湿法脱硫系统“石膏雨”问题及对策

高文敏 张伟明

（中国石油大庆油田电力集团油田热电厂）

湿法脱硫系统“石膏雨”问题及对策

高文敏 张伟明

（中国石油大庆油田电力集团油田热电厂）

油田火电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫，由于设计过程中取消了烟气换热器（GGH）装置，烟囱排烟温度降低，低温条件运行时易出现“石膏雨”现象。文章针对生产发电高峰期间，烟气流速过高或除雾器堵塞易导致“石膏雨”产生的现象，从设备、运行等方面提出减少湿法脱硫“石膏雨”现象发生的方法及措施，如调整吸收塔工况，防止吸收塔起泡；控制进煤质量，调整燃烧情况，保证锅炉稳定充分燃烧；采用优质石灰石；优化大负荷运行，降低除尘器出口烟气粉尘浓度；优化除雾器冲洗方式；脱硫石膏含水率≤10%等。

火电厂；湿法烟气脱硫；石膏雨；分析及对策

0 引 言

根据新环保法要求，加强环境污染治理，发电企业必须进行脱硫改造，特别是2014年7月1日后，电厂将执行GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》，新标准对电厂提出更严格的要求，二氧化硫排放要求由原标准的≤400 mg／Nm3提高到≤200 mg／Nm3。电厂脱硫改造后在生产过程中产生了“石膏雨”，连续的“石膏雨”对周边居民生活、植被生长等产生不良影响。“石膏雨”干燥后为灰白色泥点，若落在电厂周边居民房顶和衣物上，清洗十分困难，严重影响居民生活环境；“石膏雨”落下后覆盖在植物及农作物叶片表面，不仅破坏景观，且阻碍植物光合作用，影响植被及农作物的正常生长。因此，针对电厂石灰石-石膏湿法全烟气脱硫产生“石膏雨”现象的原因进行分析，并采取相应措施防止“石膏雨”现象的发生。

1 概 况

大庆油田热电厂300 MW机组采用石灰石-石膏湿法全烟气脱硫，安装一套湿法烟气脱硫系统FGD，其简易流程见图1。

图1 湿法烟气脱硫系统FGD简易流程

石灰石-石膏湿法脱硫原理：

除尘后含硫化物原烟气和脱硫剂石灰石浆液在吸收塔发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，从而将硫化物（SO2、SO3）去除；浆液中吹入空气，使亚硫酸钙转化成二水硫酸钙（石膏）。经过滤浓缩后生成石膏副产品。脱硫后的净烟气经过除雾器去除雾滴，由烟囱排入大气。

原烟气：煤在锅炉中燃烧后产生的烟气经静电除尘器除尘引风机吹入吸收塔前的烟气；净烟气：原烟气经过吸收塔石灰石浆液吸收处理硫化物后排入烟囱的烟气。

根据石灰石-石膏湿法脱硫系统的工装流程、原理，对火电厂湿法脱硫系统产生“石膏雨”的原因进行分析并提出解决对策。

2 “石膏雨”产生原因

◆锅炉排出的原烟气在湿法烟气脱硫的吸收塔中，经石灰石浆液洗涤后脱去二氧化硫（SO2）的过程中，会携带大量的石膏浆液，为去除净烟气中的石膏浆液，在吸收塔出口顶端安装除雾器。大部分的石膏浆液被除雾器去除，还有一小部分石膏浆液或液滴随烟气排出。在生产发电高峰期间，机组负荷大，烟气流速过高或除雾器堵塞，净烟气中残留的石膏浆液增多，易产生“石膏雨”现象。

