湿法脱硫烟囱雨问题探讨

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ξa = 0.62 ,根据烟道设计资料及运行数据,
计算得入口烟气流速为:11.6 m/s。 烟囱入口阻力为:
Δhda
= ξa
wa 2 2
ρ
y
= 0.62× 11.62 ×1.32× 273
2
273 + 49.9
= 46.5 Pa
烟囱自生通风计算公式如下:
hZS = g(ρa − ρ y )H0
其中,
ρa
=
ρa0
273 273 + ta
ρy
=
ρy0
273 273 + ty
式中:
ρa —— 当地环境空气温度 ta 下的大
气密度,Kg/m3。
ρa0 —— 标准状态下的大气密度,取
1.285 Kg/m3。
ρ y —— 排烟筒内的烟气密度,Kg/m3。
ρy0 —— 标准状态下的烟气密度,取
1.32 Kg/Nm3。
Key words: wet desulfurization; wet stack; stack rain
摘要:分析了湿法脱硫烟囱雨的形成原因,阐述了烟囱运行情况对烟囱雨问题的影响,对脱硫后湿烟囱的 设计与运行提出了建议。
关键词:湿法脱硫;湿烟囱;烟囱雨
1 引言
该问题的形成原因比较复杂,影响因素
目前,国内火力发电厂燃煤机组安装的 较多,其中主要包括烟囱运行情况以及脱硫
烟囱出口局部阻力计算公式如下:
Δhd0
= ξ0
w02 2
ρ
y
式中:
ξ0 —— 出口局部阻力系数,取 1.0。
w0 —— 出口烟气流速,m/s。 ρ y —— 排烟筒内的烟气密度,Kg/m3。
根据烟囱设计资料及运行数据,原烟囱 出 口 直 径 为 6500mm , 内 衬 玻 璃 砖 厚 度 40mm,烟囱出口内径为 6420mm,计算得 出口烟气流速为:19.33 m/s。
win , wout —— 烟囱进出口处烟气流
速,m/s。
i —— 排烟筒内壁坡度。
ρ y —— 排烟筒内的烟气密度,Kg/m3。 3.4 烟囱自生通风
根据烟道设计资料及运行数据,计算内 沿程阻力为:
ΔhM
= λZ 8i
w2 out

