一、首先要了解石膏雨的成因
? 1、 “石膏雨”成因分析
“石膏雨”包含了兩層含義：“石膏”和“雨”，“石膏”指的是石膏漿液；“雨”指的是凈煙氣中飽和水形成的冷凝液液滴。
2、“石膏”的成因
“石膏”是煙氣中夾帶的石膏漿液隨煙氣排放落到地面形成的。脫硫裝置凈煙氣中的石膏漿液主要來源于吸收塔噴淋層噴嘴霧化后的細(xì)小液滴，石膏漿液經(jīng)噴嘴霧化后霧滴直徑一般在920 μm，經(jīng)碰撞后會(huì)產(chǎn)生少量在15 μm 左右。在經(jīng)過除霧器后， 一般會(huì)除去99.99 %不小于22 μm 霧滴，同時(shí)還可以去除50 %的15～22 μm 液滴，15 μm 以下的霧滴無法攔截，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)隨煙氣被帶入煙囪，形成凈煙氣帶漿現(xiàn)象?！笆唷钡男纬膳c多方面的因素有關(guān)，主要包括除霧器的除霧效果、吸收塔的設(shè)計(jì)、運(yùn)行操作等。
3、 “雨”的成因
“雨”就是凈煙氣中冷凝液，其形成的直接原因是煙氣除了含有飽和水蒸氣外，還攜帶有未被除霧器除去的液滴，煙氣的水份主要是從除霧器中逃逸的霧滴組成。其形成的間接原因是飽和煙氣絕熱膨脹及接觸煙道及煙囪內(nèi)壁形成的冷凝物。飽和濕煙氣在煙囪上升過程中，煙氣壓力降低，絕熱膨脹后促使煙氣降溫，形成非常細(xì)小的液滴（直徑＜1 μm），絕熱膨脹在煙囪中產(chǎn)生最大數(shù)量的霧滴。在煙囪內(nèi)部，由于受慣性力的作用，煙氣夾帶的較大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100～500 μm， 其數(shù)量取決于壁面的特性和煙氣流速粗糙的壁面、較高的煙氣流速會(huì)使夾帶液滴量增加[3]。“雨”形成的另外一個(gè)原因是環(huán)境因素的影響，通常情況下，環(huán)境氣溫低及氣壓低會(huì)造成“雨”的出現(xiàn)。脫硫后的煙氣溫度通常在50 ℃左右，與未脫硫的原煙氣直排相比，脫硫后的凈煙氣在抬升高度及擴(kuò)散能力方面相對(duì)較差，因此當(dāng)脫硫后煙氣從煙囪排出時(shí)，由于煙溫與環(huán)境溫度相差較大，煙氣來不及擴(kuò)散，煙氣中的飽和態(tài)水遇冷變成過飽和狀態(tài)，最終成為冷凝液落到地面形成“雨”，煙氣排放溫度與環(huán)境溫度相差越大， 越容易形成“雨”。
二、解決“石膏雨”問題的對(duì)策
1、脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)上如何避免“石膏雨”
1.1、實(shí)際運(yùn)行煙氣量與設(shè)計(jì)值有較大偏差造成的石膏雨現(xiàn)象；
FGD 入口煙氣量與設(shè)計(jì)參數(shù)是否有偏對(duì)某電廠出現(xiàn)"石膏雨"現(xiàn)象進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其FGD 進(jìn)口煙氣參數(shù)及煤質(zhì)發(fā)熱量與設(shè)計(jì)值相差較大，設(shè)計(jì)煤質(zhì)低位發(fā)熱量約為23 352 kJ/kg，而入爐煤的低位發(fā)熱量約為20 433～22 518 kJ/kg， 導(dǎo)致在300 MW 負(fù)荷時(shí)煙氣流量增加，F(xiàn)GD 入口煙氣溫度比設(shè)計(jì)值高出20 ℃～38 ℃，同時(shí)吸收塔內(nèi)煙氣流速有時(shí)達(dá)到5 m/s，遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)值的3.9 m/s，故系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，“石膏雨”現(xiàn)象較嚴(yán)重。實(shí)際運(yùn)行煙氣量與設(shè)計(jì)值是否有較大偏差，這點(diǎn)需要明確， 以便清楚地了解FGD 系統(tǒng)運(yùn)行工況和設(shè)計(jì)工況之間的偏差。主要考慮方面有：
