火電廠石灰石/石膏法濕法煙氣脫硫中取消GGH問題探討

蔡明貴 敖奇碩

1 前言

全國火電廠已投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組容量占全國燃煤機(jī)組容量的66%，其中90%左右采用石灰石/石灰一石膏濕法煙氣脫硫工藝。其中GGH 是濕法脫硫裝置的重要組成部分，其性能及運(yùn)行的好壞直接影響整個脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國家在發(fā)電量上對脫硫機(jī)組出臺了一些優(yōu)惠政策，在上網(wǎng)電價上也對脫硫機(jī)組提供一定的電價補(bǔ)貼，加強(qiáng)脫硫電價管理，開展脫硫設(shè)施投運(yùn)率和脫硫效率考核，對考核達(dá)不到相關(guān)要求的進(jìn)行相應(yīng)的罰款。

在國家脫硫產(chǎn)業(yè)化政策的鼓舞下，針對采用石灰石/石灰一石膏濕法煙氣脫硫工藝，圍繞如何提高脫硫性能和節(jié)能降耗，如何提高脫硫設(shè)施投運(yùn)率進(jìn)行了創(chuàng)新研究，針對煙氣石灰石/石灰一石膏濕法煙氣脫硫工藝是否要進(jìn)行煙氣升溫（即煙氣脫硫是否需加裝煙氣換熱器）的問題，如何根據(jù)電廠的實際情況來決定是否需要安裝GGH？如何合理使用來之不易的環(huán)保投資？這是國家主管部門與業(yè)主都十分關(guān)注的問題。

2 石灰石/石膏法濕法煙氣脫硫工作原理

從鍋爐排出的含塵煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入煙氣換熱器，與從吸收塔排出的低溫?zé)煔鈸Q熱降溫后進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過均流孔板上行，與多層霧化噴淋下來的洗滌液進(jìn)行充分混合，傳質(zhì)換熱，煙氣降溫的同時，二氧化硫被吸收液洗滌吸收。含有細(xì)液滴水氣的煙氣經(jīng)過水幕式噴淋洗滌液時，煙氣中的細(xì)小液滴被較大液滴吸收分離，再經(jīng)過上部多層脫水除霧裝置進(jìn)一步除霧后經(jīng)管道排出吸收塔外，進(jìn)入煙氣換熱器，與進(jìn)口高溫?zé)煔鈸Q熱升溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪高空排放。洗滌液吸收煙氣中的二氧化硫后落入吸收塔下部的氧化池，二氧化硫與石灰反應(yīng)生成亞硫酸鈣，被均布在池底的氧化裝置送入的空氣進(jìn)一步氧化成穩(wěn)定的硫酸鈣。氧化池中部分混合溶液被抽吸送入一級水力旋流器，經(jīng)旋流濃縮后送入真空帶式壓濾機(jī)，進(jìn)一步濾出水分，制成工業(yè)石膏（CaSO4·2H2O）。氧化池中低PH值的混合液部分被送入洗滌吸收塔底池，與新投入的脫硫液充分混合，經(jīng)水泵輸送到噴淋層，吸收煙氣中的二氧化硫，進(jìn)行下一個循環(huán)。

3 煙氣換熱器（GGH）的作用

煙氣換熱器（GGH），是煙氣脫硫系統(tǒng)中的主要裝置之一。它的作用是利用原煙氣將脫硫后的凈煙氣進(jìn)行加熱，將濕法煙氣脫硫的排煙溫度從50℃升高到80℃左右，使排煙溫度達(dá)到露點之上，減輕對進(jìn)煙道和煙囪的腐蝕，提高煙氣從煙囪排放時的抬升高度，提高污染物的擴(kuò)散度，減輕濕法脫硫后煙囪冒白煙問題，同時降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，降低塔內(nèi)對防腐的工藝技術(shù)要求。原煙氣在GGH中由130℃左右降低到酸露點以下的80℃，降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，提高脫硫效率。若進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度較高，煙氣膨脹，流速和壓力增大，會使脫硫效率下降；若進(jìn)入吸收塔煙氣溫度越低，越利于SO2氣體溶于漿液，形成HSO3-，即：低溫有利于吸收，高溫有利于解吸。

4 GGH的利弊分析

4.1 安裝GGH帶來的問題

安裝GGH缺點1、 GGH設(shè)備本體以及由GGH引發(fā)的直接投資，包括煙道、支架和沖洗系統(tǒng)的費(fèi)用大約是FGD總投資的15%以上。2、、GGH本體對煙氣的壓降約在1000Pa，如果考慮到由于安裝GGH而引起的煙道壓降，總的壓損約在1200Pa左右。為了克服這些阻力，必須增加增壓風(fēng)機(jī)的壓頭，使FGD系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用大大增加。3、GGH的原煙氣側(cè)向凈煙氣側(cè)的泄漏會降低系統(tǒng)的脫硫效率，盡管回轉(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1.0%以下，但畢竟是一種無謂的損失。4、由于原煙氣在GGH中由 130℃左右降低到酸露點以下的80℃，因此在GGH的熱側(cè)會產(chǎn)生大量的粘稠的濃酸液。這些酸液不但對GGH的換熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用，而且會粘附大量煙氣中的飛灰，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，也會形成固體的結(jié)垢物。5、這些固體物會堵塞換熱元件的通道，進(jìn)一步增加GGH的壓降，造成增壓風(fēng)機(jī)振動。6、GGH在運(yùn)行過程和停機(jī)后需要用壓縮空氣。蒸汽和高壓水進(jìn)行沖洗，以去除換熱元件上的積灰和酸沉積物。因此需要提供相應(yīng)的壓縮空氣、沖洗水和蒸汽，GGH沖洗后的廢水含有很強(qiáng)的腐蝕。

