楊光

摘? 要：在當前國際形勢之下，在越來越嚴格的環(huán)保政策之下，環(huán)保要求只會越來越高。 “石膏雨”的問題在目前大多數采用石灰石-濕法脫硫的火力發(fā)電廠中均有不同程度的存 在，尤其是無 GGH 的系統(tǒng)更為普遍。 因此，如何在現(xiàn)有條件和設備下，進行優(yōu)化調整和 改造，達到當今的環(huán)保要求成為了我們的工作重點。本文以北疆發(fā)電廠（4*1000MW）的 脫硫系統(tǒng)為例，從運行實際入手，分析了在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)或投資不是很大的情況下， 抑制石膏雨現(xiàn)象的運行控制方法及設備治理思路。

關鍵詞：石膏雨;北疆發(fā)電廠;運行控制方法;設備治理

0. 引言

發(fā)電廠中，石灰石—石膏濕法脫硫設施，尤其是位于北方的百萬發(fā)電機組無 GGH 的? 脫硫系統(tǒng)，煙囪出口凈煙氣的溫度夏季大約在 50℃左右，冬季大約在 42℃， 這些凈煙氣? 最終通過煙囪，排入大氣，視覺上形成了 “濕煙囪”。 濕的凈煙氣在排出過程中，遇到? 高空冷空氣后部分冷凝，形成液滴。當機組運行期間，煙氣會持續(xù)排放，若風力不大，? 煙氣則不能及時消散，特別是遇到低氣壓或大氣擴散條件不利時，這些煙氣中所攜帶的? 粉塵、液滴會迅速聚集在煙囪周圍， 由于受到重力而落到地面，形成凝膠狀、 附著力很? 強的酸性小液滴——“石膏雨”，對周邊環(huán)境產生危害，對相關金屬設備、機械造成腐? 蝕。雖然為了避免形成“石膏雨” ，在脫硫吸收塔出口設置了除霧器，而且能經試驗證? 明， 能保證出口煙氣攜帶霧滴小于 75mg/Nm3，但是實際情況下，煙囪出口仍有“石膏雨” 現(xiàn)象存在。

北疆發(fā)電廠目前擁有 4 臺 1000MW 燃煤發(fā)電機組，一期工程 2×1000MW 煙氣脫硫? （FGD）裝置，使用強制氧化的石灰石──石膏濕法脫硫工藝，采用兩級串塔，一級吸收 塔采用日本川崎技術逆流折返塔技術且取消煙氣旁路，二級吸收塔采用國電清新公司旋 匯耦合石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，具有均氣效果好、傳質效率高的特點。系統(tǒng)無 GGH ，引風機采用三位一體模式，二級塔出口布置有除霧器。設計除霧器出口攜帶霧滴 小于 75mg/Nm3。 整體的脫硫系統(tǒng)有以下分系統(tǒng)組成：1）煙氣系統(tǒng);2）二氧化硫吸收系 統(tǒng); 3）排空系統(tǒng);4）石灰石貯存及漿液制備系統(tǒng);5）石膏脫水系統(tǒng);6）工藝水及廢 水處理系統(tǒng);7）壓縮空氣系統(tǒng);

一期兩臺機組的兩級吸收塔共設置 6 臺漿液循環(huán)泵，一級吸收塔四臺，二級吸收塔 兩臺，各自對應吸收塔的四層和兩層噴淋層。二期兩臺機組的兩級吸收塔共設置 6 臺漿 液循環(huán)泵，一級吸收塔三臺，二級吸收塔三臺。

一直以來， 因脫硫出口的煙氣溫度剛好小于水汽飽和溫度，? “石膏雨”現(xiàn)象時有發(fā) 生。經過北疆電廠長期的運行實踐進行摸索，分析并研究出了在一定程度上能抑制 “石 膏雨” 的方法以及在投資不是很大的情況下，對現(xiàn)有設備進行改進和治理的思路。

1.石膏雨形成因素

“石膏雨” ，既包含“石膏” ，又夾雜 “雨” 。? “石膏”指的是石膏漿液;? “雨”指的是煙氣中飽和水汽及攜帶的細小水霧滴在上升過程中不斷隨降溫而凝結，并降落在 煙囪附近的冷凝液滴。

