火力发电厂“石膏雨”现象的研究和对策

张 健

（浙江天地环保工程有限公司 浙江杭州 310003）

1 概况

国内大型燃煤电厂多采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺的脱硫系统，由于系统不设置GGH，净烟气温度较低，一般在50℃左右。塔内烟气经过喷淋洗涤后，尽管经过除雾器除雾，但是净烟气仍然是饱和的湿烟气，携带了微小雾滴粒径的石膏浆液，若除雾器除雾效果不理想，石膏浆液携带量超标，那么烟气冷凝后析出的冷凝水中会“溶解”烟气中的飞灰及石膏等，这些冷凝水被高速的烟气携带，流经烟囱，飘向大气，形成“石膏雨现象”。

目前国内运行的常规除雾器是利用液滴的惯性力进行气液分离的。除雾器拦截液滴的能力表现为：99.99%的22μm以上的雾滴能够被除雾器除去；50%的15-22μm的雾滴能够被除雾器除去；对于15μm以下的雾滴,除雾器是无法拦截的。再者，由于烟气分布的不均匀性，除雾器的某些局部流速可能超过了除雾器极限流速，导致除雾器性能下降，细小的石膏浆液能穿过除雾器及后方的烟道，在高速的烟气流速下石膏浆液被携带到大气中，冷凝后由于重力的作用重新回落到地面，导致“石膏雨”的增多。

一般而言，“石膏雨”现象同时伴随着“飘浆”和“飘雨”两种现象。“飘浆”现象的形成与吸收塔的设计、运行操作以及除雾器的效果有密切的关系；飘雨”现象的产生主要基于吸收塔出口净烟气烟温的降低，带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝成液滴，烟气自烟囱排出后不能有效的抬升扩散到大气中，从而导致冷凝水的形成，继而出现飘雨。

2 国内火电厂“石膏雨”现象原因分析

2.1 除雾器性能下降

大部分平板式除雾器净面流速设计值为4.4m/s左右，由于烟气分布的不均匀性，除雾器的某些局部流速可能超过了平板式除雾器极限流速5.5m/s，导致除雾器性能大幅下降，大量的石膏浆液能穿过除雾器及后方的烟道，在高速的烟气流速下石膏浆液被携带到大气中，由于重力的作用重新回落到地面。

2.2 烟气冷凝引起

烟气冷凝引起，析出的冷凝水“溶解”烟气中的飞灰，被高速的烟气携带，流经烟囱，飘向大气，形成“石膏雨现象”。烟气经过喷淋洗涤后，尽管经过除雾器除雾，但是净烟气仍然是饱和的湿烟气，以及携带大量的微小雾滴粒径的石膏浆液。由于不上GGH，净烟气的正常温度为51℃左右，假设烟气从除雾器到烟囱出口这段距离温度降低到50℃，那么将析出大约5g/Nm3的冷凝水。为解决这个问题只能抬高烟囱出口温度，可降低净烟气中冷凝水（含石膏浆液）的析出，从而有效缓解“石膏雨现象”的发生。

一般来讲，发生石膏雨严重的电厂，以上两个因素（除雾器性能下降和烟气冷凝）都同时存在。

3 工程改造实例

3.1 工程概况

浙江嘉兴发电厂二期4×600MW机组脱硫工程中，吸收塔内除雾层采用平板式除雾器，自正式投运以来，外排烟气水汽含量较多，厂区周围存在烟囱飘浆现象（即所谓“石膏雨”现象），给当地的环境带来一定程度的负面影响，同时给附近的居民生活带来不健康的生活环境。

3.2 改造方案

1）改造方案简述

①将平板式除雾器改造成两层屋顶式除雾器；

②在第一级屋顶除雾器下方增加管式除雾器；

2）改造方案特点

>第一级屋顶叶片间距30mm(原来平板是40mm，增加管式除雾器后保证除雾效率的前提下，缩小间距可提高除雾效果)；

>第二级屋顶叶片间距25mm,且带钩设计（原来平板叶片不带钩，带钩设计可提高除雾性能）；

>屋顶叶片的倾斜角度为>35°,如果空间允许，设计成>37.5°（能提高除雾器有效面积3%）；

>管式除雾器安装在原最下方冲洗管道支架上，合理利用空间；3）改造方案预期效果

>允许最高流速达到8m/s左右(原平板式为5.5m/s)；

>除雾器后方雾滴含量小于50mg/Nm3；

>除雾器极限雾滴粒径小于18μm（(原平板式为35μm)；

管式除雾器的作用是：1）烟气均布作用2）去除大雾滴(超过500μm)颗粒，大雾滴的总体积超过喷淋层产生的雾滴85%以上，避免除雾器容易发生堵塞现象。

4 结语

通过对各种类型除雾器除雾原理及除雾效果的分析比对，增加管式除雾器存在如下优点：增加管式除雾器，阻挡大液滴进入下级除雾器（雾滴大于400~500μm，效果显著），可有效减小下级除雾器堵塞的风险；均匀烟气分布，提高了后方的除雾器工作效率；不需要额外增加冲洗设备，有自洁作用；由于管式除雾器把大部分的石膏浆液雾滴进行拦截，进入屋顶除雾器的量大幅下降，因此用更少的水即可保持屋顶除雾器洁净；合理利用了吸收塔空间，无须增加吸收塔高度；管式除雾器安装在喷淋层和第一级屋顶式之间，通常和第一级屋顶式共用一层支撑梁，有利于节约制作成本。

加装GGH及利用二次热风加热来提高净烟气的温度，可解决在厂区附近区域的“石膏雨”现象，但在满足新的粉尘排放标准方面没有任何改善。同时加装GGH方式投资大、施工周期及停炉时间较长；二次热风加热方式仍需根据各厂的实际情况核实是否可行，实际实施有一定的不确定性。

从实际情况来看，采用管式+2级屋脊式除雾器改造，在国内有部分改造业绩，从理论分析和国内电厂实际测试来看，都是能够有效改善“石膏雨”现象的经济可行的方法。