板式冷却器国内大部分电的湿法脱硫装置均设

　　2008.No.8 月刊 41 电锅炉脱硫工艺中，设置烟气换热器的目的主要 都是为了利用原烟气的热量加热净烟气，提高排烟温 度，从而提高烟气抬升高度，增大污染物扩散范围，降 低落地浓度，从而一定程度上起到减小对周围大气环境 质量的不良影响。提高烟气温度，不但可以部分消除白 烟现象，也可以在一定程度上减轻烟道和烟囱遭受低温 湿烟气的腐蚀。 漳州后石电（６６００ＭＷ）为我国家取消 ＧＧＨ，采用湿烟囱排放的大型火力发电。其脱硫装置 为日本富士化学提供的海水脱硫装置，烟气在吸收塔经 海水洗涤脱硫后，经除雾器除掉部分水分，通过２４０ｍ 高的湿烟囱排放。 ３电ＦＧＤ装置取消烟气换热器的利弊分析 ３．１对烟气抬升高度及周围大气环境质量的影响 烟气脱硫工艺中，脱硫后的湿烟气不经再加热而 直接排放，有可能会带来以下环境问题：烟气抬升高度 降低导致污染物落地浓度增大，出现白烟和凝结水。 ３．１．１“白烟”问题 湿烟气在传输过程中会发生水汽凝结，从而造成所 取消烟气换热器的可行性 刘兴和，夏玉芳 （广东红海湾发电有限，广东汕尾５１６６００） 摘要：介绍了烟气脱硫工程中烟气换热器的设置 情况，对是否设置ＧＧＨ的利弊进行了详细的分 析，提出了取消ＧＧＨ的可行性。 关键词：烟气换热器（ＧＧＨ）；脱硫；排烟温度 １烟囱出口排烟温度的选择 ＦＧＤ装置是否需设烟气换热器（ＧＧＨ），主要决定 于排烟温度。排烟温度如何确定，不管从环保角度，还 是烟囱结构设计方面考虑，我国目前还无标准规定。日 本在有关的条例中规定烟囱出口的排烟温度不小于某个 数值，德国原本也有对排烟温度的限制指标，加入欧盟 后，德国已取消这一规定。近年来，国内引进国外技术 和设备建设的湿法脱硫装置，多数亦装设了烟气换热 器，采用湿法脱硫工艺换热器后的排烟温度８２，烟 囱出口的排烟温度约７２；采用海水脱硫换热器后的 排烟温度７０，烟囱出口的排烟温度约６２。 ２国内外烟气换热器的设置情况 据了解，在日本，由于法令限制，大多数火电烟 气脱硫装置均设置了烟气换热器，而美国及西欧的一些 国家有不少电脱硫装置不设烟气换热器，并且此种情 况越来越多。未设置烟气换热器的ＦＧＤ装置，吸收塔 出口的低温湿烟气由除雾器去除液滴后直接经电冷却 塔中心排放，或经吸收塔顶部设置的湿烟囱排放，或通 过常规的烟囱排放。 国内大部分电的湿法脱硫装置均设置了ＧＧＨ， 如重庆珞璜电、广州瑞明电、珠江电、台山电 等，但经过一段时间运行情况来看，设置ＧＧＨ对整个 脱硫系统运行造成了一定的影响；国内外业界对是否设 置ＧＧＨ也是说法不一。 2008.No.8 月刊 42 谓“白烟”问题。一般认为： （１）白烟长度随风速的增大而增长； （２）白烟长度随环境温度的升高而缩短； （３）白烟长度对环境湿度的变化比较敏感，当环 境湿度增大时，白烟长度也增长且增幅较大。 （４）白烟长度对烟气温度的变化也相当敏感，当 烟气的排放温度升高（饱和状态下）时，白烟长度增长，板式冷却器 且增长幅度很大。 在环境因素一定的情况下，如果要消除白烟， 的办法是对烟气加热。烟气温度越高，其携带的水汽量 也越大，随着温度的升高，烟气的相对湿度不断降低， 直至达到不饱和状态，白烟才有可能被消除。 ３．１．２凝结水 凝结水量除取决于环境和烟气条件外，还与过饱 和度有关。过饱和度增大，会减少凝结水量。夏季环境 温度升高，板式冷却器也会减少凝结水量。凝结水中只有那些较大 的液滴才会形成雨水降落到地面，大部分较小的液滴会 形成大液滴，终会重新蒸发。