湿式氨法脱硫烟气带雨分析及控制

周丽丽　纪学英　鲁战明

【摘 要】采用湿式脱硫装置的火电厂，不可避免地会出现“烟气带雨”现象。目前针对“烟气带雨”现象，尚无根本解决办法，但可以通过除雾器的组合使用；控制烟气流速同时适当增大喷淋液滴粒径；气液分离技术以及提高除尘效率等方式，改善“烟气带雨”现象，提高脱硫系统连续可靠运行小时数。

【关键词】除雾器；气液分离；降尘

由于湿式氨法脱硫技术具有脱硫效率高，吸收剂成本较低，不产生二次污染，副产物硫酸铵可作为化肥重复利用，能满足循环经济要求等明显趋势，而被越来越广泛地应用于火电厂的烟气脱硫中来，然而湿式氨法脱硫装置在运行过程中易产生“白雾”即“烟气带雨”，这些“白雾”中不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐及SO2和氨，如不妥善解决，会造成对大气及周围环境的二次污染。

“烟气带雨”是困扰湿式脱硫装置应用与推广的重要因素，直接影响到湿式烟气脱硫系统能否连续可靠运行。目前，业内尚无可根本解决此问题的方案。但可以从改善除雾设备、加强除尘减少烟雨凝结核的方式来减轻烟气带雨的程度。本文主要针对湿式氨法脱硫存在“烟气带雨”问题的原因进行分析，对如何解决“烟气带雨”问题进行了积极地探索。

1 “烟气带雨”原因分析

1.1 除雾装置的除雾效果不理想造成烟气带雨

所有的湿式脱硫装置内部都设有除雾装置，以除去烟气中夹带的水分，避免形成“降雨”。但在实际工程应用中，往往会因为除雾器的选型，喷淋液液滴的粒径，使得除雾装置的除雾效果往往不尽人意。

1.2 粉尘凝结核作用加重烟气带雨

热烟气进入烟囱后，由于烟囱内部温度较低，热烟气进入烟囱后存在一个热交换的过程。在接触到冷的烟囱内壁时形成了冷凝液，并挂靠在烟囱内壁上。其凝结水量取决于烟囱的散热量，根据热平衡法计算，烟囱的散热量等于烟囱内饱和烟气中水蒸气凝结的放热量。烟囱内饱和烟气的凝结水量Q的计算见式（1）：

Q=■（1）

式中，Δh为烟气出入烟囱的高度差，m；K为烟囱对应的机组容量，MW；D为烟囱的出口内径，m；Δt为烟气与环境空气的温差，℃；R为水蒸气的汽化潜热；c为烟气的比热容KJ/kg；V为烟气流量m3/h；取烟气比热容c=1.34KJ/（m3·℃），水蒸气的汽化潜热R=2261KJ/kg。根据此公式可计算出机组满负荷运行时每小时烟囱内的凝结水量。

烟尘在随烟气排出过程中，在“烟气成雨”过程中充当了凝结核的作用，当雨滴越积越大，重力大于空气浮力时，便降落至以脱硫塔为中心的一定范围内，即“烟气带雨”现象。

2 “烟气带雨”的改进方向

2.1 改善除雾器的除雾效果

影响脱硫装置内部除雾效果的因素有很多，按其影响程度可主要从三个方面进行改善。

一是，除雾装置单一，除雾效果较差，未起到应有的作用，因此应尽量避免使用单一形式的除雾器，可以将折流板式、丝网式及旋流板式除雾器多种除雾器组合使用、提高除雾效果。

二是，烟气中夹带液滴粒径过小或烟气流速过高，超出除雾器的除雾范围，会影响除雾装置的除雾效率。因此可以在控制烟气一定流速情况下，选择合适的喷嘴，增大喷淋液滴粒径。我厂在实际应用中，将原用的螺旋型喷嘴，技改为大通道螺旋型喷嘴，此类型喷嘴是在螺旋形喷嘴的基础上经过变形后得到的，增大了螺旋体之间的距离，允许通过的固体颗粒直径与喷嘴内径相同，喷淋液滴粒径的增大，对“烟气带雨”有一定改善作用。

