石灰石 石膏湿法烟气脱硫石膏雨的防治

北极星环保网讯:采用石灰石-石膏湿法脱硫的燃煤电厂取消了烟气换热器（GGH）后，“石膏雨”现象变得严重，对电厂周边环境产生了一定影响。本文深入分析了火电厂石膏雨的主要成分和石膏雨产生的主要原因，针对石膏雨的防治，分析论证了设计中避免石膏雨产生的措施和注意事项，提出了石膏雨问题防治的具体措施。

关键词：石膏雨；除雾器；烟囱

0火电厂石膏雨现象

石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术，是我国应用最广泛的脱硫技术。目前占我国烟气脱硫技术的90%以上。早期安装的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统都配套有烟气换热装置（GGH），以提高烟气抬升高度，利于烟气扩散排放，同时还能有效减少烟气中过饱和水汽冷凝。但在实际运行过程中，GGH部件常出现严重的腐蚀、换热元件堵塞等问题，影响了WFGD系统的稳定性和经济性。新建湿法烟气脱硫机组大多采用了不装设GGH的方案，原有的WFGD系统也开始取消GGH装置。

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”。其对电厂周边居民生活造成了很大的影响。随着我国更严格的污染控制标准的出台，石膏雨的控制已成为燃煤电厂需重点解决的问题。

1石膏雨的组成部分

石膏雨是由石膏浆滴、飞灰、雾滴组成复杂的混合物，主要包括未能被除雾器除去的石膏浆液及净烟气中饱和水形成的冷凝液滴。

吸收塔出口净烟气中的石膏浆液主要来源于喷淋层喷嘴雾化后的细微浆液滴。研究表明，石膏浆液经喷嘴雾化后雾滴直径一般在920μm，经碰撞后会产生少量在15μm左右。在经过除雾器后，一般会除去99.99％的不小于22μm的雾滴，同时还可以去除50％的15-22μm液滴，15μm以下的雾滴无法拦截，因此净烟气中有一定量的石膏浆液是必然的。

但是如果烟气在除雾器处的流速超过设计值，除雾器的效果将大大降低，甚至失效，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烟气被带人烟囱，形成净烟气带浆现象[1]。

净烟气中的冷凝液滴即“雨”主要是来自烟气饱和水蒸气。湿烟气中水蒸气在烟囱上升过程中，由于烟气压力降低，绝热膨胀后促使烟气降温，形成非常细小的水滴（直径＜1μm），而且在烟囱内部，由于受惯性力的作用，烟气夹带的水滴撞到烟道和烟囱壁上，并与壁上冷凝液结合，并受气流影响重新被带入烟气，这些重新被带出的液滴直径通常在100～500μm。

飞灰也是石膏雨的重要组成部分。研究表明，“石膏雨”中固体杂质的主要成分为CaSO4˙2H2O、SiO2、Al2O3和CaCO3，结果表明“石膏雨”的固体成分中不仅只含有石膏本身，而且还有很大一部分的以SiO2和Al2O3为主的固体杂质颗粒，而这些固体杂质又是颗粒物的重要组成部分[2]。

烟气经过WFGD系统后至吸收塔出口时，净烟气温度在45～55℃，已达到湿饱和状态，此时烟气中的二氧化硫、三氧化硫等酸性气体以及烟气中各种固态颗粒物加水蒸气和从除雾器中逃逸的雾滴发生复杂的物理化学反应，易形成气溶胶，当这些气溶胶被烟气夹带后，也可以随烟气排放到周围环境中，因此气溶胶也是“石膏雨”中不容忽视的组成部分。

2影响石膏雨形成的因素

影响石膏雨形成的因素有很多，主要包括净烟气温度、除雾效果、烟囱设计、环境因素等。

2.1净烟气温度

吸收塔出口净烟气温度一般在50℃左右，由于无再热设备，净烟气在流经烟道和烟囱的过程中，温度又有不同程度降低（通常温度降低2℃左右）。净烟气中携带的饱和水蒸汽随着烟温降低冷凝并析出水滴。虽烟道和烟囱内设有冷凝液收集装置，但烟囱内的冷凝液极易被高速流动的烟气带出而形成“石膏雨”。经调查，净烟气经过再热设备后，温度超过70℃的电厂均未出现“石膏雨”现象[3]。

2.2除雾效果

在湿法烟气脱硫吸收塔中，锅炉排出的烟气与石灰石浆液反应脱去SO2后，需要安装除雾装置以除去烟气中携带的浆液。如果除雾效果不能满足要求，此时烟气中的含液量很高，而且液体中除了液态水之外，还包含有石膏浆液。携带有大量逃逸石膏浆液的烟气在排出烟囱后冷凝，会产生严重的石膏雨现象。

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