(1) 若煙氣量沒有偏差，則在出口排放濃度達(dá)標(biāo)的情況下降低噴淋量，使出口煙氣抬升；
(2) 若煙氣量有偏差，則需要進(jìn)行核算，除霧器的流速是否滿足要求，若除霧器的流速不能滿足要求，則相應(yīng)地調(diào)整除霧器的運(yùn)行工況。因此，在脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際燃燒煤質(zhì)應(yīng)在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，以保證FGD 系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)工況下穩(wěn)定運(yùn)行。
1.2、 選擇合適的煙氣流速
煙氣流速是造成“石膏雨”的一個(gè)重要原因，因此在設(shè)計(jì)時(shí)， 塔內(nèi)煙氣流速應(yīng)該綜合多方面因素，設(shè)計(jì)合適的流速，才能避免“石膏雨”。吸收塔設(shè)計(jì)煙氣流速一般為3.5～4.1m/s 左右，除霧器的設(shè)計(jì)流速稍高于吸收塔設(shè)計(jì)流速。吸收塔流速高，煙氣中所攜帶的漿液液滴將增多，除霧器的負(fù)荷增大，導(dǎo)致“石膏雨”出現(xiàn)，因此，吸收塔的流速不能設(shè)計(jì)過高。另外，在吸收塔流速的設(shè)計(jì)上還應(yīng)考慮有足夠的裕量。通常情況下，機(jī)組經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，系統(tǒng)漏風(fēng)率將會(huì)增加，鍋爐的熱效率會(huì)有所降低而煤耗則會(huì)上升或煙溫調(diào)高，兩者的這種變化將使脫硫裝置入口煙氣量大， 造成塔內(nèi)煙氣流速提高，因此，在設(shè)計(jì)上應(yīng)有足夠的裕量。此外，對(duì)于無增壓風(fēng)機(jī)、無GGH、無旁路的“三無”脫硫裝置，吸收塔煙氣流速的設(shè)計(jì)還應(yīng)該與之結(jié)合起來考慮，由于無旁路，一旦出現(xiàn)“石膏雨”，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，降低了脫硫裝置的可靠性。因此，“三無”脫硫裝置塔內(nèi)煙氣流速不宜設(shè)計(jì)過高，并應(yīng)留有足夠裕量，一般應(yīng)低于3.8 m/s。
1.3、 選擇合適的除霧器類型
平板式除霧器設(shè)計(jì)流速一般在3.5～4.5 m/s 左右， 屋脊式除霧器設(shè)計(jì)流速比平板式除霧器高，一般為3.8～7 m/s 左右， 屋脊式除霧器對(duì)煙氣流速的適應(yīng)范圍更寬些，煙氣通過葉片法線的流速要小于塔內(nèi)水平截面的平均流速， 即使塔內(nèi)煙氣流速偏高，在通過除霧器時(shí)，由于流通面積增大而使得煙氣流速減小從而減少煙氣帶漿。另外，屋脊型除霧器的結(jié)構(gòu)較平板型除霧器更穩(wěn)定，可以耐受的溫度較高，對(duì)于“三無”脫硫裝置，為提高其可利用率，宜選用能有效減少漿液夾帶和安全性更好的屋脊式除霧器。在設(shè)計(jì)除霧器沖洗系統(tǒng)時(shí)要考慮的因素有：沖洗面選擇、沖洗水壓力、沖洗強(qiáng)度、噴嘴角度、沖洗頻率、沖洗水水質(zhì)等。噴嘴入口壓力高，噴出漿液中小粒徑的比例增多易形成“石膏雨”，因此在設(shè)計(jì)上對(duì)漿液循環(huán)泵至噴嘴入口處的管道、噴淋層及管件等沿程阻力應(yīng)詳細(xì)計(jì)算，確定準(zhǔn)確的循環(huán)泵揚(yáng)程，保證噴嘴的霧化效果。
我們現(xiàn)在的脫硫系統(tǒng)所采用的就是屋脊式除霧器。噴淋層數(shù)：3層二級(jí)、噴嘴形型式：中空錐，雙向、噴嘴數(shù)量（單臺(tái)）1*1398個(gè)。經(jīng)168和考核期性能測(cè)試表明，#1、#2除霧器出口霧滴都在保證值以下（小于75mg/Nm3）
1.4、 采用較小液氣比
