燃煤电厂烟囱飘石膏雨的原因及预防措施

燃煤电厂烟囱飘石膏雨的原因及预防措施CONTENTS目录01石膏雨现象概述02石膏雨的危害分析03石膏雨形成的原因分析04脱硫系统设计阶段的预防措施CONTENTS目录05运行阶段的预防与控制措施06石膏雨治理技术应用07案例分析与行业标准01石膏雨现象概述石膏雨的定义与形成背景石膏雨的定义石膏雨是湿法脱硫工艺普及后，燃煤电厂取消烟气再加热系统（GGH），烟气脱硫过程中未充分去除的石膏浆液微滴与冷凝液滴随湿烟气排放并沉降形成的现象，严重时烟气带出石膏浆液俗称"飘浆"。石膏雨的主要成分主要包括水（约87.37%）、烟尘（约11.50%）及CaSO4·2H2O等固体颗粒，还含有CaCO3、MgCO3及以SiO2、Al2O3为主的固体杂质颗粒。石膏雨的形成背景早期湿法脱硫系统多配套GGH以提高烟温、减少冷凝，后因GGH易腐蚀堵塞，新建及改造机组多取消GGH，采用湿烟囱排放，导致净烟气温度降低至45-55℃，扩散能力下降，未被除雾器拦截的细小液滴聚集沉降形成石膏雨。石膏雨的主要成分分析

01水分：石膏雨的主要载体水分是石膏雨的主要成分，占比高达87.37%，是其他成分的载体，其来源包括烟气中的饱和水蒸汽及未被除雾器除去的液滴。

02烟尘：主要固体杂质之一烟尘在石膏雨成分中占比11.50%，是石膏雨中主要的固体杂质，来源于烟气携带的粉尘颗粒，对环境和设备有污染和损害作用。

03石膏相关化合物：核心特征成分石膏雨含少量石膏相关化合物，其中CaSO4（石膏主要成分）含量0.03%，CaCO3含量0.72%，MgCO3含量0.38%，这些成分共同构成了石膏雨的特征。石膏雨的行业现状与环境影响01行业现状：湿法脱硫普及下的普遍问题石灰石-石膏湿法脱硫工艺占我国烟气脱硫技术的90%以上，新建及部分原有机组多取消GGH装置，采用“湿烟囱”排放，导致石膏雨现象逐渐凸显，成为燃煤电厂面临的共性环保问题。02环境影响一：对居民生活与电厂生产的干扰石膏雨干燥后形成灰白色泥点，污染居民房顶、衣物，清洗困难，引发投诉；同时污染电厂车辆、建筑窗玻璃及设备表面，影响电厂安全文明生产。03环境影响二：对植被及农作物生长的危害石膏雨覆盖在植被及农作物叶片表面，破坏景观美感，阻碍植物光合作用，干扰其正常生长发育，对周边生态环境造成不利影响。04环境影响三：引发社会矛盾与影响企业形象国内多起电厂因严重石膏雨问题遭遇附近居民强烈不满与抗议，引发环保投诉，甚至出现围堵厂门等事件，影响电厂安全生产秩序及企业社会形象。02石膏雨的危害分析对居民生活与电厂生产的影响影响居民生活环境石膏雨干燥后形成灰白色泥点，落在居民房顶和衣物上难以清洗，严重影响居住环境，易引发居民投诉事件。干扰电厂安全文明生产石膏雨落在电厂汽车、建筑窗玻璃及设备外表面，造成环境污染，影响电厂的安全文明生产形象与管理。破坏植被与农作物生长石膏雨覆盖在植被及农作物叶片表面，阻碍植物光合作用，影响其正常生长，同时破坏周边景观。引发社会稳定问题国内多起电厂石膏雨事件导致附近居民强烈不满与抗议，引发环保投诉甚至围堵厂门，影响电厂安全生产及企业声誉。对植被及农作物生长的危害

