石灰石 石膏濕法煙氣脫硫石膏雨的防治

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:采用石灰石-石膏濕法脫硫的燃煤電廠取消了煙氣換熱器（GGH）后，“石膏雨”現(xiàn)象變得嚴(yán)重，對(duì)電廠周邊環(huán)境產(chǎn)生了一定影響。本文深入分析了火電廠石膏雨的主要成分和石膏雨產(chǎn)生的主要原因，針對(duì)石膏雨的防治，分析論證了設(shè)計(jì)中避免石膏雨產(chǎn)生的措施和注意事項(xiàng)，提出了石膏雨問(wèn)題防治的具體措施。

關(guān)鍵詞：石膏雨；除霧器；煙囪

0火電廠石膏雨現(xiàn)象

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（WFGD）技術(shù)，是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)。目前占我國(guó)煙氣脫硫技術(shù)的90%以上。早期安裝的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)都配套有煙氣換熱裝置（GGH），以提高煙氣抬升高度，利于煙氣擴(kuò)散排放，同時(shí)還能有效減少煙氣中過(guò)飽和水汽冷凝。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，GGH部件常出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、換熱元件堵塞等問(wèn)題，影響了WFGD系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。新建濕法煙氣脫硫機(jī)組大多采用了不裝設(shè)GGH的方案，原有的WFGD系統(tǒng)也開(kāi)始取消GGH裝置。

由于系統(tǒng)不設(shè)置GGH，凈煙氣溫度較低，一般在50℃左右。塔內(nèi)煙氣經(jīng)過(guò)噴淋洗滌后，盡管經(jīng)過(guò)除霧器除霧，但是凈煙氣仍然是飽和的濕煙氣，攜帶了微小霧滴粒徑的石膏漿液，若除霧器除霧效果不理想，石膏漿液攜帶量超標(biāo)，那么煙氣冷凝后析出的冷凝水中會(huì)“溶解”煙氣中的飛灰及石膏等，這些冷凝水被高速的煙氣攜帶，流經(jīng)煙囪，飄向大氣，形成“石膏雨現(xiàn)象”。其對(duì)電廠周邊居民生活造成了很大的影響。隨著我國(guó)更嚴(yán)格的污染控制標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，石膏雨的控制已成為燃煤電廠需重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

1石膏雨的組成部分

石膏雨是由石膏漿滴、飛灰、霧滴組成復(fù)雜的混合物，主要包括未能被除霧器除去的石膏漿液及凈煙氣中飽和水形成的冷凝液滴。

吸收塔出口凈煙氣中的石膏漿液主要來(lái)源于噴淋層噴嘴霧化后的細(xì)微漿液滴。研究表明，石膏漿液經(jīng)噴嘴霧化后霧滴直徑一般在920μm，經(jīng)碰撞后會(huì)產(chǎn)生少量在15μm左右。在經(jīng)過(guò)除霧器后，一般會(huì)除去99.99％的不小于22μm的霧滴，同時(shí)還可以去除50％的15-22μm液滴，15μm以下的霧滴無(wú)法攔截，因此凈煙氣中有一定量的石膏漿液是必然的。

但是如果煙氣在除霧器處的流速超過(guò)設(shè)計(jì)值，除霧器的效果將大大降低，甚至失效，除霧器也會(huì)在高速的煙氣下發(fā)生二次攜帶現(xiàn)象，大量的石膏漿液將會(huì)隨煙氣被帶人煙囪，形成凈煙氣帶漿現(xiàn)象[1]。

凈煙氣中的冷凝液滴即“雨”主要是來(lái)自煙氣飽和水蒸氣。濕煙氣中水蒸氣在煙囪上升過(guò)程中，由于煙氣壓力降低，絕熱膨脹后促使煙氣降溫，形成非常細(xì)小的水滴（直徑＜1μm），而且在煙囪內(nèi)部，由于受慣性力的作用，煙氣夾帶的水滴撞到煙道和煙囪壁上，并與壁上冷凝液結(jié)合，并受氣流影響重新被帶入煙氣，這些重新被帶出的液滴直徑通常在100～500μm。

飛灰也是石膏雨的重要組成部分。研究表明，“石膏雨”中固體雜質(zhì)的主要成分為CaSO4˙2H2O、SiO2、Al2O3和CaCO3，結(jié)果表明“石膏雨”的固體成分中不僅只含有石膏本身，而且還有很大一部分的以SiO2和Al2O3為主的固體雜質(zhì)顆粒，而這些固體雜質(zhì)又是顆粒物的重要組成部分[2]。

煙氣經(jīng)過(guò)WFGD系統(tǒng)后至吸收塔出口時(shí)，凈煙氣溫度在45～55℃，已達(dá)到濕飽和狀態(tài)，此時(shí)煙氣中的二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體以及煙氣中各種固態(tài)顆粒物加水蒸氣和從除霧器中逃逸的霧滴發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，易形成氣溶膠，當(dāng)這些氣溶膠被煙氣夾帶后，也可以隨煙氣排放到周?chē)h(huán)境中，因此氣溶膠也是“石膏雨”中不容忽視的組成部分。

2影響石膏雨形成的因素

影響石膏雨形成的因素有很多，主要包括凈煙氣溫度、除霧效果、煙囪設(shè)計(jì)、環(huán)境因素等。

2.1凈煙氣溫度

吸收塔出口凈煙氣溫度一般在50℃左右，由于無(wú)再熱設(shè)備，凈煙氣在流經(jīng)煙道和煙囪的過(guò)程中，溫度又有不同程度降低（通常溫度降低2℃左右）。凈煙氣中攜帶的飽和水蒸汽隨著煙溫降低冷凝并析出水滴。雖煙道和煙囪內(nèi)設(shè)有冷凝液收集裝置，但煙囪內(nèi)的冷凝液極易被高速流動(dòng)的煙氣帶出而形成“石膏雨”。經(jīng)調(diào)查，凈煙氣經(jīng)過(guò)再熱設(shè)備后，溫度超過(guò)70℃的電廠均未出現(xiàn)“石膏雨”現(xiàn)象[3]。

2.2除霧效果

在濕法煙氣脫硫吸收塔中，鍋爐排出的煙氣與石灰石漿液反應(yīng)脫去SO2后，需要安裝除霧裝置以除去煙氣中攜帶的漿液。如果除霧效果不能滿(mǎn)足要求，此時(shí)煙氣中的含液量很高，而且液體中除了液態(tài)水之外，還包含有石膏漿液。攜帶有大量逃逸石膏漿液的煙氣在排出煙囪后冷凝，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的石膏雨現(xiàn)象。

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