟气中的颗粒

3.5.1 在烟道上设置第三层除雾器

目前的除雾器均布置两级，一层粗除雾层和一层细除雾层，液滴含量在75mg/Nm3以下。通过在净烟道上设置第三级除雾器，可以进一步去除净烟气中的液滴含量和石膏浆液量，减少“石膏雨”的影响。福州电厂在设置第三级除雾器(细除雾器层)以后，净烟气中的液滴含量可以降到50mg/Nm3以下，“石膏雨”现象得到很好的解决。

3.5.2 在烟囱出口设置除雾器

在烟囱出口段，设置一个烟囱专用的除雾器，采用V型槽的方式在烟囱内盘旋，可以使得烟囱内烟气旋转以产生一定的离心力，液滴在离心力的作用下到达烟囱壁，在烟囱壁上收集之后通过V型槽内流至下方通过管道排到沟槽内。此除雾器可以有效去除影响“石膏雨”部分的石膏浆液，对“石膏雨”现象有明显的改善效果。此技术目前仅在国外有应用，国内还没有应用案例。

3.5.3 增加净烟道上的湿式电除尘器

通过在净烟道上加装湿式电除尘器，可以有效去除净烟气中的石膏颗粒，从而从根本上解决“石膏雨”的来源问题。此方法去除“石膏雨”效果显著，还可以进一步降低从烟囱出去的粉尘含量，减少由粉尘携带的重金属污染物等。但新增加的设备会增大机组投资和运行费用。

4 结语

通过对“石膏雨”的成因分析和对策分析，可以看出，在整个电厂和FGD系统的设计和运行中只要进行了充分考虑，通过合理的设计、合适的设备选型，同时在运行时严格按照规程进行，湿法脱硫的烟囱所产生的“石膏雨”现象在很大程度上是可以得到解决的，即使在初期未考虑周到，通过后期的改造和运行的控制，也是可以在一定程度上缓解“石膏雨”产生的。

参考文献：

[1] 王浩青,贺军荪.湿法烟气脱硫的烟气排放[J].能源环境保护,2009,23(3):18-19.

[2] 张爽.湿法烟气脱硫装置采用湿烟囱排放的探讨[J].电力建设, 2005, 26(1):64-66.

[3] GB 50051-2002，烟囱设计规范[S].