win 2
2
ρy
=214.6 Pa
3.3 烟囱入口局部阻力
烟囱入口局部阻力计算公式如下:
Abstract: Causes of stack rain in wet desulphurization system are Analyzed., and influence of the stack operation condition to the stack rain is introduced. The principles of stack design and operation for a stack in a WFGD system is proposed.
从该电厂#1、#2 锅炉排出的烟气经静电 除尘器和 2 台引风机后进入水平烟道,从水 平烟道上将烟气引入 FGD 系统的增压风机 入口,在水平烟道上设置旁路挡板门,以阻 止烟气直接从烟道排入烟囱。引入 FGD 系 统的烟气经增压风机后直接进入吸收塔。在 吸收塔中,烟气中的二氧化硫、粉尘及其他 污染物得以去除。从吸收塔中排出的净烟气 经出口挡板门导入烟囱的烟道,经 210 米烟 囱排入大气。
湿烟囱设计应根据集液系统的设计考 虑来选择通烟筒的直径。通烟筒直径的选型 最好能保证烟气流速低于二次夹带临界速 度,并且还应留有适当的裕度。这将增加液
4 烟囱中烟气流速问题讨论
体在烟囱内收集的概率,从而避免随烟气流
由于我国烟气脱硫起步较晚,大多是新 一起排出烟囱。表 1 为《湿烟囱设计导则》
建工程,运行时间短,烟囱设计中没有考虑 (Wet Stacks Design Guide)中提供的有关烟
3 烟囱阻力分析
根据运行参数对烟囱阻力进行空气动 力计算,检验烟囱出口流速是否过高。
烟囱阻力主要包括以下项目: 烟囱出口局部阻力损失、烟囱筒内沿程 阻力损失、烟囱入口局部阻力损失以及烟囱 自生通风力。 针对各个阻力可按《烟风煤粉管道设计 技术规程配套设计计算方法》中公式进行计 算。
3.1 烟囱出口局部阻力
= 308.9 Pa 根据以上计算结果,烟囱冬季、夏季自 生通风差别十分明显,差值达到了 466.7Pa。 冬季时,烟囱自生通风压力很大,增压风机 压力过高容易使得烟囱出口烟气流速增加, 烟囱雨现象更加严重。因此增压风机压头需 要根据季节做出相应调整。
源自文库
后,液体会重新进入或被二次夹带,进入烟 气流并被携带出烟囱。此时,烟气流速也称 为二次夹带临界速度。
Δhda
= ξa
wa 2 2
ρ
y
式中:
ξa —— 烟囱入口异型件局部阻力系
数,按 DL/T 5121-2000 《火力发电厂烟风 煤粉管道设计技术规程》图 4.2.2 查取。
wa —— 烟囱异型件入口处烟气流速,
m/s。
ρ y —— 排烟筒内的烟气密度,Kg/m3。
根据 DL/T 5121-2000 《火力发电厂烟 风煤粉管道设计技术规程》图 4.2.2 查得
)H0
= 160.7 Pa
计还没有专门的设计规范,设计只能借鉴外 国经验,主要参考资料是美国电力研究院 (EPRI,Electric Power Research Institute) 的《湿烟囱设计导则》(Wet Stacks Design Guide)。
一般设计烟气流速比较高,多数都达到 了 20~30m/s 的速度。排放湿烟气后,这样 的烟气流速对凝结液滴很可能产生二次夹 带。
烟囱出口局部阻力为:
Δhd0
= ξ0
w02 2
ρ
y
= 1.0× 19.332 ×1.32× 273
2
273 + 49.9
=208.5 Pa
3.2 烟囱内沿程阻力
烟囱内沿程阻力计算公式如下:
ΔhM
=
λZ 8i
w2 out