破坏叶片结构与功能石膏雨沉降在植被及农作物叶片表面，形成灰白色覆盖层，阻碍叶片对阳光的吸收，干扰光合作用的正常进行，影响植物有机物合成。

抑制植物生长发育石膏雨的酸性成分及石膏颗粒会破坏叶片表皮组织，导致植物蒸腾作用失衡，养分吸收受阻，长期累积会造成植株生长缓慢、长势衰弱。

降低农作物产量与品质叶片功能受损及养分吸收障碍直接导致农作物结实率下降、果实发育不良，同时石膏颗粒残留可能影响农产品外观与食用安全性。

破坏生态景观完整性大面积石膏雨沉降会导致植被枯萎、景观褪色，破坏厂区周边及农业区域的生态平衡与视觉景观，影响生态系统稳定性。对社会稳定及企业形象的影响引发居民投诉与抗议事件石膏雨干燥后形成灰白色泥点，污染居民房顶、衣物，清洗困难，严重影响生活环境，导致居民向环保部门投诉，甚至围堵厂门口，影响电厂安全生产。损害企业社会声誉石膏雨问题被周边居民强烈不满与抗议，媒体曝光后，会严重损害电厂的良好社会形象，降低企业在公众心中的信任度。影响区域社会和谐稳定国内多个电厂因严重石膏雨现象引发环境纠纷，成为影响区域社会和谐稳定的隐患，对地方政府的环境治理工作带来压力。03石膏雨形成的原因分析"石膏"成分的来源与形成机制吸收塔喷淋层喷嘴雾化液滴

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920μm左右，经碰撞后会产生少量直径在15μm左右的雾滴。除雾器对雾滴的拦截效率

雾滴在经过除雾器后，直径不小于22μm的雾滴去除率一般为99.99%，直径15~22μm的液滴去除率为50%，15μm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。除雾器失效与二次携带

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。"雨"成分的形成原因与过程

饱和烟气绝热膨胀冷凝饱和湿烟气在烟囱上升过程中，压力降低导致绝热膨胀，烟气温度下降，形成直径<1μm的细小液滴，这是烟囱内雾滴的主要来源。

烟囱内壁冷凝液二次携带较大水滴因惯性碰撞烟囱壁，与壁上冷凝液结合后，在较高烟气流速（通常>18m/s）或粗糙壁面条件下被重新带入烟气，形成直径100-500μm的液滴。

烟气温度与环境温差影响脱硫后净烟气温度通常在45-55℃，与环境温度差异较大时，烟气扩散能力下降，饱和水汽遇冷迅速凝结为过饱和状态，形成冷凝液沉降至地面。

环境温压条件协同作用环境气温低（如冬季0℃左右）及气压较低时，烟气抬升高度降低，加剧饱和水汽冷凝，导致"雨"成分形成概率显著增加。烟气参数对石膏雨形成的影响

烟气流速过高加剧雾滴夹带当烟气流速高于设计值时，会增强对石膏液滴的携带能力，导致除雾器效果降低甚至失效，引发二次携带现象，使大量石膏浆液被带入烟囱。例如，吸收塔内烟气流速超过设计值（如从3.9m/s升至5m/s）时，“石膏雨”现象会显著加重。

烟气温度过低促进冷凝液形成脱硫后净烟气温度通常在45-55℃，处于湿饱和状态。若温度低于酸露点，会产生大量凝结液，与石膏浆液混合后易被烟气带出。研究显示，净烟气温度提升至70℃以上可有效抑制石膏雨，如浙江省要求冬季烟温达78℃以上。

烟气量偏差导致系统超负荷运行实际运行烟气量与设计值偏差较大时，会造成烟气流速异常。例如，某电厂因入炉煤质发热量低于设计值，导致300MW负荷时烟气流量增加，吸收塔内烟气流速超限，加剧了石膏雨的形成。除雾器性能与石膏雨的关系

除雾器的雾滴拦截效率除雾器对直径不小于22μm的雾滴去除率一般为99.99%，直径15~22μm的液滴去除率为50%，15μm以下的雾滴无法拦截，因此净烟气中会有一定量的石膏浆液是必然的。

烟气流速对除雾效果的影响若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。

除雾器类型的选择平板式除雾器设计流速一般在3.5~4.5m/s左右，屋脊式除雾器设计流速比平板式除雾器高，一般为3.8~7m/s左右，屋脊式除雾器对烟气流速的适应范围更宽些，能有效减少浆液夹带。

除雾器堵塞与失效除雾器出现堵塞或者损坏，比如部分通道被石膏垢堵塞，导致烟气通过其他通道时流速异常，雾滴无法被正常去除，会加剧石膏雨的形成。浆液品质与烟囱设计的影响因素

