濕式氨法脫硫煙氣帶雨分析及控制

周麗麗　紀學英　魯戰明

【摘 要】采用濕式脫硫裝置的火電廠，不可避免地會出現“煙氣帶雨”現象。目前針對“煙氣帶雨”現象，尚無根本解決辦法，但可以通過除霧器的組合使用；控制煙氣流速同時適當增大噴淋液滴粒徑；氣液分離技術以及提高除塵效率等方式，改善“煙氣帶雨”現象，提高脫硫系統連續可靠運行小時數。

【關鍵詞】除霧器；氣液分離；降塵

由于濕式氨法脫硫技術具有脫硫效率高，吸收劑成本較低，不產生二次污染，副產物硫酸銨可作為化肥重復利用，能滿足循環經濟要求等明顯趨勢，而被越來越廣泛地應用于火電廠的煙氣脫硫中來，然而濕式氨法脫硫裝置在運行過程中易產生“白霧”即“煙氣帶雨”，這些“白霧”中不僅含有水分，它還溶有硫酸、硫酸鹽及SO2和氨，如不妥善解決，會造成對大氣及周圍環境的二次污染。

“煙氣帶雨”是困擾濕式脫硫裝置應用與推廣的重要因素，直接影響到濕式煙氣脫硫系統能否連續可靠運行。目前，業內尚無可根本解決此問題的方案。但可以從改善除霧設備、加強除塵減少煙雨凝結核的方式來減輕煙氣帶雨的程度。本文主要針對濕式氨法脫硫存在“煙氣帶雨”問題的原因進行分析，對如何解決“煙氣帶雨”問題進行了積極地探索。

1 “煙氣帶雨”原因分析

1.1 除霧裝置的除霧效果不理想造成煙氣帶雨

所有的濕式脫硫裝置內部都設有除霧裝置，以除去煙氣中夾帶的水分，避免形成“降雨”。但在實際工程應用中，往往會因為除霧器的選型，噴淋液液滴的粒徑，使得除霧裝置的除霧效果往往不盡人意。

1.2 粉塵凝結核作用加重煙氣帶雨

熱煙氣進入煙囪后，由于煙囪內部溫度較低，熱煙氣進入煙囪后存在一個熱交換的過程。在接觸到冷的煙囪內壁時形成了冷凝液，并掛靠在煙囪內壁上。其凝結水量取決于煙囪的散熱量，根據熱平衡法計算，煙囪的散熱量等于煙囪內飽和煙氣中水蒸氣凝結的放熱量。煙囪內飽和煙氣的凝結水量Q的計算見式（1）：

Q=■（1）

式中，Δh為煙氣出入煙囪的高度差，m；K為煙囪對應的機組容量，MW；D為煙囪的出口內徑，m；Δt為煙氣與環境空氣的溫差，℃；R為水蒸氣的汽化潛熱；c為煙氣的比熱容KJ/kg；V為煙氣流量m3/h；取煙氣比熱容c=1.34KJ/（m3·℃），水蒸氣的汽化潛熱R=2261KJ/kg。根據此公式可計算出機組滿負荷運行時每小時煙囪內的凝結水量。

煙塵在隨煙氣排出過程中，在“煙氣成雨”過程中充當了凝結核的作用，當雨滴越積越大，重力大于空氣浮力時，便降落至以脫硫塔為中心的一定范圍內，即“煙氣帶雨”現象。

2 “煙氣帶雨”的改進方向

2.1 改善除霧器的除霧效果

影響脫硫裝置內部除霧效果的因素有很多，按其影響程度可主要從三個方面進行改善。

一是，除霧裝置單一，除霧效果較差，未起到應有的作用，因此應盡量避免使用單一形式的除霧器，可以將折流板式、絲網式及旋流板式除霧器多種除霧器組合使用、提高除霧效果。

二是，煙氣中夾帶液滴粒徑過小或煙氣流速過高，超出除霧器的除霧范圍，會影響除霧裝置的除霧效率。因此可以在控制煙氣一定流速情況下，選擇合適的噴嘴，增大噴淋液滴粒徑。我廠在實際應用中，將原用的螺旋型噴嘴，技改為大通道螺旋型噴嘴，此類型噴嘴是在螺旋形噴嘴的基礎上經過變形后得到的，增大了螺旋體之間的距離，允許通過的固體顆粒直徑與噴嘴內徑相同，噴淋液滴粒徑的增大，對“煙氣帶雨”有一定改善作用。