◆经吸收浆液后的净烟气在烟囱中形成冷凝液，其形成的主要原因是烟气中含有大量的饱和水蒸气，在撞击烟道、烟囱壁绝热膨胀过程中产生大量的雾滴，与内壁上的冷凝液（冬季坏境温度越低冷凝液越多）结合，因惯性作用导致烟气夹带大量水滴，在气流作用下重新带入烟气中，产生“雨”现象。冷凝液产生量主要取决于内壁的特性及烟气流动速度和外部环境温度，实践证明粗糙壁的烟气流动速度会导致液滴量不断增加。脱硫后，烟气温度一般约为48～60℃，与脱硫之前原烟气（140～160℃）直接排放相比，净烟气抬升高度及扩散能力较差，烟气很难及时扩散，此时烟气中有大量饱和状态的水，遇冷后形成冷凝液。烟气排放温度和周围环境的温差越大，越易产生液滴。

◆从烟囱出来的湿烟气中饱含小液滴，当环境温度高时，小液滴不但不凝结，反而很快汽化；当环境温度较低或空气湿度大时（冬季、春季），湿烟气不能很快汽化，反而继续凝结成大的液滴，在烟囱附近落下来，形成“石膏雨”。北方气候较干燥，热电厂下“石膏雨”的大小和几率均小于南方地区的电厂［1-3］。

3 解决“石膏雨”问题的对策

3.1 设备方面

◆除尘器出口烟气粉尘浓度超标，含有大量碱性物质（Al3＋、Fe3＋）的杂质进入吸收塔后，致使吸收塔浆液碱性物质（Al3＋、Fe3＋）含量增高。碱性物质（Al3＋、Fe3＋）增多引起浆液表面张力增加，从而使浆液表面起泡。

解决办法：利用机组检修机会，检查电除尘器故障等，使除尘器出口烟气粉尘浓度＜100 mg／Nm3。

◆除雾器堵塞。除雾器堵塞，烟气中的液滴得不到有效去除，烟气含水量增大，且烟气流速增加，加重了“石膏雨”。

解决办法：利用吸收塔停运机会，冲洗除雾器；除雾器严格执行“逢停必冲洗、冲洗必彻底”制度。

3.2 运行调整方面

◆吸收塔系统是FGD工装的关键核心部位，设备包括吸收塔本体、搅拌器、喷淋层、喷嘴、除雾器、循环泵、氧化风机、氧化曝气装置、石膏排出泵等。吸收塔为空塔结构，三层浆液喷淋层，一套两级屋脊式除雾器。为了在烟气参数（如烟气流量、烟气温度和SO2浓度）发生快速变化的情况下，使吸收塔稳定地正常运行，浆液池提供充分的气固缓冲容积，可以根据FGD工装来保证石膏旋流器进口压力在100～200 k Pa，石膏旋流器底浆液浓度在1 350～1 450 kg／m3；石灰石浆液浓度约保持在1 235 kg／m3；防止吸收塔起泡现象发生。

◆锅炉运行过程中燃烧不充分，褐煤质量差，发热量低，灰分大，未燃尽成分随锅炉尾部烟气进入吸收塔，造成吸收塔浆液灰量增加，吸收塔浆液起泡，加重了“石膏雨”［4-5］。

解决办法：控制进煤质量，调整燃烧情况，保证锅炉稳定充分燃烧。

◆石灰石质量问题。如果石灰石中Mg O含量过高，过量的MgO不仅影响脱硫效率而且会与硫酸根离子发生反应导致浆液起泡，加重“石膏雨”现象。

解决办法：采用优质石灰石；加强石灰石入场管理，坚持车车取样，拒收劣质石灰石入贮存料场。

3.3 优化大负荷运行

“石膏雨”现象一般出现在当年12月—次年2月，环境温度低、平均气温－20℃，完成发电指标同时还要保证市区内的供暖，机组热负荷大，用煤量增加，燃烧用O2增加，除尘器出口的粉尘浓度、原烟气流量相应增大，吸收塔用浆液量增加，容易产生“石膏雨”。

解决办法：保证炉内煤粉正常燃烧用氧情况下，适当降低送风机风量，杜绝炉本体漏风，控制炉膛负压和吸风机功率，减少烟气流量、流速，使煤粉充分燃烧，同时调整电除尘器3、4级电场振打周期，降低除尘器出口烟气粉尘浓度。