01石膏浆液密度过高的影响浆液密度太高，石膏晶体生长太快，来不及充分氧化，晶体太小，造成石膏脱水困难，水份偏大，烟气洗涤后携带的石膏颗粒增加，除雾器容易堵塞。

02浆液受污染的危害除尘器效率低，大量灰尘进入浆液，吸收剂品质差，加之密度过高，很容易堵塞除雾器。

03吸收塔浆液pH值的影响为了提高脱硫效率，若将pH值调的太高（如高达7），尤其高硫煤时，浆液中的石灰石浆液浓度高，易在系统表面结垢，造成除雾器堵塞等。

04烟囱形状与内壁平整度的影响等直径直筒形烟囱，凝结水一般会比较顺利地沿烟囱内壁向下流动；锥形烟囱，凝结水在下流过程中易脱离内壁被烟气携带。内壁粗糙，凝结水易飞溅被带出；内壁光滑，凝结水则会沿内壁向下顺利流出。

05烟囱出口直径与烟气流速的影响烟囱出口直径会影响烟气流速，出口烟气流速过高，烟气对液滴的携带量会大大增加。综合国内规程及欧美标准，烟囱筒内流速一般按18～20m/s取值，考虑实际运行中煤质变化，流速宜取下限值。环境因素对石膏雨形成的作用环境气温的影响环境气温低时，脱硫后约50℃的净烟气与环境温差增大，烟气中饱和水汽更易遇冷冷凝形成液滴，导致石膏雨现象加剧，冬季尤为明显。环境气压的影响较低的环境气压会降低烟气的抬升和扩散能力，使含有石膏浆液雾滴的湿烟气难以快速扩散，增加液滴在局部区域沉降形成石膏雨的概率。烟温与环境温差的作用烟气排放温度与环境温度相差越大，越容易导致烟气中的饱和态水凝结。当脱硫后净烟气温度在45-55℃，与低温环境接触时，冷凝液滴形成与沉降速率显著提高。04脱硫系统设计阶段的预防措施合理选择吸收塔烟气流速

设计流速范围建议吸收塔设计烟气流速一般宜控制在3.5-4.1m/s，除雾器设计流速可稍高于吸收塔流速，但需综合考虑系统稳定性与除雾效率。

流速过高的危害烟气流速过高会增加烟气携带浆液液滴量，加重除雾器负荷，易引发二次携带现象，导致石膏雨。例如某电厂吸收塔内烟气流速达5m/s，远超设计值3.9m/s，石膏雨现象严重。

设计裕量考量设计时应预留足够裕量，考虑机组运行后系统漏风率增加、煤耗上升等因素导致的烟气流速提高。对于无增压风机、无GGH、无旁路的“三无”脱硫装置，塔内烟气流速宜低于3.8m/s。优化液气比设计参数

液气比的定义与作用液气比（L/G）是单位时间内吸收塔循环浆液量与出口烟气的体积比，是保证SO₂、SO₃及烟尘有效吸收的关键指标，需在脱硫效率与减少液滴夹带间平衡。

推荐液气比取值范围吸收塔液气比宜控制在13-18L/m³，在保证脱硫效率的前提下，应采用较小液气比，以降低烟气中液滴夹带量，减轻除雾器负荷。

液气比过高的负面影响液气比过高会使烟气中液滴夹带量增多，导致除雾器负荷增大，未被拦截的细小雾滴（尤其是15μm以下）随烟气排出，加剧石膏雨形成风险。

动态调整与煤质适配运行中需根据锅炉负荷及煤质变化动态调整液气比，避免超出设计值。例如，当煤质硫份在设计范围内时，液气比应控制在设计值（如1/10.79）以内，防止因浆液量过大引发带浆问题。除雾器类型选择与冲洗系统设计

主流除雾器类型及性能对比平板式除雾器设计流速一般在3.5～4.5m/s，对烟气流速变化较敏感；屋脊式除雾器设计流速范围更宽，为3.8～7m/s，通过增大流通面积降低局部流速，减少浆液夹带，结构稳定性和耐温性更优，适用于“三无”脱硫装置。

除雾器选型关键参数除雾效率方面，99.99%的22μm以上雾滴、50%的15-22μm雾滴可被有效去除，15μm以下雾滴难以拦截。选型需结合烟气流速、液气比（宜13-18L/m³）及脱硫系统可靠性要求，优先选择屋脊式以提升运行安全性。