三是，在煙囪頂部增設氣液分離裝置，常用的氣液分離裝置是由垂直方向上兩個重疊安裝的旋流板組成，煙氣通過時被改變流向，由于重力、離心力及慣性力等作用，使得煙氣中所夾帶的水分分離出來。還有一種新的靜電極化技術，目前應用不是很廣泛，這種靜電極化是將煙氣中的液滴吸附在極化板上，液滴吸附多了以后，依靠重力回流，從而減少了煙氣中的含水量。

2.2 提高除塵效率，減少煙塵進入脫硫系統

過多的顆粒煙塵會加劇“煙氣帶雨”的程度，并嚴重影響脫硫副產物硫酸銨的質量。目前鍋爐煙氣的除塵方式多為靜電除塵或布袋除塵，為進一步提高除塵效率，減少進入脫硫裝置內部的煙氣含塵量，可采用電袋復合式除塵器，前一級用電除塵，后一級用布袋除塵，兩種除塵互補，減少了進入脫硫裝置內部的煙氣含塵量，有利于減輕“煙氣帶雨”的程度。

3 業內電廠成功改造經驗

上海外高橋第三發電公司通過在脫硫系統入口前增加煙氣冷卻器，大幅度降低了脫硫塔的入口煙氣溫度，從而降低了飽和煙氣的溫度，有效減少了煙氣降溫所需消耗的水量，即在一定程度上減小了整個脫硫系統的液氣比。這樣不僅可以降低脫硫系統內耗水量，降低循環泵負荷，達到節水降耗的目的，同時減少煙氣中所夾帶的水分，改善了“煙氣帶雨”現象。

甘肅某電廠，齊魯石化采用了國內目前尚未推廣使用的濕式靜電除塵裝置，在原有的機械除霧器上層又增加安裝一層濕式靜電除塵器（WFGD），其工作原理與電廠廣泛使用的干式靜電除塵器作用原理類似。利用靜電原理出去煙氣中的水分，減少煙氣的帶水量，改善了“煙氣帶雨”現象。

兗礦集團華聚能源東灘電廠，采用的是煙塔分離結構，即在脫硫塔外另建一座煙囪，經脫硫塔脫硫后的凈煙氣，通過一道或幾道U型煙道后進入單獨的煙囪排出。這不僅增加了煙氣的流程，使得煙氣中的水蒸汽及液滴有了更多的時間來冷凝、聚集，同時由于排煙管道的多次變向，增加了煙氣中液滴與煙道內壁的碰撞幾率。有利于煙氣中水分的析出，減少煙氣的帶水量，改善了“煙氣帶雨”現象。

還有部分電廠采取了在凈煙氣出口處加裝GGH或注入熱二次風的方法，提升排煙溫度，提高出口煙氣的拔高高度，也起到了改善了“煙氣帶雨”的作用。

4 結語

采用濕式脫硫裝置的火電廠，由于脫硫后煙氣溫度的降低，加上煙囪結構及外界氣候的影響，都不可避免地會出現“煙氣帶雨”現象。同時，一旦出現脫硫除霧器堵塞、除塵系統運行不正?；蛘咤仩t運行工況調整等情況，將會加劇煙囪降雨現象。目前針對“煙氣帶雨”現象，尚無根本解決辦法，但可以通過除霧器的組合使用；提高除塵效率；運行工藝的調整；煙道結構控制煙氣流速等方式來加以改善，盡量減少“煙氣帶雨”現象。

【參考文獻】

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[責任編輯：湯靜]