三是，在烟囱顶部增设气液分离装置，常用的气液分离装置是由垂直方向上两个重叠安装的旋流板组成，烟气通过时被改变流向，由于重力、离心力及惯性力等作用，使得烟气中所夹带的水分分离出来。还有一种新的静电极化技术，目前应用不是很广泛，这种静电极化是将烟气中的液滴吸附在极化板上，液滴吸附多了以后，依靠重力回流，从而减少了烟气中的含水量。

2.2 提高除尘效率，减少烟尘进入脱硫系统

过多的颗粒烟尘会加剧“烟气带雨”的程度，并严重影响脱硫副产物硫酸铵的质量。目前锅炉烟气的除尘方式多为静电除尘或布袋除尘，为进一步提高除尘效率，减少进入脱硫装置内部的烟气含尘量，可采用电袋复合式除尘器，前一级用电除尘，后一级用布袋除尘，两种除尘互补，减少了进入脱硫装置内部的烟气含尘量，有利于减轻“烟气带雨”的程度。

3 业内电厂成功改造经验

上海外高桥第三发电公司通过在脱硫系统入口前增加烟气冷却器，大幅度降低了脱硫塔的入口烟气温度，从而降低了饱和烟气的温度，有效减少了烟气降温所需消耗的水量，即在一定程度上减小了整个脱硫系统的液气比。这样不仅可以降低脱硫系统内耗水量，降低循环泵负荷，达到节水降耗的目的，同时减少烟气中所夹带的水分，改善了“烟气带雨”现象。

甘肃某电厂，齐鲁石化采用了国内目前尚未推广使用的湿式静电除尘装置，在原有的机械除雾器上层又增加安装一层湿式静电除尘器（WFGD），其工作原理与电厂广泛使用的干式静电除尘器作用原理类似。利用静电原理出去烟气中的水分，减少烟气的带水量，改善了“烟气带雨”现象。

兖矿集团华聚能源东滩电厂，采用的是烟塔分离结构，即在脱硫塔外另建一座烟囱，经脱硫塔脱硫后的净烟气，通过一道或几道U型烟道后进入单独的烟囱排出。这不仅增加了烟气的流程，使得烟气中的水蒸汽及液滴有了更多的时间来冷凝、聚集，同时由于排烟管道的多次变向，增加了烟气中液滴与烟道内壁的碰撞几率。有利于烟气中水分的析出，减少烟气的带水量，改善了“烟气带雨”现象。

还有部分电厂采取了在净烟气出口处加装GGH或注入热二次风的方法，提升排烟温度，提高出口烟气的拔高高度，也起到了改善了“烟气带雨”的作用。

4 结语

采用湿式脱硫装置的火电厂，由于脱硫后烟气温度的降低，加上烟囱结构及外界气候的影响，都不可避免地会出现“烟气带雨”现象。同时，一旦出现脱硫除雾器堵塞、除尘系统运行不正常或者锅炉运行工况调整等情况，将会加剧烟囱降雨现象。目前针对“烟气带雨”现象，尚无根本解决办法，但可以通过除雾器的组合使用；提高除尘效率；运行工艺的调整；烟道结构控制烟气流速等方式来加以改善，尽量减少“烟气带雨”现象。

【参考文献】

[1]孟庆义，袁生，陈衍东.湿式氨法脱硫在烟气脱硫中的应用[J].氮肥技术，2007，28（3）.

[2]张爱萍.燃煤锅炉烟气氨法脱硫技术的应用[J].环境科学导刊，2009（2）：58-61.

[3]丁红蕾，苏秋风，张涌新，文雯，高翔.湿式氨法烟气脱硫工艺影响因素的试验研究[J].热力发电，2014，43（1）.

[责任编辑：汤静]