3.4 优化除雾器冲洗方式

为了防止固体颗粒堵塞除雾器，必须对除雾器进行冲洗。两级除雾器均采用DV210i／屋脊式。当除雾器压差大于150 Pa时，人工手动冲洗第一级除雾器的下部、上部和第二级除雾器的下部、上部，采用开60 s后关10 s冲洗方式冲洗除雾器全部喷嘴。当吸收塔液位＜10.4 m，采用自动程序控制除雾器的冲洗。在机组发电供热高峰到来、负荷增加之前，做好除雾器冲洗工作，可以大大减少大负荷期间烟气的石膏浆液携带量，防止“石膏雨”现象的发生［4-6］。

3.5 石膏及时脱水，脱硫石膏含水率≤10%

若石膏脱水不及时，脱硫后石膏含水率＞10%，石膏在下料口处不易结块或呈稀泥状，从而造成石膏沉淀速度慢，增加了吸收塔内的浆液密度，塔内易出现溢泡，不仅影响脱硫效率，而且石膏浆液会被高速烟气携带出吸收塔进入烟囱形成“石膏雨”。

解决办法：加强石膏脱水设备（一级脱水、二级脱水系统）稳定运行，特别是一级脱水系统至关重要。一级脱水系统由旋液分离装置包括石膏旋流器等组成，石膏旋流器负责将吸收塔排出的各种副产品进行初步分离，分离后的浓缩固液混合物输送到真空过滤机即真空皮带脱水机进行二级脱水，不同电厂石膏脱水选用的石膏浆液缓冲箱不同，启动条件也不同，大庆油田热电厂300 MW机组石膏浆液缓冲箱当液位≥1.50 m时，连锁启动石膏浆液缓冲箱搅拌器；当石膏浆液缓冲箱液位≤1.10 m时，延时10 s，停止石膏浆液缓冲箱搅拌器；当石膏浆液缓冲箱液位≤0.50 m时，停止石膏旋流器给料泵给料，以保证石膏及时脱水。

4 结束语

综上所述，设备检修方面，应防止除雾器堵塞，除雾器严格执行“逢停必冲洗、冲洗必彻底”制度；运行方面，控制进煤质量，降低风量、调节燃烧工况，减少烟气流量，改变电除尘器3、4级电场振打周期，使除尘器出口烟气粉尘浓度＜100 mg／Nm3；脱硫后石膏应及时脱水，保证含水率≤10%；采用优质石灰石，防止石灰石中Mg O含量过高；在烟气参数发生快速变化的情况下，保证吸收塔的FGD工况稳定运行，石灰石浆液浓度稳定在某一浓度范围。同时，提高运行人员的环境保护意识，增强责任心，设备运行调节到位，以提高湿法烟气脱硫的效率，减少“石膏雨”现象的发生。

［1］ 李春雨.火电厂湿法烟气脱硫中“石膏雨”问题分析［J］.能源工程，2012（1）：43-47.

［2］ 程永新，曹佩.湿法烟气脱硫系统中“石膏雨”问题的分析及对策［J］.电力建设，2010，31（11）：94-97.

［3］ 程永新.湿法烟气脱硫系统中＂石膏雨＂问题的分析及对策［J］.华中电力，2010，23（5）：27-30.

［4］ 王浩青，贺军荪.湿法烟气脱硫的烟气排放［J］.能源环境保护，2009，23（3）：18-19.

［5］ 蒋文举.烟气脱硫脱销技术手册［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［6］ 冯金煌，陈活虎.脱硫喷淋塔除尘的影响因素及效果分析［J］.环境工程，2010（3）：70-72.

1005-3158（2014）06-0011-03

2014-06-11）

（编辑 王薇）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.004

高文敏，2004年毕业于吉林大学环境工程专业，现在中国石油大庆油田电力集团油田热电厂从事环境管理及监测工作。通信地址：黑龙江省大庆市大庆油田电力集团油田热电厂，163314