摘要：对湿法脱硫产生“固体雨”的原因进行初步分析，并提出了治理“固体雨”基本思路。
关键词：湿法脱硫； 固体雨； 吸收塔；除雾器
1 引言
目前，大部分火力发电厂脱硫系统采用湿法脱硫工艺，为了提高系统运行可靠性和节能部分电厂在设计时取消了气-气换热器（GGH）装置，直接将净烟气（烟温50～55℃）从烟囱排出，从而形成“湿烟囱”。由于“湿烟囱”排烟温度较低，吸收塔出口带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝形成液滴，烟气自烟囱口排出后不能有效的抬升、扩散到大气中，导致烟气不能迅速消散。特别是当地区温度、气压较低或阴霾天气时，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成“固体雨（石膏雨）”，对电厂及周边环境产生污染。
大唐黄岛发电有限责任公司脱硫采取阿尔斯通的海水脱硫工艺，锅炉引风机与脱硫增压风机合二为一，不单独设置脱硫增压风机。烟囱采用钛板衬里，允许低温排放烟气，脱硫工艺系统不设置烟气换热器。在实际运行过程中由于燃煤煤质变化造成烟气量较设计偏大，烟气流速增加，以及除尘、除雾器效果不佳，经常造成落“固体雨”现象。本文从脱硫系统的多个环节进行初步分析，希望对存在同样问题的电厂提供一点借鉴。
2 “固体雨”飘落的原因分析
2.1吸收塔塔型设计
由于吸收塔的烟气出口为侧向，且吸收塔烟气出口为扁平状，导致吸收塔内及出口处的流场不均匀。同时由于吸收塔进出口成90度夹角，烟气极易在吸收塔内形成气流旋转流动。由于吸收塔内流场不均匀，局部区域烟气流速过大，则经过洗涤区时很难将固体物洗涤下来，即进入除雾器的烟气中夹带的固体物质增多，增大了除雾器的处理难度，同时还易造成除雾器堵塞。如图1所示。
图1 吸收塔示意图
由于偏心的烟气出口方式，导致出口处的烟气流场非常不均匀，如图2所示。
图2 出口烟道界面的流场分布
图2烟气流场示意图
对这种烟气进出口方式，在原设计中没有对吸收塔流场进行调整，特别是对烟气出口烟道进行流场均匀化处理。
2.2吸收塔洗涤层的填料布置
在喷淋逆流塔中，烟气沿着吸收塔中心向上流动，洗涤海水经过填料层后逆行烟气而向下喷淋。在原设计中，其填料厚度布置基本上是均匀的。而烟气中吸收塔中流动是不均匀的，在塔的中心区域，流速较高，靠近塔壁的位置，流速较低。虽然填料层起到了均匀气体的作用，但由于厚度相同，没有对烟气流场起到实质性改变。由于吸收塔内的流场不均匀性增大，导致进入除雾器叶片的流速不均匀，造成了除雾器的除雾能力大大减弱，除雾器出口携带的固体量增大，这些悬浮固体由烟囱排出后，随风飘落。
2.3除雾器的布置
由于进入除雾器烟气的流速不均匀，同时吸收塔的出口为偏心，则烟气中除雾器叶片中的流速也不相同。平板式除雾器设计流速一般在3.5～5.5m/s左右。但是如果烟气在除雾器处的流速超过设计值，除雾器的效果将大大降低，除雾器也会在高速烟气下发生二次携带，大量的固体悬浮物随烟气被带入烟囱，形成净烟气漂浆现象。通过吸收塔内的流场模拟，发现除雾器前后的流场严重不均匀，如下图3、4所示。
图3 进入除雾器前的流场分布
图4 出除雾器后的流场分布
由于除雾器模块设计采用了均匀间距布置，如图3、4所示，即在高、低流速处，采用了相同的模块，在高速区，除雾器的除雾性能下降，导致出口净烟气中的悬浮物增多，这些悬浮固体由烟囱排出后，随风飘落。再者，原吸收塔中除雾器只设计了一级，没有设计二级细除雾器，直接影响到吸收塔出口净烟气中的含固量。