冲洗系统设计核心要素设计需明确冲洗面、压力（宜0.18-0.22MPa）、强度、喷嘴角度、频率及水质。喷嘴入口压力过高会增加小粒径雾滴比例，应精确计算管道阻力确定循环泵扬程；冲洗方式推荐“一级底、一级顶、二级底”，并优化程序避免瞬间压力冲击。

冲洗程序优化与设备保护将工频泵改为变频泵实现压力自动跟踪，优化冲洗逻辑为“后阀开到位再关前阀”，减少管道振动和PVC管件损坏风险。某电厂通过程序优化，解决了冲洗支管断开问题，提升冲洗效果和系统稳定性。湿烟囱内筒型式与流速控制湿烟囱内筒的结构特性要求湿烟囱内筒形线及内衬表面应尽可能平滑，以有效收集烟气带入的较大液滴并防止内壁冷凝液被二次携带。内筒材质需考虑防腐及表面粗糙度对液滴夹带的影响。烟囱内筒流速的设计标准综合国内规程及欧美标准，烟囱筒内烟气流速一般按18～20m/s取值，实际运行中宜考虑煤质变化取下限值，以降低冷凝液被高速烟气带出的风险。内筒变径与烟气流速优化通过在烟囱特定高度（如202m处）设置变径，可调整出口烟气流速。例如某工程采用直径7.4m内筒，在BRL工况下流速达18.32m/s，兼顾排放扩散与液滴携带控制。内壁粗糙度与临界流速关系烟囱内筒内衬表面的粗糙度直接影响酸液液膜撕裂的临界流速，粗糙壁面会增加液滴二次携带量，因此需选择光滑内衬材料并严格控制施工质量。05运行阶段的预防与控制措施烟气系统优化调整策略

控制合理烟气流速吸收塔设计烟气流速宜控制在3.5-4.1m/s，除雾器处流速稍高但需避免超过设计值，防止二次携带。对于无GGH等"三无"脱硫装置，塔内烟气流速宜低于3.8m/s并留有裕量。

优化净烟气温度管理通过引入烟气再加热技术（如MGGH）将烟温提升至78℃以上（冬季）或75℃以上（其他季节），增强烟气扩散能力，抑制冷凝液滴形成。

合理控制液气比在保证脱硫效率前提下，吸收塔液气比宜控制在13-18L/m³，避免过高导致烟气中液滴夹带量增多，增加除雾器负荷。

优化湿烟囱设计参数烟囱内筒宜采用平滑内表面设计，排烟流速按18-20m/s下限取值，设置变径结构，有效收集并减少冷凝液二次携带。除雾器的维护与升级方案

定期检查与清洗维护定期对除雾器进行检查，清除堵塞物，确保其正常运行。冲洗水压力应控制在0.18-0.22MPa之间，采用优化的冲洗程序，如先开后关，避免瞬间压力冲击损坏管道。

除雾器类型优化选择屋脊式除雾器对烟气流速的适应范围更宽（3.8-7m/s），结构稳定性和耐温性优于平板式，能有效减少浆液夹带，建议在“三无”脱硫装置中优先选用。

冲洗系统设计与优化设计时需考虑冲洗面选择、冲洗水压力、强度、喷嘴角度、频率及水质。建议冲洗距离控制在45-55cm，使用空芯锥喷嘴，并将工频泵改为变频泵以实现压力自动跟踪。

堵塞预警与及时处理通过查看净烟道疏水管水量及颜色变化，结合DCS远程压力监测除雾器差压，若水量异常增大且带浆液颜色、差压上升，需加强冲洗；发现冲洗门内漏或卡涩应立即修复。浆液品质的控制与改善

