2023年《安全环境环保技术》之石膏雨治理技术.docx

石膏雨治理技术 1. 一、技术背景 目前，大局部火力发电厂脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，取消了气-气换热器(gas gas heater，GGH)装置，直接将净烟气从烟囱排出，烟囱采用内衬防腐材料，形成“湿烟囱〞排放的方案。无GGH装置的脱硫系统投产后，虽有效地防止了GGH的堵塞问题，但由于“湿烟囱〞无烟气再热措施，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局部冷凝形成液滴，烟气自烟囱口排出后不能有效地抬升、扩散到大气中，导致取消GGH装置后烟气不能迅速消散，特别是当地区温度、气压较低或在阴霾天气的时间段，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成“石膏雨〞或酸雨，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备。 2. 二、“石膏雨〞成因分析 “石膏雨〞包含了“石膏〞和“雨〞两层含义。“石膏〞指的是石膏浆液；“雨〞指的是净烟气中饱和水形成的并降落在烟囱附近的冷凝液滴。 1、“石膏〞的成因“石膏〞是烟气中夹带的石膏浆液随烟气排放落到地面形成的。脱硫装置净烟气中的石膏浆液主要来源于吸收塔喷淋层喷嘴雾化后的细小液滴，石膏浆液经喷嘴雾化后雾滴直径一般在920 μm左右，经碰撞后会产生少量直径在15 μm左右的雾滴。雾滴在经过除雾器后，直径不小于22 μm的雾滴去除率一般为99.99%，直径15~22 μm的液滴去除率为50%，15 μm以下的雾滴无法拦截，因此净烟气中有一定量的石膏浆液是必然的。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，甚至失效，除雾器也会在高速的烟气下发生二次携带现象，大量的石膏浆液将会随烟气被带入烟囱，形成净烟气带浆现象。 “石膏〞的形成与多方面的因素有关，主要包括除雾器的除雾效果、吸收塔的设计、运行操作等。 2、“雨〞的成因“雨〞就是净烟气中冷凝液，是由于烟气排放过程中温度降低、烟气温度与环境温度温差大及环境气压低等原因，烟气中的水到达过饱和状态，水蒸气变成冷凝液落到地面形成的。 对于无GGH脱硫装置，吸收塔出口净烟气温度一般在50 ℃左右，由于脱硫后的净烟气无再热设备，净烟气在流经烟道和烟囱过程中，温度有不同程度降低(通常温度降低1~2 ℃)，净烟气中带有的饱和水随着烟温降低冷凝并析出。虽设有冷凝液收集装置，但烟囱内的冷凝液也极易被高速流动的烟气带出而形成“雨〞落到地面。这是由于我国在烟囱流速的设计上与欧美等国家有所不同造成的。我国的烟囱设计规程中规定：烟囱内的烟气流速一般控制在18~20 m/s，欧美等国家烟囱的设计流速与烟道的设计流速相近，一般控制在15 m/s 左右，烟气流速低，烟囱内的冷凝液不易被烟气带走，而是顺着烟囱壁流下，在低点处收集。因此，烟气因温度降低析出冷凝液、高的烟气流速将冷凝液带出是导致无GGH脱硫装置形成“雨〞的主要原因。 “雨〞形成的另外一个原因是环境因素的影响。通常情况下，环境气温及气压低会造成“雨〞的出现。与未脱硫的原烟气直排相比，脱硫后的净烟气在抬升高度及扩散能力方面相对较差，因此当脱硫后烟气从烟囱排出时，由于烟温与环境温度相差较大，烟气来不及扩散，烟气中的饱和态水遇冷变成过饱和状态，最终成为冷凝液落到地面形成“雨〞，烟气排放温度与环境温度相差越大，越容易形成“雨〞。 3. 三、“石膏雨〞治理技术 3.1. 1、烟气温度低     “石膏雨〞是湿法脱硫系统中的一个实际问题，应采取必要的技术措施进行解决，“石膏雨〞存在的主要问题是因为烟气经脱硫吸收塔后的烟气，温度较低，进入脱硫吸收塔的烟气温度为100℃—130℃，通过脱硫吸收塔后出来的烟气温度为60—70℃，经过二级除雾器的冲洗水减温，烟气温度进一步下降到50℃左右，这将使烟气在离开烟囱爬升距离减小，很快凝结成小液滴落下。 