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脱硫石膏雨是怎么形成的?形成过程及原因

网站编辑:洛阳市合合工贸有限责任公司 │ 发表时间:2021-08-18 16:12:13 

  石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术,是所有脱硫技术中应用较为广泛的一种。在早期安装的烟气脱硫系统都配套有烟气换热装置,但在实际运行过程中,烟气换热装置部件常出现严重的腐蚀、换热元件堵塞等问题,所以逐渐将这种装置取消了,但之后又产生了脱硫石膏雨现象,今天合合小编就来给大家说一下脱硫石膏雨是怎么形成?
  

  一、脱硫石膏雨的形成过程

  
  脱硫石膏雨是怎么形成的?石灰石-石膏法脱硫装置通常采用喷淋空塔结构,含石膏的脱硫浆液通过喷嘴向下喷出,烟气逆流向动。在此过程中烟气会夹带一定量的脱硫浆液液滴进入设在脱硫区上方的除雾装置目前除雾装置主要为折流板除雾器(平板除雾器),其对粒度在几十微米的粗液滴有较佳的脱除效果,但对细液滴脱除效果不佳。净烟气经除雾后,进入脱硫系统后面的烟道及烟囱,然后排入大气。
  
  经湿法烟气脱硫后,烟气温度通常在45~60 CP,烟气中水分处于饱和状态,脱硫净烟气流经脱硫系统后面的烟道、烟囱过程中温度进一步降低。由于目前不少湿法烟气脱硫系统未安装烟气再热装置,烟气中过饱和水分会在烟气中的粉尘或细小颗粒物表面凝结,使其粒度增大(湿法烟气脱硫装置排出的粉尘中石膏约占50%)。烟气排入大气后,烟温再次降低,进一步发生凝结现象,细颗粒物粒度进一步增大,在烟气抬升高度低和扩散距离短情况下,粒度较大的石膏浆液液滴发生飘落,形成石膏雨。从石膏雨的形成过程可知,石膏雨主要源于两方面作用:脱硫浆液液滴的夹带和烟气中过饱和水分在石膏浆液液滴或石膏细颗粒物表面凝结。
  

  二、脱硫石膏雨的形成原因

  

  1、出口烟温低

  
  若净烟气烟温过低,饱和的湿烟气经过烟囱飘向大气,在此过程中会冷凝成水,形成石膏雨。烟气经过喷淋洗涤后,尽管经过除雾器除雾,但是净烟气仍然是饱和的湿烟气,饱和湿烟气中水蒸气会凝结成水滴,假设烟气在除雾器出口时温度为51℃,而到烟囱出口处温度为50℃,烟气析出冷凝水的量约为5g/Nm3。为解决这个问题,只能提高烟囱出口烟气温度,一般脱硫系统之后会安装GGH或者MGGH。
  

  2、除雾器性能降低

  
  石膏浆液雾化后,雾滴的直径一般在920μm,雾滴与雾滴发生碰撞会产生少量15μm左右的更小液滴,99.99%的22μm以上的雾滴以及50%的15-22μm的雾滴能够被除雾器除去,但仍有部分液滴会进入烟囱。通过安装屋脊型和防水滴型管式除雾器可提高除雾器的流通面积,提高除雾器的效率,可以使除雾器后的烟气中的雾滴含量小于50mg/Nm3,可以改善“石膏雨”中的现象改进除雾器。
  

  3、烟囱中二次夹带

  
  经脱硫塔后的净烟气处于湿饱和状态,在通过烟囱时,会在烟囱内壁产生冷凝水,单炉单塔600MW机组冷凝水约为15t/h,单炉单塔1000MW机组冷凝水约为20t/h,一部分会在烟囱中冷凝,在烟囱中冷凝的冷凝水部分会顺着烟囱内壁留下来,而另一部分会由于烟道内壁的不光滑性及烟气流速较高等原因,使烟囱中部分的冷凝水再次进入烟气中,重新被带出的液滴直径通常为100-500μm,烟气进入大气易形成“石膏雨”。
  

