摘要：石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)是当前技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硫技术，但易在周边产生“石膏雨”现象，带来一系列问题。分析了石膏雨的成因、危害以及解决措施。

关键词：WFGD；石膏雨；解决措施

由于石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术成熟，运行可靠度可达99%[1]，同时脱硫效率可达95%以上[2-3]，所以国内85%以上的电厂烟气脱硫都应用这种技术[4-5]，但大部分电厂在采用此技术进行脱硫的同时由于担心装置腐蚀堵塞等很少会采用GGH[6]，这就使得脱硫后的净烟气温度过低，一般为50℃左右，烟气温度低，提升能力差，经烟囱排出后不能够充分地扩散到大气中，随着烟气内雾滴颗粒的聚集长大会降落在烟囱周围，产生所谓的“石膏雨”现象[7]，对周围环境和居民生活造成严重影响，随着新的火电厂污染物控制标准的出台，如何控制石膏雨已经越来越受到人们的。

1石膏雨的形成及其影响因素

1.1石膏雨的形成

石膏雨是指烟气中夹杂的浆液滴从空中降落的现象，因为浆液滴中含有具有腐蚀性的石灰石-石膏，会对周边建筑、庄稼等造成一定的损害。

石灰石-石膏湿法脱硫工艺，如图1：自下而上向上流动与从布置在喷淋塔上方的喷淋层喷出的浆液滴进行气液交换以此来脱除烟气中的硫，从喷淋层带出的浆液滴粒径大都在几百微米，少部分在几十微米，除雾器对大粒径的浆液滴具有很好的捕集效果，而对于小粒径的浆液滴捕集能力差，这就难免使得净烟气中含有一定量的浆液滴，对于未采用烟气再热装置的系统脱硫后烟气温度一般为50℃左右，处于湿饱和状态，进入脱硫装置后面的烟道和烟囱，烟气温度进一步降低，烟气中湿饱和蒸汽会与烟气中粉尘或细颗粒物聚合，粒度增大，排入大气，烟气温度再次降低，提升能力大大降低，质量较大的浆液滴会发生飘落，形成石膏雨[8]。

1.2石膏雨的影响因素

从石膏雨的形成来看，石膏雨主要来源于烟气中携带的浆液滴和饱和蒸汽的冷却水，所以石膏雨的主要影响因素包括：烟气特性、WFGD设计形式、烟囱结构形式、周围大气环境[9-11]。

1.2.1烟气特性

烟气特性主要是指烟气流速和烟气温度[11-12]。

(1)烟气流速

烟气流速大，携带浆液滴能力强，经过喷淋层时能携带更多的浆液滴，同时吸收塔内烟气流速高，通过除雾器时流速过大，除雾器达不到预期的除雾效果，尤其当机组满负荷运行时，烟气携带浆液滴的能力明显增强，烟气流速过大也会使得烟气将烟囱壁面的冷却水滴带出，造成二次携带。

(2)烟气温度

烟气温度低，烟气的扩散能力减弱，将直接造成烟气携带的浆液滴在附近降落，石膏雨现象尤为明显。同时，烟气温度低，烟气处于湿饱和状态，在流经脱硫装置后面的烟道及烟囱时温度进一步降低，烟气中的湿蒸汽会凝结成冷却水滴夹带上烟气中的细小颗粒物或粉尘，使得浆液滴长大。

1.2.2WFGD设计

目前，许多电厂的脱硫装置都没有安装换热系统，烟气温度低，进入大气后扩散能力差，使得烟气内液滴(包含浆液滴)在附近降落。

除雾器的设计对烟气携带浆液滴具有很大影响，实际运行烟气量与设计值具有偏差、吸收塔内流场不均匀、流速过大、冲洗方式不当、除雾器压差过大等都会造成除雾器阻塞、除雾效果减弱，使烟气中携带的浆液滴过多。

1.2.3烟囱结构形式

没有换热系统的脱硫装置，脱硫后烟气温度低，烟气内蒸汽凝结严重，烟囱不但没有冷却水捕集装置，反而烟囱内冷却水却很容易被烟气带走，如果烟囱是等直径圆筒型，烟气冷却水顺壁而下过程中不易被带走，如果烟囱是圆台型的，烟气冷却水由于重力作用降落过程中，很容易不贴壁下流又被烟气带走。烟囱内部光滑程度也会影响被带走的冷却水量，内壁光滑的烟囱，冷却水顺壁下流很顺利，不易被带走，内壁粗糙的烟囱，冷却水顺壁流下时易飞溅，被烟气带走的可能性大大增加。同时，烟囱内径过小，会使得烟囱内烟速过大，烟速过大，足以把烟囱内壁的水膜打破，使液滴卷入烟气中被带走。

1.2.4周围大气环境

周围大气环境状况，主要是影响烟气的扩散能力和烟气中水汽的冷却，周围大气环境温度低，烟气中冷却水会增多，烟气提升能力变差；周围大气环境压力低，烟气扩散能力减弱；周围空气相对湿度越大，空气越接近饱和，这就越容易形成石膏雨现象。

