火电厂石灰石/石膏法湿法烟气脱硫中取消GGH问题探讨

蔡明贵 敖奇硕

1 前言

全国火电厂已投运烟气脱硫机组容量占全国燃煤机组容量的66%，其中90%左右采用石灰石/石灰一石膏湿法烟气脱硫工艺。其中GGH 是湿法脱硫装置的重要组成部分，其性能及运行的好坏直接影响整个脱硫系统的稳定和经济运行，国家在发电量上对脱硫机组出台了一些优惠政策，在上网电价上也对脱硫机组提供一定的电价补贴，加强脱硫电价管理，开展脱硫设施投运率和脱硫效率考核，对考核达不到相关要求的进行相应的罚款。

在国家脱硫产业化政策的鼓舞下，针对采用石灰石/石灰一石膏湿法烟气脱硫工艺，围绕如何提高脱硫性能和节能降耗，如何提高脱硫设施投运率进行了创新研究，针对烟气石灰石/石灰一石膏湿法烟气脱硫工艺是否要进行烟气升温（即烟气脱硫是否需加装烟气换热器）的问题，如何根据电厂的实际情况来决定是否需要安装GGH？如何合理使用来之不易的环保投资？这是国家主管部门与业主都十分关注的问题。

2 石灰石/石膏法湿法烟气脱硫工作原理

从锅炉排出的含尘烟气经烟道进入烟气换热器，与从吸收塔排出的低温烟气换热降温后进入吸收塔，经过均流孔板上行，与多层雾化喷淋下来的洗涤液进行充分混合，传质换热，烟气降温的同时，二氧化硫被吸收液洗涤吸收。含有细液滴水气的烟气经过水幕式喷淋洗涤液时，烟气中的细小液滴被较大液滴吸收分离，再经过上部多层脱水除雾装置进一步除雾后经管道排出吸收塔外，进入烟气换热器，与进口高温烟气换热升温后经引风机进入烟囱高空排放。洗涤液吸收烟气中的二氧化硫后落入吸收塔下部的氧化池，二氧化硫与石灰反应生成亚硫酸钙，被均布在池底的氧化装置送入的空气进一步氧化成稳定的硫酸钙。氧化池中部分混合溶液被抽吸送入一级水力旋流器，经旋流浓缩后送入真空带式压滤机，进一步滤出水分，制成工业石膏（CaSO4·2H2O）。氧化池中低PH值的混合液部分被送入洗涤吸收塔底池，与新投入的脱硫液充分混合，经水泵输送到喷淋层，吸收烟气中的二氧化硫，进行下一个循环。

3 烟气换热器（GGH）的作用

烟气换热器（GGH），是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，将湿法烟气脱硫的排烟温度从50℃升高到80℃左右，使排烟温度达到露点之上，减轻对进烟道和烟囱的腐蚀，提高烟气从烟囱排放时的抬升高度，提高污染物的扩散度，减轻湿法脱硫后烟囱冒白烟问题，同时降低进入吸收塔的烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求。原烟气在GGH中由130℃左右降低到酸露点以下的80℃，降低进入吸收塔的烟气温度，提高脱硫效率。若进入吸收塔的烟气温度较高，烟气膨胀，流速和压力增大，会使脱硫效率下降；若进入吸收塔烟气温度越低，越利于SO2气体溶于浆液，形成HSO3-，即：低温有利于吸收，高温有利于解吸。

4 GGH的利弊分析

4.1 安装GGH带来的问题

安装GGH缺点1、 GGH设备本体以及由GGH引发的直接投资，包括烟道、支架和冲洗系统的费用大约是FGD总投资的15%以上。2、、GGH本体对烟气的压降约在1000Pa，如果考虑到由于安装GGH而引起的烟道压降，总的压损约在1200Pa左右。为了克服这些阻力，必须增加增压风机的压头，使FGD系统的运行费用大大增加。3、GGH的原烟气侧向净烟气侧的泄漏会降低系统的脱硫效率，尽管回转式GGH的原烟气侧和净烟气侧之间的泄漏可以达到1.0%以下，但毕竟是一种无谓的损失。4、由于原烟气在GGH中由 130℃左右降低到酸露点以下的80℃，因此在GGH的热侧会产生大量的粘稠的浓酸液。这些酸液不但对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且会粘附大量烟气中的飞灰，穿过除雾器的微小浆液液滴在换热元件的表面上蒸发之后，也会形成固体的结垢物。5、这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加GGH的压降，造成增压风机振动。6、GGH在运行过程和停机后需要用压缩空气。蒸汽和高压水进行冲洗，以去除换热元件上的积灰和酸沉积物。因此需要提供相应的压缩空气、冲洗水和蒸汽，GGH冲洗后的废水含有很强的腐蚀。