3.2. 2、电涡流烟气加热石膏雨治理系统 电涡流烟气加热石膏雨治理系统是根据电涡流感应加热物体的原理，利用电涡流感应将电能转换为热能的装置。电涡流控制器将350V—400V的交流电整流变成直流电，再将直流电转换成频率为20—40KHz的高频高压电，高频电流流过线圈会产生高速变化的交变涡流，当涡流内的涡流线通过涡流性金属材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热。当装有热载体的金属容器切割交变涡流线而在金属局部产生交变电流(即涡流)，涡流使金属容器中的铁分子高速无规那么运动，分子相互碰撞，摩擦产生热能使容器本身自行高速发热，为脱硫吸收塔后出来的烟气提升温度，是脱硫吸收塔后的烟气温度和从50℃提升到80℃—100℃，电涡流烟气加热石膏雨治理系统具有热效率高，操作简单，使用方便，完美的实现了电涡流烟气加热石膏雨治理，保证了电涡流烟气加热石膏雨治理系统的平安性，系统的长久使用。系统可根据脱硫吸收塔后烟道面积和和烟气温度区划，采用单机或多机并联方式，搭建优化电涡流烟气加热石膏雨治理系统，最大限度地满足电厂电涡流烟气加热石膏雨治理的需求，降低建设费用及设备投资和运行费用。电涡流烟气加热石膏雨治理系统本着节能环保的设计理念，实现了脱硫吸收塔后电涡流烟气加热石膏雨治理系统完美的结合，将高新技术予以集成，最大限度地利用了环保节能的理念，杜绝浪费能源，符合国家中长期科技开展规划纲要和国家“十二、五〞规划的要求，是高效节能环保工程，适用于湿法烟气脱硝“石膏雨〞的治理。 3.3. 3、技术特点 (1)电涡流烟气加热石膏雨治理系统的热转换效率大于96%，在同等条件下比电阻圈加热方式节电约40%—75%。 (2)电涡流烟气加热石膏雨治理系统采用内热方式：加热体内局部子直接感应电涡流生热，平均预热时间比电阻圈加热方式缩短1/3。 (3)电涡流烟气加热石膏雨治理系统几乎不向外围空间散热，加热功率密度高，可以加热到500℃以上，自动调控温度。 (4)电涡流烟气加热石膏雨治理系统热量聚集于加热体内部，外部热量耗散几乎没有，设备外表人体可触摸，环境温度从原来电阻圈加热时的100℃以上降低至常温，大大提高电涡流烟气加热石膏雨治理系统的工作条件。 (5)电涡流烟气加热石膏雨加热系统采用环形电缆结构，电缆本身不会产生热量，并可承担500℃以上高温，使用寿命高达10年以上。不需维护，后期根本无维护费用。 (6)电涡流烟气加热石膏雨治理系统发热效率高，加热均匀，能显著提高烟气加热温度，降低“石膏雨〞的排放。 (7)电涡流烟气加热石膏雨治理系统，可将脱硫吸收塔后的低温烟气从50℃加热到200℃，加热温度任意调整。 3.4. 4、安装使用 电涡流烟气加热石膏雨治理系统设计紧凑合理，占用空间小，安装方便。可直接将电涡流烟气加热石膏雨治理系统安装在脱硫吸收塔后的烟道内。不需要对烟道进行大的改造，安装周期短。 3.5. 5、规格型号 型号 电压 容量 型号 电压 容量 WS-10 380V 10KW WS-40 380V 40KW WS-15 380V 15KW WS-60 380V 60KW WS-20 380V 20KW WS-100 380V 100KW WS-30 380V 30KW WS-150 380V 150KW 以上规格可任意多台组合为整机，可满足任何大功率、超大功率的加热需求。 3.6. 6、技术指标 热效率 电压范围 加热范围 适应温度 通风要求 干湿度要求 ＞95% 350V-400V 0℃-400℃ -15℃-50℃ 顺畅 较枯燥 3.7. 7、应用范围     电涡流烟气加热石膏雨治理系统适用于火力发电厂烟气脱硫吸收塔后低温烟气石膏雨的治理及石油、化工、冶金、建材等行业的自备电厂，动力电厂，燃煤锅炉烟气脱硫吸收塔后低温烟气石膏雨的治理。为环境保护，降低石膏雨的污染做出奉献。