后颖黎

(华能滇东第一发电厂，云南 曲靖 655508)

0 前言

目前火力发电厂通常采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，其中多数设置了烟气换热器(GGH 装置)，该装置降低了原烟气的温度、减小了烟气体积，提高了脱硫效率、提升了净烟气的温度、减小了尾部烟道(净烟道)及烟囱的腐蚀。但由于它在运行中容易堵塞，且易产生烟气泄露，该情况在脱硫旁路取消后变得更加明显，许多电厂取消GGH 装置，通过对脱硫出口烟道及烟囱的防腐来解决无GGH 条件下湿烟气带来的腐蚀。

GGH 的取消后，由于净烟气温度低，烟气从烟囱出来后不能迅速消散，特别是当地地区温度、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，对电厂及周边环境产生污染。

1 石膏雨成因机理

石膏雨包含两层含义:一方面是石膏浆液(含部分未反应的石灰石浆液)，另一方面是脱硫后烟气中的饱和水蒸气遇冷形成的冷凝液滴。

对于无GGH 脱硫装置而言，脱硫后的净烟气无加热源，随着净烟气温度降低冷凝并析出，1 000 MW 机组脱硫塔出口净烟气每降低1℃，总的冷凝水量达到16 t/h 左右，除了少部分从烟囱底部以冷凝水的形式排出，其余冷凝水均随烟气从烟囱顶部排至大气。烟囱内的冷凝液极易被高速流动的烟气带出形成石膏雨落到地面。

脱硫装置净烟气中的石膏浆液主要来源于脱硫塔喷淋层喷嘴雾化后的细小液滴，净烟气中有一定量的石膏浆液，但是如果烟气在除雾器处的流速超过设计值，除雾器的效率将大幅降低，甚至引发除雾器的失效，除雾器也会在高速的烟气下发生二次携带现象，大量的石膏浆液将会随着烟气被带入烟囱，形成净烟气带浆现象。石膏的形成与多方面的因素有关，主要包括除雾器效率、脱硫塔的设计、运行操作等。

雨是净烟气中冷凝液，其形成的直接原因是烟气除了含有饱和水蒸汽外，还携带有未被除雾器出去的液滴，烟气中的水分主要是从除雾器中逃逸的雾滴组成。其形成的直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，也包含部分受天气影响在烟囱附近形成冷凝物。

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，绝热膨胀在烟囱中产生大量雾滴。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，受烟气影响重新被带入烟气，这些重新被带出的液滴直径通常在100～500 μm，其数量取决于壁面的特性和烟气流速，粗糙的避免、较高的烟气流速会使夹带液滴量增加。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。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析出，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。

2 气象环境对石膏雨的影响

烟气条件基本相同的情况下，气象条件成为了决定石膏雨是否形成的关键因素了，电厂所处的地方湿度大、风速较小，平均气温低时容易产生石膏雨，该气象条件下的电厂应更加注意取消GGH 可能形成石膏雨的概率，一般不建议取消GGH 或者建议改成W－GGH 型式。

3 石膏雨形成原因分析

3.1 烟气含湿(水)量高

同等压力条件下，烟气温度高其容纳水蒸气的能力就越高，水蒸汽也就越难析出，相反则越容易冷凝成水滴，因此取消GGH 必然导致净烟气处于一种湿饱和状态(通常所说的湿烟囱)，另外喷浆量过多，吸收塔内烟气流速不均匀也会造成烟气含湿量高。

3.2 烟气含浆液浓度高

锅炉使用煤种与设计煤种不同，实际烟气量远大于设计烟气流量。吸收塔流速偏高，烟气通过脱硫除雾器时流速过高，除雾器除雾效果达不到设计要求甚至失效，尤其当机组高负荷和满负荷运行时，烟气携带石膏浆液能力就会明显增强。在运行控制上，过于追求高环保指标，喷入大量的石灰石浆液，维持脱硫塔内较高的液位都会使烟气中的含浆浓度增高。

除雾器设计容量偏小或除雾器堵塞而清洗不及时，使得除雾器处于非正常状态，无法有效去除烟气中的水汽和浆液，也使得净烟气携带大量浆液。

3.3 烟气流速高

当锅炉处于高负荷，氧量控制较高时容易使得机组实际烟气量超过设计值，烟气流速过高，锅炉尾部烟道换热情况较差，导致排烟温度超过正常值也会使得烟气量大量增加，烟气流速过高。

烟气流速过高，将造成烟气携带浆液能力增强，同时降低了除雾器的效率，在烟囱处由于烟气流速过高，将使得冷凝的液滴无法正常回流至积液池，被高速气流携带至烟囱出口。

4 改善措施

4.1 改造措施

1)在空预器出口进入除尘器的竖直烟道上布置换热器(通常称为低压省煤器)，换热媒介为除盐水，通过循环泵，将吸热后的除盐水送至脱硫塔出口，脱硫塔出口布置换热器，将净烟气加热至80℃，在低压省煤器出口处可布置一根通往汽机侧低压加热器的管路，同时考虑从辅助联箱引入一根蒸汽加热管路，预留蒸汽加热装置，确保净烟气温度。

2)扩大除雾器截面积，降低除雾器处的烟气流速.

3)增加除雾器级数，提高除雾器整体效率.

4)增加电除尘器电场数量或采用电袋除尘的方法来达到该目的。是否采用电袋除尘的方法需要综合考虑排烟温度、维护成本及硫酸氢铵堵塞空预器可能采用空预器在线水冲洗的可能。

4.2 运行措施

1)高负荷区段在保证燃烧稳定的情况下适当保持低氧量燃烧，减小烟气量，控制烟气流速在一个较低的区间。

2)严格控制吸收塔内浆液高度，并控制喷浆量(石灰石浆液循环量)。

3)监控除雾器的阻力，及时进行冲洗，防止除雾器堵塞。在冲洗除雾器的顺序上应制定冲洗顺序，防止大量石膏液滴短时间集中进入净烟气通道。

4.3 管理措施

1)在启机前可对烟道进行检查，防止有明显的浆液堆积，减少启机时低温携带造成的石膏雨，同时运行中应定期检查疏水是否正常，防止二次携带。

2)严控石灰石品质。

3)做好入炉煤质量控制。

5 结束语

现有电厂脱硫系统取消GGH 在技术上是可行的，但是由于石膏雨的存在将影响周边生态环境，因此在取消GGH 的同时必须做好相应的石膏雨控制措施。

［1］王颖聪，湿法脱硫烟气石膏雨成因分析及处理方案综述［J］.华北电力技术，2012，10:68－71.

［2］付昱、何金起，火力发电厂湿法脱硫石膏雨治理方法讨论［J］.黑龙江电力，2009，31 (5):374－376－71.

［3］程永新、曹佩，湿法烟气脱硫系统中石膏雨问题的分析及对策［J］.电力建设，2010，31 (11):94－97.