石灰石 石膏湿法烟气脱硫石膏雨的防治

2.3烟囱型式

烟囱结构型式的影响体现在3个方面。一是烟囱形状。如果是等直径直筒形烟囱，凝结水一般会比较顺利地沿烟囱内壁向下流动，然后在底部排出；如果是锥形烟囱，由于重力作用，凝结水在下流的过程中会脱离烟囱内壁，被上升的烟气携带进入大气，易形成石膏雨。

二是烟囱内壁的平整度。如果烟囱内壁粗糙，凝结水易飞溅，从而与上升烟气混合被带出烟囱；如果内壁较光滑，烟气凝结水则会沿内壁向下顺利流出。三是出口直径。烟囱的出口直径会影响烟气流速，一般情况下，如果烟囱出口烟气流速过高，烟气对液滴的携带量会大大增加[4]。

因此，合理设计烟囱筒形、筒壁材质及内筒直径等也是有效降低“石膏雨”的措施之一。

2.4环境因素

当净烟气从烟囱排出时，如果烟气与环境温差较大，烟气扩散不及时，烟气中的蒸汽随温度的降低变成过饱和状态，最终与其携带的石膏浆液一起凝结沉降，形成石膏雨，因此石膏雨现象在冬季更容易发生。

3石膏雨防治措施分析

3.1选择合适的吸收塔烟气流速

烟气在吸收塔内部逆流向上流动时，会将向下喷淋的吸收剂浆液向上携带，烟气流速越高，向上携带的液滴越多，因此，烟气流速过高是造成石膏雨的一个重要原因。因此在设计时，塔内烟气流速应该综合多方面因素，设计合适的流速，才能避免石膏雨现象。

目前喷淋空塔的设计烟气流速一般为3m/s～5m/s左右，除雾器的设计流速稍高于吸收塔设计流速。吸收塔流速高，烟气中所携带的浆液液滴将增多，除雾器的负荷增大，导致石膏雨出现，因此，吸收塔的流速不能设计过高。

另外，在吸收塔流速的设计上还应考虑有足够的裕量。通常情况下，机组经过一段时间运行后，系统漏风率将会增加，锅炉的热效率会有所降低而煤耗则会上升，排烟温度也会有所升高，这些变化将使脱硫装置入口烟气量大，造成塔内烟气流速提高，因此，在设计上应有足够的裕量。

3.2除雾器类型和级数选择

目前脱硫装置常见的除雾器型式一般有2种类型，即平板式和屋脊式，平板式除雾器设计流速一般在3.5～4.5m/s左右，屋脊式除雾器设计流速一般为3.8～7m/s左右，屋脊式除雾器具有更宽的烟气流速的适应范围。烟气通过屋脊式除雾器内叶片法线的流速小于塔内水平截面的平均流速，由于流通面积增大而使得烟气流速减小，烟气带浆量减少。

此外，屋脊型除雾器的结构较平板型除雾器更稳定，可以耐受的温度较高，因此吸收塔宜选用能有效减少浆液夹带和安全性更好的屋脊式除雾器。

除雾器级数的选择也是防治石膏雨的一个重要方面，常规的两级除雾器出口液滴保证不超过75mg/Nm3；为降低烟气夹带的石膏液滴数量，尽量从源头上减少石膏雨产生的可能性，降低吸收塔出口的总烟尘含量，除雾器采用三级，出口液滴含量控制在不超过20mg/Nm3。

除此以外，在设计除雾器冲洗系统时还应考虑冲洗面选择、冲洗水压力、冲洗强度、喷嘴角度、冲洗频率、冲洗水水质等。为保证除雾器冲洗效果和除雾性能，防止其表面结垢，同时要求除雾器每级的上下均应设置自动冲洗装置。

