濕法煙氣脫硫去掉GGH對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響分析及解決對(duì)策

崔向麗 羅 娜 劉光輝

1、3.山東電力設(shè)備制造有限公司 山東 濟(jì)南 250022

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1 煙氣脫硫GGH運(yùn)行現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)帶煙氣再熱器GGH的脫硫機(jī)組絕大部分都存在GGH嚴(yán)重堵塞情況，GGH在運(yùn)行過程中阻力逐漸增大，造成脫硫機(jī)組運(yùn)行能耗越來越大。

由于原煙氣溫度在GGH中由130~160℃左右降低到酸露點(diǎn)以下的80℃左右，因此在GGH的降溫側(cè)會(huì)產(chǎn)生大量的粘稠的酸液。這些酸液不但對(duì)GGH的換熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用，而且會(huì)粘附大量煙氣中的飛灰。另外，穿過除霧器的微小漿液液滴在換熱元件的表面上蒸發(fā)之后，也會(huì)形成固體的結(jié)垢物。結(jié)垢造成凈煙氣不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的排放溫度，使GGH換熱效率降低，并對(duì)下游設(shè)施造成腐蝕。GGH換熱面結(jié)垢后，污垢的導(dǎo)熱系數(shù)比換熱元件小，熱阻增大。隨著結(jié)垢厚度的增加，傳熱熱阻增大，在原煙氣側(cè)高溫原煙氣熱量不能被GGH換熱元件有效吸收，換熱元件蓄存熱量達(dá)不到設(shè)計(jì)值。換熱元件回轉(zhuǎn)到凈煙氣側(cè)，GGH換熱元件本身沒有儲(chǔ)存到充足熱量，又由于結(jié)垢而不能釋放出來被凈煙氣吸收，因此凈煙氣的溫升達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。結(jié)垢越嚴(yán)重?fù)Q熱效率就越差，凈煙氣的溫升就越小，凈煙氣對(duì)外排放溫度就越低，對(duì)后續(xù)的設(shè)備腐蝕越來越嚴(yán)重。

GGH結(jié)垢會(huì)造成吸收塔耗水量增加。由于結(jié)垢GGH換熱元件與高溫原煙氣不能有效進(jìn)行熱交換，經(jīng)過GGH的原煙氣未得到有效降溫，進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度超過設(shè)計(jì)值。進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度越高，從吸收塔蒸發(fā)而帶走的水量就越多。

GGH結(jié)垢引起增壓風(fēng)機(jī)能耗增加，結(jié)垢特別嚴(yán)重后，煙氣通流面積減小使煙氣流速增加，風(fēng)機(jī)壓力升高。當(dāng)GGH壓降使風(fēng)機(jī)出口壓力處于風(fēng)機(jī)失速區(qū)，風(fēng)機(jī)嚴(yán)重脫離運(yùn)行工況，造成風(fēng)機(jī)喘振。最后導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)過載跳閘或旁路擋板門自行打開，脫硫系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

GGH的原煙氣側(cè)向凈煙氣側(cè)的泄漏會(huì)降低系統(tǒng)的脫硫效率，回轉(zhuǎn)式GGH的原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)之間的泄漏可以達(dá)到1%，有的甚至更高，并且隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，泄漏率會(huì)逐漸增大。泄漏率對(duì)于整個(gè)脫硫系統(tǒng)效率有很大的負(fù)面影響，消耗不必要的動(dòng)力。

2 去掉GGH后對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響分析

脫硫系統(tǒng)去掉GGH后，系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)工作量及大修費(fèi)用大大降低。脫硫系統(tǒng)中無論投資或占地，GGH都占有很高的比例，GGH本身是個(gè)龐大的系統(tǒng)，又帶有許多附屬設(shè)備，如低泄漏風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)、吹灰器、高壓水泵等附屬設(shè)備，若其中一個(gè)發(fā)生故障都會(huì)使GGH系統(tǒng)停運(yùn)，最終導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)停運(yùn)。

風(fēng)機(jī)是電廠的電老虎。脫硫系統(tǒng)也不例外，增壓風(fēng)機(jī)是整個(gè)脫硫系統(tǒng)中單臺(tái)用電負(fù)荷最大的設(shè)備。增壓風(fēng)機(jī)的壓頭主要由吸收塔壓降、GGH壓降及煙道壓降組成，GGH的壓降占到整個(gè)增壓風(fēng)機(jī)壓降的1/3以上。因此去掉GGH后，增壓風(fēng)機(jī)的壓頭及電耗能降低1/3左右。同時(shí)因GGH的附屬設(shè)備都將一起拆除掉，這些附屬設(shè)備都將不再耗電。

對(duì)于發(fā)電企業(yè)來講，機(jī)組每停1s都會(huì)給電廠帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失，因此提高發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行可靠性及可用率是電廠努力追求的目標(biāo)。系統(tǒng)中設(shè)備數(shù)量越多，組成的整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及可用率越低，GGH系統(tǒng)中光控制點(diǎn)數(shù)就約80多點(diǎn)，若去掉GGH，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及可用率將有很大的提高。

脫硫系統(tǒng)原煙氣溫度一般在130～160℃左右，煙氣經(jīng)GGH降溫側(cè)降溫后，溫度至80℃左右進(jìn)入吸收塔，在吸收塔進(jìn)行反應(yīng)后，出口煙氣溫度大約在50℃左右。若去掉GGH，130～160℃左右的煙氣直接進(jìn)入吸收塔，經(jīng)噴淋降溫后煙氣溫度大約在50℃左右離開吸收塔，溫降達(dá)到80～110℃左右。吸收塔內(nèi)煙氣溫度的降低都是通過噴淋降溫水的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的，因此去掉GGH后，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的水耗將增加約50%。