液氣比（L/G）是指單位時(shí)間內(nèi)吸收塔循環(huán)漿液量與吸收塔出口煙氣的體積比。脫硫系統(tǒng)的液氣比是保證煙氣中SO2、SO3及煙塵有效吸收的關(guān)鍵指標(biāo)之一， 足夠的液氣比是保證脫硫效率的前提，吸收塔的液氣比一般控制在13～18 L/m3 為宜，液氣比也不能設(shè)計(jì)過高，太高的液氣比會(huì)使煙氣中的液滴夾帶量增多，同樣會(huì)增大除霧器的負(fù)荷。因此在保證脫硫效率的前提下，液氣比越小越好。
我們現(xiàn)在的液氣比（煤質(zhì)硫份在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)）控制在設(shè)計(jì)值1/10.79以內(nèi)，但有時(shí)會(huì)隨著鍋爐負(fù)荷及煤質(zhì)變化液氣比會(huì)超出設(shè)計(jì)值。
1.5、 “濕煙囪”內(nèi)筒型式的改進(jìn)
“濕煙囪”定義為用以排放飽和的且全部清潔過的煙氣的煙囪。目前電廠一般將采用濕法脫硫工藝、取消GGH 時(shí)的煙囪稱為“濕煙囪”。對(duì)于濕煙囪的設(shè)計(jì)，為盡可能減少從煙囪排放出去的液體并引起煙囪降雨及環(huán)境污染，最有效的處理措施是濕煙囪內(nèi)能有效地收集煙氣帶入的較大液滴及防止煙囪內(nèi)壁上的液體被二次攜帶，為此要求內(nèi)筒形線及內(nèi)襯表面應(yīng)盡可能地平滑，煙囪排煙筒內(nèi)煙氣流速不得超過酸液液膜撕裂的臨界流速，該臨界流速與內(nèi)襯表面的粗糙度有關(guān)。
為此， 綜合國內(nèi)規(guī)程以及歐美國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，煙囪筒內(nèi)流速一般按18～20 m/s 取值，考慮實(shí)際運(yùn)行中煤質(zhì)的變化情況，流速宜取下限值。某工程每臺(tái)鍋爐吸收塔出口凈煙氣量（BRL 工況）為1 418 243 m3/h， 煙道內(nèi)筒直徑取7.4 m， 流速為18.32 m/s。煙囪總高度210 m，為滿足環(huán)保對(duì)煙囪出口流速的要求， 煙囪內(nèi)筒在202 m 高處設(shè)置變徑，煙囪內(nèi)筒直徑由7.4 m 收縮至6 m，變徑管長度6 m，煙囪頂部留2 m 的直段。煙囪內(nèi)筒由“直筒型”改為“直筒型+出口收縮段”型式設(shè)計(jì)，這樣可以減少煙流下洗，便于擴(kuò)散，避免凈煙氣冷凝液在煙道或煙囪里面沉積同時(shí)在單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，煙道與煙囪入口位置為微負(fù)壓狀態(tài)，還可有效避免運(yùn)行中的煙氣串風(fēng)現(xiàn)象。
1.6、 煙囪內(nèi)筒設(shè)置積液槽
從除霧器逃逸的液滴沉積在煙囪內(nèi)筒的內(nèi)表面上，由于酸液量較大，隨著液滴的不斷沉積，它們便會(huì)受到自身重力的作用向下流動(dòng)，同時(shí)煙氣也會(huì)對(duì)液體施加一個(gè)與煙氣流同一方向的拉力，當(dāng)來自煙氣的力達(dá)到或超出液滴自身重力和內(nèi)表面的附著力時(shí)液體便會(huì)從煙道或內(nèi)襯壁上脫落，然后液體會(huì)重新進(jìn)入煙氣流并被攜帶出煙囪。由于煙囪底部的淤積物中含有酸液、灰塵、吸收塔逃逸的漿液等，淤積物的粘度較大可能造成酸液排出管的堵塞和結(jié)垢，必要時(shí)煙囪底部的積液槽或灰斗處應(yīng)設(shè)置沖洗裝管道和沖洗噴嘴。
2、要求運(yùn)行操作中的注意事項(xiàng)
2.1、除霧器壓差
在操作過程中，除霧器壓差是一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)。除霧器壓差一般在100～150 Pa，壓差增大，會(huì)形成"石膏雨"，除霧器壓差增大是因?yàn)槎氯斐傻?，堵塞的原因有多種，如：煙氣流速高、pH 值高、液氣比高等都會(huì)造成除霧器堵塞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)除霧器堵塞，首先要正確判斷堵塞的原因，然后采取合理的處理措施。