2.4除雾器冲洗系统
除雾器当初没有设置冲洗水系统。在后期运行中，我厂仅增加了除雾器下游冲洗水。虽然在除雾器的下游设置了冲洗水，但由于冲洗喷淋是逆流冲洗很难将除雾器的迎风面（除雾器的上游）叶片冲洗干净，除雾器易堵塞，并且在烟气的作用下，大量冲洗水并不能冲洗到除雾器叶片上，而是随烟气直接带走，加大了出口烟气的含湿量。烟囱出口烟气的含水量增大，势必导致烟囱飘落液量增大。
3 烟囱飘落“固体雨”治理的基本思路
通过对该海水脱硫系统形成“固体雨”的原因初步分析，对改善甚至消除“固体雨”的发生提出以下几点思路：
3.1除雾器模块的差异化布置增加除雾器的除雾效果
在除雾器的设计中，通常将靠近吸收塔边壁处的模块设计为非标准件，而吸收塔中心区为标准模块，由于吸收塔出口为单侧，故而靠近吸收塔出口处的烟气流速较大，而远离出口处的烟气速率较低。对于除雾器来说，烟气速度过高或过低都会影响到除雾效果。为了保证烟气在除雾器的流速均匀，即在流速较高区域，更换叶片间距较小的除雾器模块，其目的是增加该区域的烟气阻力，从而保证除雾器叶片内的流场均匀, 可大大提高除雾器的除雾效果，减少烟气夹带液滴量。
3.2冲洗水系统改造减少吸收塔出口烟气中的液态水量及固体量
由于没有在除雾器级的上游设置冲洗，易造成除雾器堵塞，加剧了除雾器叶片间的流场不平衡，故须对其进行改造。在除雾器上游位置布置冲洗水管，将除雾器上游冲洗管和下游冲洗管连接两层冲洗水交叉运行，提高冲洗效果。
3.3洗涤区填料差异化布置调整吸收塔内的流场
对洗涤区填料层的布置进行优化，尽可能做到进入除雾器烟气能够更均匀，提高填料层对烟气的均匀功能。在保证总的填料量及填料容积的前提下，填料层厚度采用不均匀布置的方法，即在高流速的地方适当增加填料层的厚度，以增加烟气通过时的阻力，以降低流速和提高脱硫液对烟气中粉尘的捕捉能力，在低流速的地方，适当降低填料层的厚度，提高烟气的通过能力，从而达到吸收塔内的流速相对均匀，进入除雾器叶片的流场均匀后，可大大增加除雾器的除雾效果。
3.4喷淋管进行改造调整吸收塔的烟气流场
将现在的喷淋管由喷淋孔改为喷嘴，并根据烟气流场的分布在烟气流速高的地方，增加喷嘴的密度，以大的水量压制烟气流速；在烟气流速低的地方适当降低喷嘴的密度，以均衡整个吸收塔区的流速，从而达到流经除雾器的烟气流速均衡。
4 结论
通过具体分析有针对性的治理，脱硫飘落“固体雨”现象将会明显改善甚至消除，这对解决电厂脱硫石膏雨问题与增加GGH和加热风提高净烟气温度方案相比是一种简单可行的方法探索。
参考文献：
[1]金定强 《脱硫除雾器设计》《电力环境保护》 2001年12月 第四期
[2]郭毅、李荫堂、李军 《烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析》《热力发电》2004年第1期
作者简介：
李建波（1973.09- ）男， 工程师 主要从事脱硫、脱硝、除尘等环保技术管理工作。
论文作者:李建波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/17
标签：烟气论文; 吸收塔论文; 流速论文; 固体论文; 填料论文; 烟囱论文; 均匀论文; 《电力设备》2017年第28期论文;