1.1 煙氣攜帶石膏的形成

“石膏雨”主要是由于是煙氣中夾帶的石膏漿液在大氣風力影響之下，飄落地面而形 成的。通過脫硫裝置凈煙氣中的石膏漿液，占大部分的來源是吸收塔噴淋層噴嘴噴出、 霧化后的細小液滴，石膏漿液經噴嘴霧化后經碰撞 ，會產生一些直徑在 15 μm 左右的小 霧滴。這些霧滴經過除霧器后，一般情況下，都是直徑大于 22 μm 的霧滴，經過除霧器 后的去除率為 99.99%，然而隨著霧滴直徑的減小，15 至 22 μm 的霧滴，經除霧器后去除 率為 50%，而 15 μm 以下的霧滴基本無法攔截。而且當煙氣實際的流速超過了除霧器設 計值時， 除霧效果會大大降低， 以至于失效， 除霧器甚至會發(fā)生二次攜帶現(xiàn)象，形成凈 煙氣中帶漿現(xiàn)象。這些現(xiàn)象導致了煙氣中攜帶了石膏，進而形成了“石膏雨”。

1.2? “雨”的形成

“雨”，即脫硫吸收塔后的凈煙氣通過煙囪排出后，攜帶水汽及水霧形成的冷凝液滴， 是由于煙氣排放過程中在高空大氣作用下，溫度下降、煙氣溫度與環(huán)境溫度溫差、大氣 普遍環(huán)境、煙囪的內表面設計等原因造成。煙氣中的水汽，在天空中已達到過飽和狀態(tài)， 遇冷凝結后，落至地面。

2.影響煙氣攜帶量及石膏雨量大小的因素

“石膏雨”的形成與多方面的因素有關，主要包括系統(tǒng)設計煙溫、大氣平均溫度、除 霧器的除霧效果、脫硫吸收塔的設計、運行方式等。

2.1 凈煙氣的溫度

凈煙氣溫度高，則“石膏雨”現(xiàn)象不明顯，煙溫越低，? “石膏雨”形成趨勢越明顯。 脫硫煙氣系統(tǒng)設備尤其是防腐層、除霧器的耐承受溫度以及鍋爐運行方式，決定的了煙 溫的運行控制，這些在設計之初就有體現(xiàn)，平時調整裕度不大。

2.2 除霧器的結構及運行方式

目前市面上先進的除霧器有， 屋脊式“Z”型、管式等，其運行過程中各有優(yōu)缺點， 除霧效果與設備維護及運行方式有很大關系。 除霧器表面會殘留漿液，而其中所含的物 質，會引起結垢。若這些污垢不能及時沖洗下去，則會導致除霧器堵塞。尤其是，一旦 除霧器發(fā)生了堵塞，會導致煙氣流通不均勻或者偏流， 大大降低了除霧效果， 更增加了 石膏雨的生成概率。

除霧器由兩部分組成： 除霧器本體和沖洗系統(tǒng)。除霧器本體由除霧器葉片，卡具， 支架等按一定的結構形成組裝而成，其中葉片是除霧器最基本，最重要的元件，除霧器 葉片由高分子材料 PP（阻燃型）制作。

為了防止除霧器的堵塞，沖洗時間間隔需優(yōu)化設計，根據最短時間沖洗，制定時間 間隔，最短的時間間隔取決于吸收塔液位，如果吸收塔液位較低，可將時間間隔調短， 如果吸收塔液位教高，可將時間間隔調長，但除霧器的沖洗周期不能超過兩個小時。除 霧器的沖洗一是滿足自身的要求，另外考慮吸收塔液位要求。除霧器沖洗中注意吸收塔 液位，防止吸收塔溢流， 同時注意沖洗水壓力和流量，如果沖洗水壓力和流量小于規(guī)定 值，將使沖洗效果大大降低。另外，為了使除霧器安全高效運行，值班員要按照規(guī)程規(guī) 定做到以下幾點： 1）除霧器清洗不充分將引起結垢，這從壓降升高得到判斷， 因此運 行人員應密切注意除霧器的壓差。2）嚴格脫硫啟停操作來操作除霧器的動作，如脫硫 啟動時，漿液循環(huán)泵未啟動，禁止向吸收塔引入熱煙氣。