現(xiàn)在我們的#1和#2除霧器差壓每天都要求保證在80 Pa以下，而且有除霧器壓差大自動(dòng)沖洗除霧器的自動(dòng)連鎖，保證除霧器壓差不超過100Pa。
2.2、 除霧器沖洗水
除霧器沖洗水是保證除霧器壓差的主要手段。
沖洗效果的好壞取決于沖洗水量、沖洗周期、沖洗壓力。沖洗水量及沖洗周期與機(jī)組負(fù)荷、煙氣溫度有關(guān)，機(jī)組負(fù)荷高所需沖洗水量大，因此機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，沖洗水量及沖洗周期應(yīng)隨之調(diào)整。沖洗壓力是保證沖洗水量的關(guān)鍵參數(shù)，不隨機(jī)組負(fù)荷變化?，F(xiàn)在#1、#2除霧器沖洗水壓力0.3 MPA，達(dá)到設(shè)計(jì)值要求。
2.3、pH 值
pH 值高對(duì)“石膏雨”的形成有一定的影響。正常工況下，pH 值應(yīng)控制在5.6～5.8 范圍內(nèi)，漿液pH值高，能提高脫硫效果，但高的pH 值也會(huì)帶來負(fù)面的影響，由于pH 值高，漿液中碳酸鈣濃度增大，易在系統(tǒng)表面形成結(jié)垢， 若結(jié)垢形成在除霧器表面，就會(huì)造成除霧器的堵塞，因此，漿液pH 值應(yīng)在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)操作，在操作過程中不宜以提高pH值來提高脫硫效率。我們現(xiàn)在的#1、#2吸收塔PH值均控制到5.4左右。
2.4、漿液密度
脫硫裝置中漿液密度會(huì)隨石灰石中的碳酸鎂含量變化， 一般情況漿液密度控制在1.15kg/L，所對(duì)應(yīng)漿液固含量在20 %左右漿液密度高，漿液的粘度會(huì)有所提高， 易附著在除霧器表面形成結(jié)垢，因此在操作時(shí)，漿液密度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。1月5日至1月17日，#1、#2電除塵全部退出，使#1、#2吸收塔密度達(dá)到1300以上，加上不定時(shí)的鍋爐穩(wěn)燃投油，對(duì)吸收塔和除霧器影響很大，不排除因前期原因造成的除霧器有結(jié)垢現(xiàn)象。這些要等系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)對(duì)除霧器徹底檢查才能清楚。
2.5、 優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整
“石膏雨”現(xiàn)象多出現(xiàn)在鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，這與煙氣流量有關(guān)。當(dāng)機(jī)組帶大負(fù)荷時(shí)，在保證鍋爐正常燃燒用氧前提下，適當(dāng)減少風(fēng)量，控制爐膛負(fù)壓與升壓風(fēng)機(jī)壓力，降低煙氣流量與流速。
三、針對(duì)此現(xiàn)象我們要采取的措施有：
1、再次校準(zhǔn)除霧器差壓變送器，確保除霧器差壓能夠真實(shí)的反應(yīng)
2、加大除霧器沖洗力度，保證除霧器差壓在80 Pa以下
3、在保證脫硫率的情況下，盡量降低液氣比
4、要求鍋爐入爐煤的硫份和熱值在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，保證FGD系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行
5、外出考察
?? 盡快找出時(shí)間對(duì)其他項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研，取得他們先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，找出此現(xiàn)象的真正原因，避免類此現(xiàn)象發(fā)生。
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