3.3除雾器布置优化

在吸收塔设计时适当加大除雾器底部与最高层喷淋层的间距，浆液经喷嘴雾化后的细小液滴团聚形成直径较大的液体，通过重力沉降进入浆液池内。屋脊式除雾器底部与最高层喷淋层中心线的距离一般要求在3～3.5m。吸收塔烟道出口底缘与除雾器顶部的距离至少为3m，通过加大除雾器与其他设备的距离，提高除雾器内的流场均匀性，减少局部流速超限，减少石膏浆液的“二次携带”现象，减轻“石膏雨”现象。

3.4优化烟囱设计

1）选择合适的“湿烟囱”烟气流速

对于湿烟囱烟气流速的设计，需同时考虑烟羽下洗所要求较高出口流速与减少烟囱下酸雾所要求较低的筒内流速，并使两者之间达到最佳平衡。

钢制排烟筒的出口流速一般为18m/s～25m/s，应综合考虑环境效益和技术经济效益因素进行优化选取；非钢制排烟筒内部的流速上限，应按控制筒内正压不超标的原则来选取。

2）“湿烟囱”筒体材质选取

从烟囱筒壁防腐的角度出发，烟囱应尽可能设计成负压运行，不同的烟囱筒壁材质对烟囱压力的适应性不同。常规砖烟囱、钢筋混凝土烟囱对烟气压力的适应性较差，钢烟囱对烟气压力的适应性较好。

对于新建的“湿烟囱”内筒建议采用钢内筒或者防腐性能优良的玻璃钢内筒。另外，在烟囱筒内烟气流速相同的情况下，采用内壁粗糙度低的钢内筒或玻璃钢内筒也更有利于避免液滴二次夹带的产生。

3）选择合理的“湿烟囱”筒型

“湿烟囱”筒型的设计应同时满足筒内烟气流速控制和烟囱出口烟气流速控制的要求。在绝大多数情况下，烟囱出口的烟气流速要求大于筒内的烟气流速要求，因此，“湿烟囱”要控制好筒形。

据了解，在采用钢内筒的条件下，国内目前烟囱结构设计有采用以下两种方案解决。一是在不同的高度位置采取改变烟囱内筒直径的方法，另一种是在烟囱出口处适当位置加设排烟帽的方法，目的都是有效地控制烟气流速，达到控制石膏外泄的方法。

但是这些方法目前都只是一些措施，有一定的效果，但都不一定能完全解决此类问题，具体效果可能还需要有进一步的试验数据支撑和实践检验。而且，当筒体变化急促、收缩段倾角增大时，易在倾斜面积存一些液滴，或许会有烟气流速偏高时会出现“逆流夹带”液滴的现象出现。

4）合理设置液滴回收装置

除了在水平烟道、烟道膨胀节、烟道底板安装液体收集装置外，烟囱内筒结构也应设置合理的液体收集装置，减少烟气二次夹卷携带的液滴。液体收集器的安装位置至关重要。通常，可在内简筒壁、烟囱底部和水平烟道出口处等安装。如在烟囱一定高度上安装特定的截流疏水环，防止液膜汇聚变厚，将疏水及时排除烟囱外，从而防止液膜被二次夹带。

在内筒筒壁靠近水平烟道的位置设置环状水槽，防止入口处水帘的形成，从而防止烟气的冲撞水帘形成夹带。在烟囱底部锥形导流板周边设置环状水槽并利用排水管排水，或在烟囱锥斗形底部接入冲洗水管，采用定期冲洗的方式将积灰冲入排水管。

烟囱的内筒结构进行液滴收集装置设计后，可以有效降低烟囱出口烟气的带水量，防止酸雨和石膏雨的发生[5]。

5总结

“石膏雨”现象是无GGH湿法脱硫系统运行中的出现的亟待解决的重要课题。综上所述，通过脱硫装置设计参数优化、设备合理选型等综合性措施，可以有效防止或解决“石膏雨”。

参考文献略

延伸阅读：

湿法脱硫关键参数如何选取?

对石灰石-石膏湿法脱硫废水的产生和处理工艺的研究

湿法脱硫除雾器减缓结垢的方法研究