2.3 煙氣的流速

當煙氣流速較低，凈煙氣中所攜帶的霧滴基本無法被除霧器消除;當煙氣流速較高， 超過了設計值， 將會導致除霧器未在有效區(qū)間運行，若煙氣流速較大， 除霧器還會發(fā)生 二次攜帶情況，大量的石膏漿液隨煙氣進入煙囪，甚至會發(fā)生凈煙氣中帶漿現(xiàn)象。一旦 發(fā)生凈煙氣帶漿現(xiàn)象，更會導致“石膏雨”的現(xiàn)象加重。

2.4 運行方式

主要有除霧器的沖洗方式優(yōu)化、煙溫控制策略等等。在運行過程中，控制不當將造 成除霧器因堵塞而偏流，進而使得局部流速過高 ，和局部流速過低，直接影響液滴捕集 效果，加劇了“石膏雨”現(xiàn)象的形成。

3.北疆電廠石膏雨及除霧器的現(xiàn)狀

“石膏雨” 問題，是石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)普遍面臨的一道環(huán)保課題，對于有 GGH 的系統(tǒng)，“石膏雨”現(xiàn)象不明顯，因為凈煙氣排放溫度較高，煙氣中的水汽未達到 飽和值，在正常大氣的擴散情況下，煙氣已完全擴散;對于北疆電廠而言無 GGH，脫硫 出口煙溫一般在 50℃左右，冬季則大約 42℃ ，“石膏雨”現(xiàn)象較為明顯。同時凈煙氣在 通過鍋爐尾部煙道和通過煙囪過程中， 因沿程散熱損失，溫度會略微降低（大約降低? 1～2℃） ，流速也會下降，更加劇了“石膏雨”形成。

北疆電廠的除霧器設計值為出口攜帶量 75mg/Nm3，設計的系統(tǒng)補水損失 94.3% 。 目前，在夏季石膏雨現(xiàn)象不甚明顯;在冬季，廠區(qū)有一定體現(xiàn)。目前已經按照除霧器廠 家的建議， 除霧器的運行沖洗較為完善。最近一次解體，其內部有少量結垢，如下圖：

上圖表明：? “迎風面”即第一級除霧器面向煙氣側的邊界處葉片積垢較多，造成此 處煙氣流速相對較小，伴隨著其他未積垢或積垢較少處煙氣流速較高，降低了除霧效果。 4.基于現(xiàn)有基礎石膏雨抑制即除霧效果提效方案及小規(guī)模設備技改、治理思 路

根據石膏雨的成因，基于現(xiàn)有基礎，不進行大的系統(tǒng)改造或投資不是很多的前提下， 經現(xiàn)場運行實踐摸索、調研、分析，有如下抑制石膏雨的方案：

4.1 優(yōu)化除霧器沖洗的運行方式，提升除霧效果

1 、自動沖洗：啟動沖洗命令后，啟動除霧器沖洗水泵，每層各沖洗閥門將按照設定 時序進行沖洗。 1）? 啟動一級吸收塔除霧器沖洗步序;2）? 啟動二級吸收塔下層除霧器 沖洗步序;3）? 啟動二級吸收塔上層除霧器沖洗步序。每小時按上述步序進行一次沖洗。

2 、? 手動沖洗：啟動除霧器沖洗水泵，對各層進行手動沖洗。沖洗時，保證沖洗時 間、流量及壓力，保證塔體沖洗平臺壓力 0.2Mpa? 以上，嚴禁同時開啟兩個沖洗門;手 動沖洗結束后，要及時關閉沖洗水閥，停運除霧器沖洗水泵，并將除霧器沖洗系統(tǒng)投入 自動運行。

兩級除霧器，包含四級沖洗，每級沖洗采用 7 個沖洗門 自動控制。將除霧器沖洗運 行方式改變，對除霧器上游（煙氣流向上） 的沖洗按照迎風面煙氣流速的不同而進行差 異化沖洗， 即增大邊緣側的沖洗量、增大邊緣側的沖洗時間，簡單總結即是：之前是每級 7 個沖洗支路依次沖洗各 1 分鐘，變?yōu)槊考墐啥说膬蓚€氣動門加強沖洗且仍依次進行; 同時，制定措施定期啟第二臺沖洗泵，強化沖洗效果。

此方式已定期投入使用，對于抑制除霧器局部結垢（除霧器差壓）和抑制石膏雨有 一定幫助。實測數據如下：

實驗效果表明：? （1）隨著負荷的逐漸升高，除霧器的差壓會逐漸變大;