4.2 不安裝GGH帶來的問題

不安裝GGH缺點1、由于需要對原煙氣的降溫幅度有所增加，因此系統(tǒng)的水耗要比安裝GGH時約增加50%左右； 2、由于凈煙氣溫度較低，因此在環(huán)境空氣中的水分接近飽和，而且氣象擴(kuò)散條件不好時，煙氣離開煙囪出口時會形成冷凝水滴，形成所謂“煙囪雨”，在煙囪周圍的地面上，有細(xì)雨的感覺；3、由于FGD系統(tǒng)不能有效去除NOx，因此必須對在取消GGH之后的NOx的落地濃度和最大落地濃度點離煙囪的距離進(jìn)行核算，并取得有關(guān)環(huán)保部門的批準(zhǔn)；4、不安裝GGH的FGD系統(tǒng)的煙氣在煙囪中的凝結(jié)水量會比較大，因此在進(jìn)行濕煙囪設(shè)計時必須注意。

4.3 不安裝GGH的優(yōu)點

1、 降低FGD系統(tǒng)的投資和相應(yīng)費(fèi)用

對于2x300MW機(jī)組，如果按FGD 的壽命為30年計算，在FGD的整個壽命期內(nèi)，不裝GGH減少總的費(fèi)用為1.925（億元）

（1）固定資產(chǎn)投入和運(yùn)行費(fèi)用減少：GGH的投資和運(yùn)行費(fèi)用非常昂貴，對于2x300MW機(jī)組的投資費(fèi)用為2000萬元，約占FGD系統(tǒng)總投資的15%，年運(yùn)行費(fèi)用約530萬；（2）電耗減少：由于不需GGH驅(qū)動電機(jī)及密封和低泄露風(fēng)機(jī)，功耗減少約230kW；由于脫硫系統(tǒng)煙氣阻力降低，每套脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)的軸功率約可節(jié)省980kW。二套脫硫裝置裝置電耗共降低約2400kW；（3）年大修費(fèi)用減少

年大修費(fèi)率按： 固定資產(chǎn)原值×2.25% 計算=2000×2.25% = 45 萬元/年.

2、 提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和可用率

安裝GGH后，由于GGH部件的腐蝕和換熱元件堵塞造成的增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行故障已經(jīng)成為FGD系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸之一，降低了FGD系統(tǒng)的可用率，增加了維修費(fèi)用。GGH 其性能及運(yùn)行的好壞直接影響整個脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，GGH 設(shè)備運(yùn)行一定時間后都會因為煤質(zhì)、除塵器運(yùn)行以及在線空氣吹掃效果不好和除霧器達(dá)不到設(shè)計要求等，GGH 的堵塞情況相當(dāng)普遍，造成系統(tǒng)阻力增大，能耗增加；嚴(yán)重時導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)過載或振動增大，脫硫系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；而頻繁的高壓水沖洗使 GGH 表面防腐層脫落，導(dǎo)致GGH 腐蝕嚴(yán)重。由于不安裝GGH后，F(xiàn)GD的煙氣系統(tǒng)得以簡化，因此FGD系統(tǒng)的可靠性有了提高，達(dá)到高可用率運(yùn)行。

5 小結(jié)

在FGD系統(tǒng)中安裝GGH是FGD早期發(fā)展過程中的認(rèn)識，長期的實踐已經(jīng)證明：GGH在FGD系統(tǒng)中的作用不大，但是由此帶來的負(fù)面影響卻很大；因此GGH將會給FGD的正常運(yùn)行造成困難。由于不安裝GGH致使NOx排放對地面濃度的貢獻(xiàn)有所增加的問題，主要應(yīng)該依靠安裝煙氣脫硝裝置來解決，而不應(yīng)考慮強(qiáng)制要求安裝弊多利少的GGH來回避問題。從經(jīng)濟(jì)角度來看，取消GGH之后節(jié)省的投資和運(yùn)行費(fèi)用，這樣可以削減NOx的排放總量（而不是僅僅依靠擴(kuò)散來降低NOx的地面濃度），達(dá)到治本的目標(biāo)。安裝 GGH后對于減輕濕煙囪周圍地區(qū)的煙囪雨和煙囪冒白煙的問題有一定效果，因此，在一些對環(huán)境要求非常嚴(yán)格的地區(qū)的火電廠；在滿足項目環(huán)評批復(fù)要求的前提下，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時宜不設(shè)煙氣加熱器（GGH）。

作者簡介

蔡明貴（1961-），男，福建省莆田市，現(xiàn)職稱：高級工程師，學(xué)歷：大學(xué)，研究方向：火電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理。

敖奇碩（1961-），男，湖南省岳陽市，現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)，研究方向：火電廠環(huán)境管理。