  三、控制脱硫石膏雨形成的措施

  脱硫催化剂

  1、降低浆液液滴的夹带

  
  优化湿法烟气脱硫工艺,以降低脱硫区脱硫浆液液滴的夹带。如空塔气速与脱硫浆液液滴粒度的优化配置及选择较低的液气比来减少液滴夹带。此外,还可以通过一-些捕集烟气中细颗粒物的技术如蒸汽相变技术等来减少烟气中凝结核的数量,或对烟气进行调质降低其水分饱和度,以削弱石膏雨的生成。
  

  2、强化烟气除雾效果

  
  改造除雾装置,强化烟气除雾效果。选用适宜的除雾器,优化除雾器设计参数,如采用屋脊式除雾器;优化折流板除雾器叶片间距、除雾器叶片形式等设计参数,增加除雾器布置级数;加强除雾器冲洗,优化除雾器冲洗程序,防止除雾器堵塞,为每一级除雾器的冲洗装置设置单独的阀控来实现对除雾器稳定均匀的冲洗;控制除雾器烟气流速,优化除雾器进出口烟气流场,若除雾器安装于脱硫塔出口烟道,可在除雾器人口水平烟道段加均布导流板;使烟气均匀进入除雾器,改善除雾效果;在脱硫塔上部扩径,增加除雾器区域面积,降低烟气流速,提高除雾效果间。
  

  3、控制过饱和水汽凝结

  
  采用脱硫净烟气再热技术,控制过饱和水汽凝结,增加烟气抬升高度。将来自锅炉空气预热器的一定量的热风引人到脱硫净烟气中,热风与净烟气直接混合,提升净烟气的温度到合理范围,从而减少石膏雨的出现。
  

  4、减少浆液液滴排入大气

  
  采用烟塔合一技术,减少石膏浆液液滴排入大气环境。烟塔合一技术是利用冷却塔的巨大能量和热空气量对脱硫后的净烟气进行拾升,从而促进烟气的扩散,抑制石膏雨的形成。冷却塔巨大的热湿空气可以包裹抬升净烟气,因而可改善净烟气由于温度低不易扩散的情况,促进净烟气中污染物的排放扩散。
  

  四、影响脱硫石膏雨形成的因素

  

  1、除雾效果

  
  在湿法烟气脱硫吸收塔中,锅炉排出的烟气与石灰石浆液反应脱去SO2后,需要安装除雾装置以除去烟气中携带的浆液。如果除雾效果不能满足要求,此时烟气中的含液量很高,而且液体中除了液态水之外,还包含有石膏浆液。携带有大量逃逸石膏浆液的烟气在排出烟囱后冷凝,会产生严重的石膏雨现象。
  

  2、净烟气温度

  
  吸收塔出口净烟气温度一般在50℃左右,由于无再热设备,净烟气在流经烟道和烟囱的过程中,温度又有不同程度降低(通常温度降低2℃左右)。净烟气中携带的饱和水蒸汽随着烟温降低冷凝并析出水滴。虽烟道和烟囱内设有冷凝液收集装置,但烟囱内的冷凝液极易被高速流动的烟气带出而形成“石膏雨”。经调查,净烟气经过再热设备后,温度超过70℃的均未出现“石膏雨”现象。
  

  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。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。
  

  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,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。
  
  以上就是关于脱硫石膏雨是怎么形成的回答,石膏雨中的其他物质主要由烟气在吸收塔中未被除去的物质、净烟气携带者的浆液和烟气因温度降低而形成的冷凝水组成。此外,影响石膏雨形成的因素有很多,主要包括净烟气温度、除雾效果、烟囱设计、环境因素等。通过脱硫装置设计参数优化、设备合理选型等综合性措施,可以有效控制石膏雨。