火电烟羽、水汽凝结 形成雾的几率很小，形成降水（或冰）的量也不大，一 般不会对当地气候造成影响。 ３．２不设置ＧＧＨ的优点 （１）降低ＦＧＤ造价。就目前已经投运和开始建设 的６０万机组而言，一台ＧＧＨ连同钢支架及防腐的造价 约占整个ＦＧＤ投资的１５％左右。由于机组的热效率越 来越高，出口烟气温度有不断下降的趋势。如果为了保 持出口烟温，就必须增大ＧＧＨ换热面积，从而导致ＧＧＨ 造价的攀升。据了解，在ＧＧＨ出口烟温相同的条件下， 入口烟温每降低１，ＧＧＨ造价升高约１００万左右。 （２）减少ＦＧＤ系统阻力。ＧＧＨ的接入、接出口 烟道受布置的限制，一般有９０的弯头，加上设备本身 的阻力，装设ＧＧＨ系统的阻力将占整个ＦＧＤ系统压降 的一半左右。如果ＧＧＨ结垢严重的话，阻力还会增大。 为了改善烟道的流畅，往往需要在弯头处设置导流片， 但是ＧＧＨ出口是腐蚀比较严重的部位，该处的导流片 通常需要采用价格昂贵的镍基合金制作，增加了投资。 （３）避免腐蚀问题。由于ＧＧＨ的工况较为恶劣， 既有干烟气又有湿烟气，既有高温烟气又有低温烟气， 即使采取了衬鳞片的防腐措施，腐蚀现象仍较为普遍。 （４）简化系统。ＧＧＨ需设置压缩空气或蒸汽吹灰， 每班都要进行，当ＧＧＨ压差增大到某一数值时，还需 要高压水冲洗，停运时也要用大流量的低压水进行冲 （５）避免“漏风”现象产生，提高脱硫率。由于在ＧＧＨ里，原烟气压力高于净烟气压力，因此会有少 量的未经处理的原烟气直接进入到净烟气中去，因此将 直接降低脱硫效率。即使采用了低泄漏密封风机等一系 列措施，ＧＧＨ投运时泄漏率也只能保证在１％左右，随 着设备的老化，漏风率也会增大。若取消ＧＧＨ，在其 他系统未作任何变动的情况下，至少可以提高１％的脱 硫率，真正可以做到减少污染物的排放。 （６）减少占地。从国内外在建或已建的电来看， 为了满足烟气换热效率的要求，ＧＧＨ的进出口截面设 计一般为扁口型，高位布置，进出口一般都需要一个 ９０弯头，因此要求的空间也很大，这就意味着需要更 多的占地。从其它工程经验来看，两台机组有ＧＧＨ方 案比没有ＧＧＨ方案占地一般约增加１５００ｍ 综上所述，取消ＧＧＨ，不但可以减少投资，还可以降低运行费用，减少占地，所以取消ＧＧＨ的ＦＧＤ布 置方式受到广泛的关注，但取消ＧＧＨ后，低温湿烟气 对烟囱的腐蚀、工艺水耗增加等问题不容忽视。 ４取消ＧＧＨ对工艺系统的影响 ４．１加重烟囱腐蚀 在不设ＧＧＨ时，排入烟囱的烟气为吸收塔出口的 饱和或过饱和净烟气。其ＳＯ 浓度很低，但含有大量的水蒸气和少量的ＳＯ 气体。此时，烟囱内烟气的温度仍处在酸露点以下，会对烟囱内壁产生腐蚀作用，并且腐 蚀速率随硫酸浓度和烟囱壁温的变化而变化。 （１）当烟囱壁温达到酸露点时，硫酸开始在烟囱 内壁凝结，产生腐蚀，但此时凝结酸量尚少，浓度也高， 故腐蚀速度较低。 （２）烟囱壁温继续降低，凝结酸液量进一步增多， 浓度却降低，进入稀硫酸的强腐蚀区，腐蚀速率达到 （３）烟囱壁温进一步降低，凝结水量增加，硫酸浓度降到弱腐蚀区，同时，腐蚀速度随壁温降低而减小。 （４）烟囱壁温达到水露点时，壁温凝结膜与烟气 中ＳＯ 溶液，烟气中残存的ＨＣｌ／ＨＦ也节能环保技术 节能环保技术 2008.No.8 月刊 43 会溶于水膜中，对金属和非金属均会产生强烈腐蚀，故 随着壁温降低腐蚀重新加剧。 因此，在不设ＧＧＨ时，烟囱内烟气温度较低，烟 囱内将会出现上述为不利的第（４）类腐蚀情况。需 要提高烟囱及尾部烟道的防腐等级，增加投资。