热管式换热器在湿法脱硫烟气消白中的应用

黄新杰

（福建龙净环保股份有限公司 福建龙岩 364000）

1 湿烟羽形成机理分析

采用湿法烟气脱硫的方式，虽然能取得较好的脱硫效果，但是排出的烟气温度通常较低，且接近与饱和状态，当烟气通过烟囱排放到空气后，原来烟气中包含的水蒸气会变为小水滴，在外界光的作用下，整体呈现出灰色或者白色，形成了大量的“白烟”，也就是“湿烟羽”现象，大量“白烟”的形成，容易降低空气流动性，导致污染集聚。

2 湿烟羽消散过程分析

根据大量的研究表明，若外界大气环境的温度在10℃以上，当饱和湿烟气为45℃，加热到58℃，或者饱和湿烟气为50℃，加热到71℃，烟气中就不会出现大量的“白烟”。现阶段，我国在进行消白处理时，主要采用的技术为：冷凝再热复合技术、直接进行冷却技术及升温再热等三种技术。其中，图1是湿烟羽消散技术温湿图。

图1 湿烟羽消散技术温湿图

图1 中，A-B-H-C技术为烟气直接再热技术，GGH（Gas Gas Heater、热管式换热器）为余热回收处理的关键设备，在AB阶段时，烟气处于冷却增湿的过程，含湿量在迅速增加，在BH阶段，烟气处于再次进行加热的过程，而在HC段，外界大气与烟气实现了混合，烟气中的热量大量散去。从图中可知，若将该过程的H点控制在1区域，烟气中所含的水分整体处于不饱和的状态，也就不会出现“湿烟羽”。反之，若其处于2区域，烟气中包含的水分会出现大范围的冷凝，也就出现了大量小水滴，“湿烟羽”也就形成。采用GGH的方式对预热进行直接收集，虽然能够取得较好的节能、经济效果，但是对于设备阻力降压问题需做好较好的控制，整体难度较大。

B-F-D-C过程是烟气直接冷却过程，当其达到了F点的位置时，饱和的水分开始析出，当在FD阶段，由于烟气中的水量较大，烟气处于过饱和的情况，而到DC段，烟气处于扩散的过程，其中包含的水分处于非饱和状态，自然水分就不会析出，也就不会出现“湿烟羽”。选择该技术的优势是，对于烟气中包含的水分能够做到最大限度的回收，那么烟气中包含的易溶于水的污染物质就会降低，但是整体的耗能较大，所带来的运行成本较高。

B-F-I-C过程是烟气冷凝再热复合技术流程。其中，在BF阶段，烟气中总体的含湿量明显下降，而在FI段，会对烟气进行再热，通过再热之后，烟气整体的相对湿度会下降，IC阶段是烟气混合扩散阶段，若将I点控制在1区内，饱和线和IC线段不相交，整个烟气就处于非饱和的情况，“湿烟羽”也就不会出现，若到了2区，在混合扩散阶段，将会出现大量“白烟”。该技术换热器处于分体布置的方式，整个系统较为复杂，同时，需要提供循环动力，整个工艺相对要求高。综上对比三种方式，选择GGH型换热器，可以将烟气中包含的预热直接收集，脱硫塔入口位置的烟气温度也较低，水分蒸发量自然较小，耗水量也会下降。本文选择热管式GGH换热器，烟气余热能够实现高效回收，同时，没有窜风，自身没有能耗，仅需做好清灰防堵、防腐蚀工作，设备具体运行效率较高。

3 热管式换热器在湿法脱硫烟气消白中的具体应用

3.1 具体应用原理

本次选择是的重力热管式GGH换热器，其整体为高效传热原件，壳体处于真空状态，按照设定的充液率将管腔内部充满介质，并进行密封形成热管。在温差作用下，发生“冷凝放热—相变吸热”。其主要的特征是导热性较高、热流密度较高，特别是在温差较小的情况下，也能达到换热量过程，这是传统常规换热器不能相比的，且整体的能耗较低，在当前余热回收方面取得了较好的应用。同时，每个支管均是相互独立的，也就是若出现了单根或者数根热管故障的情况，烟气泄露的情况也不会发生，整体的换热效果不变。在进行维修时，也更加便捷，使用的总寿命也较长。

3.2 具体应用

以某公司50t/h的混燃炉烟气净化工程为案例，在该工程烟气预热回收中，使用热管式GGH直接将预热回收，这样烟气经过脱硫后和电除尘器出口烟气进行热交换，烟气最终排放的温度超过了80℃，整体达到了超洁净排放的效果。具体应用设计参数为：

烟气体积流量100000m3/h，脱硫塔入口位置的温度150℃，出口温度为58℃，整体的水分比例为7.8%。重力管的基管选择的是不锈钢，同时配置了清灰装置。在2018年12月29日，对整体的运行数据进行了采集，整体的运行情况较好，监测点附近温度变化较小，没有出现“湿烟羽”的情况出现。

3.3 应用中注意问题

（1）做好防腐蚀

热管式换热器在具体使用的过程中，出现腐蚀情况的概率很高。导致其出现腐蚀的主要原因有：积水、积灰、烟气参数变化等。在具体维护的过程中，应当注意如下方面：对换热器进行合理的设计，热管表面的温度要做好控制，特别是对于露点腐蚀的情况应当做好预防，却把热管处于允许腐蚀范围内。这里可以选择不同级别的耐腐蚀材料制作管壳，主要目的是为了更好的防止酸腐蚀的出现。当前使用较多的材料有氟塑料，还有的采用ND钢，其成本总体较低，同时，搪瓷管、塑管等复合材料也使用较多。

（2）做好防堵塞

热管式换热器在使用时，其设计是否合理会直接影响到其使用效果。例如：热管式换热器的覆盖范围、吹灰器喷头位置、数量、布置方式、热交换形式、高度等，对于热管式换热器堵塞、结垢、积灰等有着较大的影响。温度较高的烟气通过除尘设备之后，进入到热管式换热器当中，会在热管式换热器表面出现明显的集灰，从而导致整个系统运行阻力增加，换热效果也必然降低，长期以往，会导致热管式换热器堵塞，换热的总体效率也会明显下降。因此，做好防堵塞工作较为关键。在具体应用时，需要对热管式换热器设计出合理的间排距，尽量采用模块的方式进行管道进行布设，同时将清扫设备装配段的位置也预留出来，在温度较高的一侧，各个翅片之间的间距应当适当加大，从而降低灰尘出现堆积的情况，在烟气的入口位置应当加入挡灰段，加装声波吹灰器定时吹扫。净烟气侧做好排水设计，使用高压水枪冲洗热管表面定期清扫，从而保证换热器高效运作。

结语

综上分析，在进行湿法脱硫烟气消白的过程中，通过使用热管式换热器能够取得较好的效果，其在导热性、高效率、不泄露、能耗低等方面有着传统工艺不能比拟的优势，可有效将脱硫塔入口烟气温度降低，将排烟温度提升，烟囱周边污染物浓度也会明显下降，“湿烟羽”情况也会得到较好消除。