（2）除霧器差壓變大后，檢測到霧滴攜帶量同樣會變大;

（3）進行差異化沖洗即邊界區(qū)域加強沖洗，差壓有緩解，霧滴攜帶量逐漸減小。

經過連續(xù) 3 天的沖洗實驗，煙囪附近及周圍未見過“小白點”即“石膏雨”現(xiàn)象。

4.2 運行控制方面，減少脫硫塔最頂層噴淋的運行

煙氣在穿越最頂層噴淋后溫度最低、飽和水汽量和漿液攜帶量最大， 因此，在保證 環(huán)保排放指標達標的前提下，盡量降低上層漿液循環(huán)泵的運行時間和次數。

4.3 優(yōu)化除霧器沖洗噴嘴的布置

此措施對系統(tǒng)改動量比較小， 主要是將除霧器沖洗水噴嘴由之前的均勻布置改為中 部噴嘴比較均勻、邊緣噴嘴比較密集的方式，提升邊緣結垢處的沖洗面積和效果，抑制 因部分污堵造成的除霧器偏流，從而在一定程度上抑制石膏雨。

4.4 縮小葉片的間距 ，提升除霧效果

除霧器的葉片，每片之間間距在大約 20? 至 50mm ，北疆電廠除霧器的葉片間距為 30mm ，因此建議可以將葉片間距改為 15～20mm，可提升除霧效果，減少霧滴攜帶， 限 制“石膏雨”現(xiàn)象。當然， 除霧器的重量、沖洗水量、風煙阻力及電耗相應改變，應合 理平衡以上這四個參數。目前，許多進口除霧器（例如我廠所選廠家）均開始縮小葉片 間距來提高除霧效果，設計院在設計時也應該多向此方面考慮。

4.5 除霧器根據煙氣流速場的不同采取除霧器模塊優(yōu)化布置

目前很多除霧器運行時無法達到設計要求、除霧器出口的液滴攜帶量超設計值，就 是因為除霧器內煙氣流速不均、流速過高處攜帶量大。我廠的除霧器由于塔外煙道布置， 其入口無均流裝置，導致煙氣從塔體垂直 90°轉向水平煙道時，內側流速高，外側流速 低。因此可結合運用差異化布置除霧器模塊的方案，在流速高區(qū)域設置更小葉片間距的 除霧器， 以提升除霧效果。

4.6 采用熱水沖洗除霧器，提高煙溫，緩解石膏雨（廣東電科院實驗項目）

保證熱水溫度低于除霧器的耐受溫度（我廠為 81°） ，采用熱水沖洗， 實驗證明， 除霧器附著污垢的溶解性隨著水溫的升高而提高。按此方案，可提高除霧器出口煙溫平均 8°左右，液滴攜帶量明顯減少。

4.7 增加一級管式除霧器

管式除霧器的最大優(yōu)勢，就是可將經過屋脊式除霧器后煙氣中仍攜有的微小液滴除 去，搭配原有除霧器后，可將除霧器出口漿液攜帶量由 75mg/m3降至 50mg/m3左右，初 步估計設備的靜態(tài)投資，大約 100 萬。

5.結語

在當前國際形勢之下， 在越來越嚴格的環(huán)保政策之下， 環(huán)保要求只會越來越高。

因此，如何在現(xiàn)有條件和設備下，進行優(yōu)化調整和改造，達到當今的環(huán)保要求成為了 我們的工作重點。 本文意在拋磚引玉，在我的工作單位北疆電廠通過一定的實踐，利 用檢修期間的設備檢查，利用運行人員的操作經驗， 結合電科院的試驗， 對現(xiàn)有設備 進行了優(yōu)化調整和設計，一定程度上抑制了“石膏雨”現(xiàn)象，但也無法做到根治。但 是愈發(fā)嚴格的環(huán)保標準超出了早年環(huán)保設備的設計處理能力， 欲從根本上根治石膏雨 現(xiàn)象，還需各位同仁不斷的努力，不斷的相互借鑒。 我相信， 隨著環(huán)保要求的提高， 脫硫系統(tǒng)的煙氣治理會得到越來越多人的重視，而隨著技術水平的逐漸進步， 煙氣治 理領域會逐步優(yōu)化，而結果也會越來越好。

參考文獻：

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