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(lái)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(guò)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(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(guò)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(lái)不及擴(kuò)散，煙氣中的飽和態(tài)水遇冷變成過(guò)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(wèn)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(chǎng)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(guò)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(méi)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(mǎn)足要求，若除霧器的流速不能滿(mǎn)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(guò)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(guò)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(wú)增壓風(fēng)機(jī)、無(wú)GGH、無(wú)旁路的“三無(wú)”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(lái)考慮，由于無(wú)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(wú)”脫硫裝置塔內(nèi)煙氣流速不宜設(shè)計(jì)過(guò)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(lèi)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(guò)葉片法線(xiàn)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(guò)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(wú)”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(guò)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?xún)?nèi)）控制在設(shè)計(jì)值1/10.79以?xún)?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(guò)的煙氣的煙囪。目前電廠(chǎng)一般將采用濕法脫硫工藝、取消GGH 時(shí)的煙囪稱(chēng)為“濕煙囪”。對(duì)于濕煙囪的設(shè)計(jì)，為盡可能減少?gòu)臒焽枧欧懦鋈サ囊后w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(xiàn)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(guò)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(guó)內(nèi)規(guī)程以及歐美國(guó)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(mǎn)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(zhǎng)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)程中不宜以提高pH值來(lái)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?xún)?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(lèi)此現(xiàn)象發(fā)生。

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