现阶段 烟囱内筒可采用的防腐措施主要有： （１）内衬镍基合金、钛复合板等。 （２）内衬耐酸砖，耐酸胶泥，防腐涂料，宾高德 玻璃砖等。 ４．２增加事故喷水减温系统 避免在ＦＧＤ系统故障解列时，高温烟气对吸收塔 内部防腐衬胶的损坏，需要在吸收塔入口前设置事故喷 水减温，降低烟气温度。本工程设计从工艺水箱引一路 工艺水至吸收塔烟气进出口进行事故喷水减温。 ４．３水耗较大 由于进入吸收塔的烟气温度较高，因此也会蒸发 掉更多的水成为水汽；由本工程脱硫系统物料平衡计算 可知，若取消ＧＧＨ，工艺水耗量将有所增加。 ５烟囱凝结水的收集与回用 由于烟气中水汽在烟温较低处凝结成水珠，附着 在烟囱内壁从上往下流动，在流动的过程，水珠不断吸 收烟气中的酸性气体成为酸露，并在重力作用下积聚在 烟囱底部。取消ＧＧＨ后，由于排烟温度较低，并且烟 气中含水量较大，凝结水量也较大，因此可回用部分烟 囱凝结水于脱硫装置。 烟气凝结水在烟囱底部被导流板截住后顺着导流 板至水平烟道（钢内筒外），在水平烟道与导流板的接 口可设置成有凹槽与疏水管道连接，并通过疏水管道排 放到脱硫岛吸收塔区地坑，可供脱硫系统回用。 为避免腐蚀，疏水管道可采用钢塑管道／ＦＲＰ管道 或碳钢衬胶管，自流或用泵输送至脱硫岛吸收塔区地坑。 也可以在烟囱周围设置一个集水坑，即烟囱地坑， 收集烟囱的凝结水后用泵直接输送至烟囱后脱硫岛回 用。此部分水可直接用于吸收塔补充水，也可以用于烟 气冷却用水。 ６技术经济比较 ６．１工程投资费用比较 （１）烟气换热器主、辅设备及其配套设施费用。回 转式烟气换热器约１８００万元（单台ＦＧＤ装置）。 （２）增压风机设备费用。板式冷却器不设烟气换热器，烟气 系统阻力可降低１０００～１５００Ｐａ，增压风机设备费用约 降低１００万元。 （３）烟囱防腐费用。因为不设置烟气换热器，烟 囱需要增加防腐，费用约增加９００万元。 从一次性建设投资来看，取消ＧＧＨ明显会降低整 个ＦＧＤ系统的总造价。 ６．２ＦＧＤ装置运行费用分析 ６．２．１电耗 ＦＧＤ装置不设烟气换热器，烟气系统阻力可降低 １０００～１５００Ｐａ左右，每台机组增压风机轴功率降低约 １０３０ｋＷ，一台换热器本体及其辅助设备电耗（含吹扫 用空压机）约为２５０ｋＷ，一台６６０ＭＷ机组ＦＧＤ装置 总电耗降低１２８０ｋＷ。按年运行５５００ｈ计算，全年可节 省运行费２３９．３６万元。 ６．２．２水耗 ＦＧＤ装置不设烟气换热器，高温的原烟气直接进 入吸收塔，一个吸收塔的蒸发水量约增加２５ｔ／ｈ（考虑 到回收的烟囱凝结水为１０ｔ／ｈ）。单台机组全年因工艺 水量而增加运行费约２６．１３万元。 ６．２．３年运行费 取消烟气换热器，仅考虑电费和水费，单台ＦＧＤ 装置每年可节省运行费２６５．４９万元。烟气换热器的受 热面及壳体长期与低温湿烟气接触，腐蚀较为严重。尤 其是管式换热器，受热面运行３～５年以后，一般均需 陆续更换，设备维护工作量及其费用也将会大大增加。 从ＦＧＤ系统投入商业运行后的运行费用来看，不设置 ＧＧＨ比设置ＧＧＨ会有明显的降低，另外也会减少检修 维护工作。 ７结论 是否设置ＧＧＨ，对ＦＧＤ工艺流程的影响并不大。 若取消ＧＧＨ，可以大幅度降低脱硫系统投资费用，但 需增加一定的烟囱防腐费用。 从环保角度而言，设置ＧＧＨ，按照《火电大气 污染物排放标准ＧＢ１３２２３－２００３》，可以提高烟气抬升 高度，增大污染物扩散范围，降低污染物落地浓度。
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