4.2 不安装GGH带来的问题

不安装GGH缺点1、由于需要对原烟气的降温幅度有所增加，因此系统的水耗要比安装GGH时约增加50%左右； 2、由于净烟气温度较低，因此在环境空气中的水分接近饱和，而且气象扩散条件不好时，烟气离开烟囱出口时会形成冷凝水滴，形成所谓“烟囱雨”，在烟囱周围的地面上，有细雨的感觉；3、由于FGD系统不能有效去除NOx，因此必须对在取消GGH之后的NOx的落地浓度和最大落地浓度点离烟囱的距离进行核算，并取得有关环保部门的批准；4、不安装GGH的FGD系统的烟气在烟囱中的凝结水量会比较大，因此在进行湿烟囱设计时必须注意。

4.3 不安装GGH的优点

1、 降低FGD系统的投资和相应费用

对于2x300MW机组，如果按FGD 的寿命为30年计算，在FGD的整个寿命期内，不装GGH减少总的费用为1.925（亿元）

（1）固定资产投入和运行费用减少：GGH的投资和运行费用非常昂贵，对于2x300MW机组的投资费用为2000万元，约占FGD系统总投资的15%，年运行费用约530万；（2）电耗减少：由于不需GGH驱动电机及密封和低泄露风机，功耗减少约230kW；由于脱硫系统烟气阻力降低，每套脱硫系统增压风机的轴功率约可节省980kW。二套脱硫装置装置电耗共降低约2400kW；（3）年大修费用减少

年大修费率按： 固定资产原值×2.25% 计算=2000×2.25% = 45 万元/年.

2、 提高系统的运行可靠性和可用率

安装GGH后，由于GGH部件的腐蚀和换热元件堵塞造成的增压风机的运行故障已经成为FGD系统长期稳定运行的瓶颈之一，降低了FGD系统的可用率，增加了维修费用。GGH 其性能及运行的好坏直接影响整个脱硫系统的稳定和经济运行，GGH 设备运行一定时间后都会因为煤质、除尘器运行以及在线空气吹扫效果不好和除雾器达不到设计要求等，GGH 的堵塞情况相当普遍，造成系统阻力增大，能耗增加；严重时导致增压风机过载或振动增大，脱硫系统无法正常运行；而频繁的高压水冲洗使 GGH 表面防腐层脱落，导致GGH 腐蚀严重。由于不安装GGH后，FGD的烟气系统得以简化，因此FGD系统的可靠性有了提高，达到高可用率运行。

5 小结

在FGD系统中安装GGH是FGD早期发展过程中的认识，长期的实践已经证明：GGH在FGD系统中的作用不大，但是由此带来的负面影响却很大；因此GGH将会给FGD的正常运行造成困难。由于不安装GGH致使NOx排放对地面浓度的贡献有所增加的问题，主要应该依靠安装烟气脱硝装置来解决，而不应考虑强制要求安装弊多利少的GGH来回避问题。从经济角度来看，取消GGH之后节省的投资和运行费用，这样可以削减NOx的排放总量（而不是仅仅依靠扩散来降低NOx的地面浓度），达到治本的目标。安装 GGH后对于减轻湿烟囱周围地区的烟囱雨和烟囱冒白烟的问题有一定效果，因此，在一些对环境要求非常严格的地区的火电厂；在满足项目环评批复要求的前提下，经技术经济比较合理时宜不设烟气加热器（GGH）。

作者简介

蔡明贵（1961-），男，福建省莆田市，现职称：高级工程师，学历：大学，研究方向：火电厂生产经营管理。

敖奇硕（1961-），男，湖南省岳阳市，现职称：工程师，学历：大学，研究方向：火电厂环境管理。