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摘要：為研究“石膏雨”產(chǎn)生的原因并消除該現(xiàn)象，針對某1000MW電廠的運行參數(shù)，計算了不同環(huán)境溫度、不同機組負荷下煙囪內(nèi)的冷凝液量，得出較高負荷和較低環(huán)境溫度會使煙囪內(nèi)生成更多的冷凝液量。計算了采用管式GGH裝置的煙囪不發(fā)生白煙的煙氣排放溫度，分析得出白煙現(xiàn)象的發(fā)生溫度受環(huán)境溫度的影響很大，冬季要解決煙氣脫白除GGH裝置外還需引入其他熱源。

我國300MW以上的火電機組基本上都采用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)技術(shù)。石灰石一石膏濕法脫硫吸收塔出口煙氣溫度在45～60℃，煙囪排煙溫度較低，屬于濕飽和狀態(tài)，容易出現(xiàn)夾帶石膏漿液的情況，導(dǎo)致正常天氣情況下，電廠周圍地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)降下小液滴的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為“石膏雨”現(xiàn)象。含有一定量的SO2、SO3及石膏漿液的小液滴呈酸性，會對電廠附近的設(shè)備、設(shè)施和建筑物造成一定的腐蝕損害，對電廠的正常運行和周圍居民的生活產(chǎn)生了很大的影響。在煙囪內(nèi)未冷凝的酸性液體，擴散到大氣中就會形成“石膏雨”。為研究及分析白煙和“石膏雨”的生成規(guī)律，并提出防治措施，筆者對某電廠1000MW機組在不同負荷、不同環(huán)境溫度下煙囪內(nèi)的冷凝液量和采用管式GGH裝置后不發(fā)生白煙的溫度進行了計算。通過對“石膏雨”形成的研究找出解決方案，以減少環(huán)境污染。

1‘‘石膏雨"的形成機理

1.1形成因素

“石膏雨”主要來自煙氣中未除凈的液滴和冷凝水。形成“石膏雨”現(xiàn)象的原因主要有三個方面：

(1)凈煙氣的特性。經(jīng)過濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的煙氣會攜帶大量的液滴，煙氣在排人大氣的過程中，溫度會不斷降低，濕飽和蒸汽區(qū)的煙氣會不斷生成冷凝液，這是“石膏雨”形成的最根本原因。

(2)煙囪的結(jié)構(gòu)形式。煙囪的高度、煙囪壁面的平整程度、煙囪的內(nèi)襯材料，以及導(dǎo)流板的布置等都會對“石膏雨”的形成產(chǎn)生很大影響。(3)環(huán)境的氣象條件。主要指環(huán)境溫度、相對濕度和大氣壓力，這些因素是形成“石膏雨”現(xiàn)象的外部原因。

1.2解決方法

針對“石膏雨”形成的原因，需要在WFGD的設(shè)計和建設(shè)過程中充分考慮煙氣通過吸收塔后凈煙氣溫度、水分含量，采取改進措施。一方面可增強除霧效果、減少煙氣中的霧滴攜帶，除霧器設(shè)計上需對人口煙氣量與設(shè)計參數(shù)的偏差、煙氣流速的大小、除霧器的選型等方面進行充分考慮，合理布置除霧器，減少煙氣對液滴的夾帶量;另一方面可提高煙溫，合理地布置煙氣加熱裝置，強化煙氣的抬升和擴散，減弱甚至消除火電廠周邊區(qū)域的“石膏雨”現(xiàn)象。

2脫硫系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)

2.1脫硫系統(tǒng)

煙氣脫硫設(shè)備采用石灰石一石膏濕法、一爐一塔脫硫裝置。脫硫率在設(shè)計煤種BMCR工況下不小于95%。每套煙氣脫硫裝置的出力在鍋爐BMCR工況的基礎(chǔ)上設(shè)計，脫硫系統(tǒng)處理的煙氣體積流量872m3/s(濕態(tài)、標準狀況、鍋爐設(shè)計煤種)最小可調(diào)能力與單臺爐不投油最低穩(wěn)燃負荷(30%BMCR工況，燃用設(shè)計煤種的煙氣流量)相適應(yīng);煙氣脫硫裝置應(yīng)能在鍋爐BMCR工況下進煙溫度加10K裕量條件下安全連續(xù)運行。脫硫效率按設(shè)計煤種100%BMCR工況下不低于95%設(shè)計。脫硫系統(tǒng)設(shè)置100%煙氣旁路，不設(shè)置GGH。