win 2
2
ρy
式中:
λZ —— 烟筒内壁摩擦阻力系数,玻璃
砖内衬,取 0.05。
烟气脱硫装置(FGD)中,大多数使用的是 除雾器运行情况等。本文针对某电厂实际情
石灰石—石膏湿法脱硫(WFGD)工艺。早 况,对烟囱运行情况对烟囱雨问题的影响加
期的 WFGD 为了提升烟气的抬升高度安装 以分析讨论。
了烟气换热器(GGH),使得从吸收塔排出 的净烟气(50℃左右)被加热到 80℃以上。 2006 年后,由于 GGH(回转式)在运行过 程中积灰、结垢严重,影响了整个脱硫装置 的正常运行,于是,随后建造的脱硫装置几 乎都取消了 GGH,使 50℃左右的湿饱和烟 气直接从烟囱排放,即常说的“湿烟囱”。
该电厂两台炉设计烟气量时烟气流速 为 22.8 m/s,从表 1 中可以看出硼硅酸玻璃 砖内衬的烟囱烟气流速范围应该在 15~18 m/s,这样高的烟气流速很容易引起二次夹 带,极易形成烟囱雨。
5 结论
本文针对某电厂实际情况,对烟囱运行 情况对烟囱雨问题的影响加以分析,就烟囱 雨问题提出如下建议:
1)烟囱冬季、夏季自生通风差别明显 时,增压风机压头需要根据季节做出相应调 整。
在通烟筒里的烟气流速是一个非常重
3.5 烟囱总阻力计算
要的因素,如果处理得当的话,可极大地减
烟囱总阻力计算如下: (1)冬季:
Δh1 = Δhd0 + ΔhM + Δhda − ΔhZS-1
= -157.8 Pa (2)夏季:
Δh2 = Δhd0 + ΔhM + Δhda − ΔhZS-2
少烟气流的二次夹带。从除雾器带走的液滴 沉积在烟道和烟囱通烟筒的内表面上。随着 液滴的不断沉积,它们便会受到自身重力的 向下拉力,同时,烟气也会对液体施加一个 与烟气流同一方向的拉力。当来自烟气的力 达到或超出液滴自身重力和内表面的附着 力时,液体便会从烟道或内衬壁上脱落。然
湿法脱硫烟囱雨问题探讨
杨秀杰,高原
(中国大唐集团科技工程有限公司,北京,100097)
Research on stack rain in wet desulphurization system for power plant
YANG Xiu-jie, GAO Yuan (China Datang Technologies & Engineering Corporation Limited, Beijing 100097, China)
ta —— 当地环境空气温度,℃。
ty —— 烟囱入口烟气温度,℃。 g —— 当地地面重力加速度,取 9.81
m/s2。
H0 —— 烟囱计算高度,取烟囱入口烟
道中心到烟囱出口高度,m。 根据气象资料,电厂所在地区冬季平均
气温为-21.6℃,夏季平均气温为 22.4℃。由 此可计算冬季、夏季烟囱自生通风。
2)针对新建烟囱应按《湿烟囱设计导 则》选择流速,针对没有考虑湿烟气排放的 老烟囱,建议适当降低负荷运行,以保证烟
气流速不至过高。
参考文献
[1] 付昱, 何金起. 火力发电厂湿法脱硫“石膏雨”治理 方法讨论. 黑龙江电力, 2009, 31(5): 374-376 [2] Electric Power Research Institute, WET STACKS DESIGN GUIDE, Final Report, November 1996. [3] 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》DL/T 5121-2000
湿法脱硫烟囱雨问题探讨
作者: 作者单位:
杨秀杰, 高原 中国大唐集团科技工程有限公司 北京 100097
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脱硫吸收塔采用喷淋单塔,进入脱硫岛 的原烟气设计温度为 125℃,每个吸收塔有 3 台浆液循环泵,采用 3 层浆液雾化喷淋方 式。为防止吸收塔浆液中固体物的沉积,每 套脱硫装置设置 4 台吸收塔浆液搅拌器对塔 内浆液进行搅动。每套脱硫装置设置 2 台氧 化风机(1 运 1 备),吸收塔的上部布置了 2 级除雾器。
在采用湿法脱硫的火力发电厂中,湿烟 囱运行中很多都存在“烟囱雨”现象,一般 是机组带大负荷运行时,烟气携带浆液现象 较为严重,对周边环境带来污染。
2 脱硫系统简介
黑龙江某电厂#1、#2 烟气脱硫装置用于 脱除 2 台 300MW 亚临界自然循环汽包机组 尾部烟气中的二氧化硫,锅炉最大连续蒸发 量为 1025t/h 蒸汽,烟气量 1121740Nm3/h(单 台 FGD 入口、湿态、标准状况、设计煤种、 B-MCR 工况)。设计原烟气 SO2 浓度为 2900 mg/Nm3 (标态,干基,6%O2),脱硫装置采 用一炉一塔,每套脱硫装置的烟气处理能力 为一台锅炉 100%BMCR 工况时的烟气量, 脱硫效率按不小于 95%设计。
到排放低温的湿烟气情况。我国的湿烟囱设 囱通烟筒直径选型用的速度建议。
表 1 烟囱通烟筒的烟气流速范围
材料 耐酸砖(砖砌结构的径向
允差为 3mm) 硼硅酸玻璃砖
玻璃钢 合金,钛或不锈钢
涂料
烟气流速(m/s)
13~17
15~18 15~18 18~22 18~22
二次夹带临界速度随着通烟筒的表面 粗糙度和材料的不同而不同。具有较高不连 续性和粗糙度的表面,如砖砌内衬,与较平 的表面如镍合金贴衬相比,更有可能会引起 液体的二次夹带。例如,在相同的烟气流量 和流速条件下,砖砌内衬要比镍合金贴衬所 需的直径更大。
(1)冬季烟囱自生通风:
hZS-1 = g(ρa − ρ y )H0
=
g(ρa0
273 273 + ta

ρy0
273 273 + ty
)H0
= 627.4 Pa (2)夏季烟囱自生通风:
hZS-2 = g(ρa − ρ y )H0
=
g(ρa0
273 273 + ta

ρy0
273 273 + ty
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