2石膏雨的危害

石膏雨的主要成分是水，小部分是石灰石-石膏浆液、烟尘和固体颗粒物。

首先，因为造成石膏雨的烟气温度低，提升能力弱，会使得周边地区的污染物浓度升高，而远处的污染物浓度下降。

其次，降落的石膏雨若飘落到周围的建筑物、汽车和地面设施上，不但对它们造成一定程度的损害，也造成环境污染；若飘落到周边居民晾晒的衣物上，干燥后清洗困难，影响当地居民生活；若飘落到庄稼地里会对周边花花草草和农作物的生长造成不良影响，使得生产力下降[13]。

3石膏雨的解决方案

3.1降低烟气对浆液滴的携带

烟气携带浆液滴的量与烟气流速、除雾器除雾效果和冲洗水冲洗方式有很大关系。烟速流速过大，使得烟气携带浆液滴过多，建议在进行吸收塔设计时将吸收塔内烟气流速控制在3.5m/s左右[8]。

改造除雾器，提高除雾效率

在保证较高除雾效率的前提下，屋脊式除雾器对烟气流速的适应性更宽些，能承受的温度也更高，建议采用屋脊式除雾器，要保证较高的除雾效果对塔内流场均匀性有一定要求，建议在除雾器入口加装导流板，均匀塔内流场，同时，增加除雾器布置级数、优化除雾器叶片形式也能提高除雾效率[7]。

除雾器冲洗方式对除雾效果有很大影响，冲洗方式不当，易造成堵塞，建议采取先冲洗二级除雾器上部，再冲洗二级除雾器下部，二级除雾器冲洗结束后再冲洗一级除雾器上、下部，即采取“二级上、二级下，一级上、一级下，二级上、二级下”的冲洗方式。对除雾器冲洗系统进行优化，建议在除雾器冲洗系统上增加蒸汽起源，保证冲洗水温度在一定范围内，同时蒸汽温度不宜过高，以防烧坏除雾器材料[6,14]。

3.2烟气升温加热

烟气温度低也是造成石膏雨现象严重的原因之一，因此我们考虑采取一定措施，提高净烟气温度，使得烟气温度提高到远离水的露点温度[15-16]。提高烟气温度的热源一般有来自锅炉二次风和锅炉原烟气两种。

利用锅炉二次风加热净烟气，即从锅炉空预器出口的二次风两侧烟道抽取一部分热风，直接送入脱硫系统烟气出口与净烟气混合，将混合烟气温度保持在70-80℃，通过烟囱排出，优点是搭建方便、运行费用低、改造风险小，缺点是会对锅炉效果造成一定影响、使得空预器受腐蚀的可能性增大。

利用原烟气使得净烟气升温指的是GGH加热法或热管换热加热法，GGH换热(如图2)是通过利用进入脱硫塔前原烟气与脱硫后的净烟气进行对流换热，优点是充分利用了烟气余热，减少吸收塔水耗，缺点是设备庞大，存在泄露，增加WFGD运行成本，所以年以后，大部分WFGD系统撤销了GGH装置。热管换热器指的是利用热管技术吸收烟气余热对冷烟气进行加热，优点是传热效率高，运行费用低，缺点是堵塞与腐蚀严重，技术风险高[13,17]。

3.3新型浆液滴捕集技术-WESP

湿式静电除尘器捕集浆液滴的原理，如图3：放电极(一般为负极)附近的强大电场将周围的气体分子电离，带电离子在电场力作用下向集尘极也就是阳极运动时与浆液滴发生碰撞，使得浆液滴荷电，在电场力作用下使得浆液滴运动到集尘极上,集尘极上布有一层稳定的流动水膜，流动水膜将捕集的浆液滴带走。优点是除去浆液滴的效率高，对烟气速度的适应性宽，可以集脱硫、脱硝、除尘和除浆液滴等一体化，缺点是若设置的湿式静电除尘器只用于解决石膏雨问题会造成运行成本大幅提高，且市场化应用的技术还不太成熟，但具有很大的发展潜力[7,18]。

4结语

石膏雨飘落是石灰石-石膏湿法烟气脱硫实实在在存在的问题，对我国火电厂的运行和当地环境产生不利影响，通过对石膏雨成因和解决措施的分析得到如下结论：

(1)烟气携带浆液滴和烟气冷却水是石膏雨的主要来源；

(2)烟气温度低、流速大造成石膏雨现象明显；

(3)通过除雾器的改进和均匀流场可以提高除雾器除雾效率，合理的烟囱结构形式也可以降低烟气对浆液滴的携带；

(4)利用锅炉二次风和锅炉原烟气，可以将烟气温度提高到水露点以上，减少石膏雨的发生；

(5)WESP对浆液滴具有很好的捕集效果，可以实现除尘、除浆液滴、脱硫脱硝等多种污染物的联合脱除，同时可将WESP搭建在脱硫塔上方，减少占地面积，具有很好的发展前景。

文章来源：《第二届燃煤电厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集》

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