2.2煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)的流程為：鍋爐爐膛產(chǎn)生煙氣一脫硝SCR反應(yīng)器一空氣預(yù)熱器一除塵器一引風(fēng)機一脫硫增壓風(fēng)機一脫硫吸收塔一煙囪。每臺鍋爐配備兩臺50%容量的靜葉可調(diào)引風(fēng)機和兩臺50%容量的動葉可調(diào)增壓風(fēng)機，用于克服煙氣在鍋爐煙氣系統(tǒng)及wFGD裝置系統(tǒng)內(nèi)造成的煙氣壓降。引風(fēng)機和增壓風(fēng)機串聯(lián)布置，均設(shè)計在WFGD裝置進口原煙氣側(cè)高溫?zé)煔鈧?cè)運行。

2.3煤種分析和鍋爐性能

設(shè)計煤種的工業(yè)分析及元素分析見表1，鍋爐性能見表2。

4機組不發(fā)生白煙的溫度

4.1工程背景

擬采用管式GGH方案來防止白煙的發(fā)生。為了校核煙氣的熱量是否能夠使煙囪出口溫度達到不發(fā)生白煙的溫度，以確定是否需要引入其他熱源來保證不發(fā)生白煙，所以需計算該工程不發(fā)生白煙的溫度，其主要工藝系統(tǒng)圖見圖2

該系統(tǒng)中設(shè)置了兩臺煙氣一水換熱器：煙氣冷卻器和煙氣加熱器。以水為媒介，原煙氣首先進入煙氣冷卻器，冷卻到90℃左右，進入脫硫吸收塔;從脫硫塔出來50℃左右的凈煙氣再通過煙氣加熱器升溫到80℃左右進人煙囪。水媒介在煙氣冷卻器中升溫，通過水泵送入煙氣加熱器降溫，循環(huán)運行。

4.2結(jié)果分析

夏季、冬季和過渡季由于環(huán)境溫度和大氣壓力的不同，所以飽和等濕摩爾曲線略有不同，但基本相似。環(huán)境濕度都在80%左右，影響不大，對環(huán)境狀態(tài)點影響最大的因素是環(huán)境溫度。由于算出白煙不發(fā)生溫度的原理是由環(huán)境狀態(tài)點向濕度為100%的等濕摩爾曲線作切線，所以冬季的較低溫度導(dǎo)致作出切線的斜率較小，從而可能得出較高的不發(fā)生白煙的溫度。不同工況、不同環(huán)境溫度下白煙不發(fā)生的溫度變化見圖3。

由圖3可以得出：采取吸收塔出口的煙氣與未經(jīng)處理的煙氣混合，或與高溫燃燒氣混合和設(shè)置管式GGH的方案都能有效防止白煙發(fā)生。相對夏季和過渡季，冬季由于環(huán)境溫度較低，極易發(fā)生白煙現(xiàn)象。所以，在采取防止白煙發(fā)生的措施時，計算出冬季不發(fā)生自煙的溫度很高，達到了130℃左右;而夏季只要吸收塔出口煙氣溫度達到60～70℃就可以有效防止白煙的發(fā)生。若對已有的濕煙囪進行改造來防止白煙發(fā)生，可對比幾種方案的實用性和經(jīng)濟性進行選擇。采用管式GGH的方案效果較好，但運行中也存在嚴重的積灰和腐蝕問題。采用管式GGH后的煙氣出口溫度在70～80℃，在夏季和過渡季可防止白煙發(fā)生，但在冬季需要引入其他熱源來防止白煙現(xiàn)象的發(fā)生。

5結(jié)語

(1)濕煙氣在煙囪中生成冷凝液主要是由于煙氣的溫降引起的，機組在高負荷下運行時，煙氣量較多使得煙囪內(nèi)生成的冷凝液量較多;不同環(huán)境溫度下的散熱溫降相差較大，導(dǎo)致不同環(huán)境溫度下的冷凝液量有很大的不同，所以冬季冷凝液量高于過渡季和夏季。

(2)由于白煙的發(fā)生受環(huán)境溫度影響很大，設(shè)置管式GGH在夏季和過渡季能有效防止白煙現(xiàn)象的發(fā)生，但是由于冬季不發(fā)生白煙現(xiàn)象所需要的煙氣排放溫度較高，僅靠管式GGH并不能滿足要求，需要根據(jù)實際情況綜合多項因素以其他方式引入熱源來消除白煙。