控制石膏浆液密度在合理范围浆液密度宜控制在1.15Kg/L以内，对应的浆液含固量为20%。过高的密度会使浆液流动性变差，石膏晶体细小，脱水困难，增加烟气夹带风险，导致除雾器堵塞和石膏雨。优化吸收塔浆液pH值正常运行时，浆液pH值应控制在5~6范围内。pH值过高虽能提高脱硫效率，但会使浆液中石灰石浓度过高，易在系统表面结垢，造成除雾器堵塞等问题，间接加剧石膏雨形成。减少浆液中的杂质含量确保除尘器效率，减少烟尘进入浆液；选用高品质吸收剂，降低杂质引入。浆液中杂质过多会改变其物理化学性质，使其更容易产生小液滴被烟气携带，增加石膏雨的固体颗粒物含量。保证喷嘴雾化效果与喷淋设计精确计算浆液循环泵至喷嘴入口处的管道及管件沿程阻力，确定准确的循环泵扬程。避免喷嘴入口压力过高导致喷出浆液中小粒径比例增多，从而有效减少烟气夹带的细小雾滴，预防石膏雨。运行参数监控与调整方法

烟气流速优化控制吸收塔设计烟气流速宜控制在3.5-4.1m/s，除雾器处流速应避免超过设计值，以防二次携带。对于“三无”脱硫装置，塔内烟气流速宜低于3.8m/s并留有裕量。

除雾器压差与冲洗管理实时监控除雾器进出口压差，发现异常升高及时加强冲洗。冲洗水压力控制在0.18-0.22MPa，采用“先开后关”的程序优化，避免瞬间压力冲击损坏管道。

浆液品质关键参数控制维持浆液密度在1.15Kg/L以内（含固量约20%），pH值控制在5-6范围。避免密度过高导致石膏晶体细小、脱水困难，防止pH值过高引发结垢堵塞。

净烟气温度动态调节根据环境温度调整净烟气排放温度，参考浙江省标准，冬季烟温宜达78℃以上。可通过MGGH技术将烟温提升至80℃，增强烟气扩散能力，抑制冷凝液滴形成。06石膏雨治理技术应用烟气再加热技术（GGH/MGGH）

GGH技术原理与应用利用原烟气热量加热净烟气，可提升烟温至80℃以上以抑制石膏雨。存在2%~3%的烟气泄漏问题，可能导致脱硫效率受影响，且易发生腐蚀和堵塞。

MGGH技术优势与工程实践改良型烟气换热器，工程实践证实可将烟温提升至80℃有效控制石膏雨，相比传统GGH减少泄漏和堵塞风险，在多地技术研讨会形成治理共识。

蒸汽加热系统特点采用4-10bar蒸汽作为加热介质，蒸汽温度约200℃，系统简单、投资较低，但运行成本较高，需消耗一定抽汽，适用于特定工况的烟温提升需求。

电涡流烟气加热技术热转换效率大于96%，可将50℃净烟气加热至80-100℃，具有加热均匀、调控灵活、设备表面常温等特点，后期维护费用低，是高效节能环保的治理方案。湿式电除尘器协同脱除技术

技术脱除原理湿式电除尘器利用高压电场使烟气中的粉尘及液滴荷电，荷电粒子在电场力作用下向集尘极移动并被捕获，通过水膜或冲洗方式清除，实现对PM2.5及石膏浆液微滴的协同脱除。

核心脱除性能工程实践证实，该技术对直径小于15μm的石膏浆液雾滴及PM2.5具有高效脱除能力，可将净烟气中雾滴含量控制在50mg/Nm³以下，显著降低石膏雨形成风险。

与除雾器协同作用作为除雾器后的深度净化设备，湿式电除尘器可进一步拦截除雾器未能去除的微小液滴和颗粒物，弥补传统除雾技术对亚微米级颗粒脱除效率不足的缺陷，形成梯级净化屏障。

技术应用优势该技术适用于高湿、高尘烟气环境，运行稳定且维护便利，在燃煤电厂石膏雨治理中，与MGGH烟气再加热技术配合使用，可实现污染物协同控制与烟羽消白双重效果。电涡流烟气加热系统应用技术原理与核心优势电涡流烟气加热系统基于电磁感应原理，通过高频电流在线圈产生交变磁场，使金属加热体内分子碰撞生热，直接提升烟气温度。其热转换效率大于96%，较传统电阻加热节电40%-75%，预热时间缩短1/3，且设备表面温度低至常温，运行安全性高。关键技术参数与性能指标系统可将脱硫后50℃左右的净烟气加热至80-100℃，甚至达500℃以上，满足不同工况需求。采用环形电缆结构，电缆可耐500℃以上高温，使用寿命超10年，后期基本无维护费用。支持单机或多机并联运行，适应不同烟道面积和烟气温度区划