煙氣的體積與煙氣的K氏溫度成正比關(guān)系，脫硫系統(tǒng)原煙氣溫度一般在130～160℃左右，煙氣經(jīng)GGH降溫側(cè)降溫后，溫度至80℃左右進(jìn)入吸收塔，吸收塔流速保持一個(gè)最佳設(shè)計(jì)流速。在去掉GGH后，原煙氣直接進(jìn)入吸收塔，此時(shí)吸收塔入口及塔內(nèi)煙氣流速將會(huì)大幅增加，偏離了原來的設(shè)計(jì)工況，甚至影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

煙氣經(jīng)脫硫后雖然SO2被大量吸收，但SO3只有少部分被吸收，而且煙氣溫度降低，濕度增大，在取消GGH的情況下，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在50℃左右，低于酸露點(diǎn)，含水量約為100 mg/m3，煙囪筒壁會(huì)結(jié)露形成酸液，給煙囪的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的腐蝕危害。

3 建議及對(duì)策

通過對(duì)脫硫系統(tǒng)GGH運(yùn)行現(xiàn)狀及取消GGH后對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響分析，提出以下建議及對(duì)策：

吸收塔是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的核心，在去掉GGH后，為了保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)脫硫效率，使進(jìn)入吸收塔煙氣溫度維持原設(shè)計(jì)溫度或稍高于原設(shè)計(jì)溫度，在吸收塔入口處加裝低溫省煤系統(tǒng)。低溫省煤系統(tǒng)是利用鍋爐排煙溫差熱能加熱汽輪機(jī)的冷凝水，達(dá)到降低鍋爐煤耗的裝置。加裝低溫省煤系統(tǒng)后，不僅解決了去掉GGH后煙氣對(duì)脫硫系統(tǒng)的不利影響，而且降低排煙溫度、提高鍋爐效率，減少發(fā)電煤耗，排煙溫度每降低10℃，可節(jié)省標(biāo)煤1 g左右；同時(shí)煙氣經(jīng)降溫后進(jìn)入吸收塔大幅減少脫硫系統(tǒng)水耗，以220 MW機(jī)組脫硫?yàn)槔?，年?jié)標(biāo)煤約5000噸，年節(jié)水量約15萬噸，將給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。低溫省煤系統(tǒng)壓降一般在500~600 Pa，遠(yuǎn)低于GGH的壓降1000 Pa，因此加裝低溫省煤系統(tǒng)后無需對(duì)脫硫系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行改造。

電廠煙囪高度達(dá)200多米，脫硫系統(tǒng)去掉GGH后濕煙氣進(jìn)入煙囪，給煙囪造成嚴(yán)重的腐蝕，給煙囪的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。鑒于此，必須對(duì)煙囪進(jìn)行防腐。煙囪防腐方式不同會(huì)對(duì)煙囪的運(yùn)行產(chǎn)生不同的結(jié)果，由于煙氣狀態(tài)不穩(wěn)定，干煙氣與濕煙氣交替進(jìn)入煙囪 （在FGD正常運(yùn)行時(shí)為低溫濕煙氣，F(xiàn)GD停運(yùn)時(shí)為高溫干煙氣），對(duì)于防腐材料提出非常高的要求，目前采用的煙囪防腐材料從性能按先后順序排列：鑷基合金、鈦合金、泡沫玻璃磚、耐酸膠泥、防腐涂料。由于合金材料價(jià)格昂貴，很少有電廠采用；泡沫玻璃磚、玻璃鋼、耐酸膠泥、防腐涂料等材料由于投資較小而廣泛應(yīng)用，但在運(yùn)行半年到一年后檢查發(fā)現(xiàn)都有不同程度的脫落、開裂，對(duì)電廠的安全運(yùn)行帶來隱患。

考慮到目前國(guó)內(nèi)煙囪防腐出現(xiàn)的問題，建議考慮增設(shè)濕煙囪（為了便于區(qū)分，將原機(jī)組煙囪叫“煙囪”，增設(shè)的濕煙囪叫“濕煙囪”）。增設(shè)濕煙囪后，原來的煙囪就無需再進(jìn)行防腐。濕煙囪是指只經(jīng)脫硫后煙氣排放的煙囪，因其只走濕煙氣而被命名為濕煙囪。正常情況下，煙氣經(jīng)吸收塔脫硫后進(jìn)入濕煙囪排放；當(dāng)脫硫系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，脫硫煙氣旁路門打開，煙氣經(jīng)原煙囪排放。濕煙囪因只經(jīng)過濕煙氣，而濕煙氣狀態(tài)又單一、穩(wěn)定，防腐方案的確定比較容易，同時(shí)在濕煙囪安裝施工期間，F(xiàn)GD正常運(yùn)行（濕煙囪建造好后濕煙氣直接切換進(jìn)入濕煙囪），無需停爐，不會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行發(fā)電。以2X300 MW機(jī)組煙氣脫硫工程為例，進(jìn)行煙囪防腐（泡沫玻璃磚）與增設(shè)濕煙囪對(duì)比，見表1。

表1 煙囪防腐與增設(shè)濕煙囪對(duì)比表：

4 結(jié)語

本文針對(duì)煙氣脫硫GGH運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，從運(yùn)行、維護(hù)等方面分析了去掉GGH后對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響，提出在吸收塔前加裝低溫省煤器，即解決了去掉GGH后高溫?zé)煔鈱?duì)脫硫系統(tǒng)的不利影響，又降低鍋爐排煙溫度、提高鍋爐效率。去掉GGH后在煙囪需要防腐或加裝濕煙囪，綜合投資、壽命、機(jī)組停爐時(shí)間等因數(shù)，建議增設(shè)濕煙囪。

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