GGH煙氣再熱系統(tǒng)

1、煙氣換熱器英文： Gas Gas Heater中文意思：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，使排煙溫度達(dá)到露點(diǎn)之上，減輕對(duì)凈煙道和煙囪的腐蝕，提高污染物 的擴(kuò)散度；同時(shí)降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，降低塔內(nèi)對(duì)防腐的工藝技術(shù)要求。GGH的利弊分析1 前言據(jù)初步推算目前國(guó)內(nèi)火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)米用煙氣-煙氣再 熱器（GGH的約占80%以上。若按每年新增石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)容量 30,000MW計(jì)算，安裝 GGH勺直接設(shè)備費(fèi)用就達(dá) 10億元左右。如計(jì)及因安裝GGH而增加的增壓風(fēng)機(jī)提高壓力、控制系統(tǒng)增加的控制點(diǎn)數(shù)、煙道長(zhǎng)度增

2、加和GGH支架及相應(yīng)的建筑安裝費(fèi)用等，其總和約占石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)總投資的15%左右.GGH是否是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的必不可少的設(shè)備？如何根據(jù)電廠的實(shí)際情況來(lái)決定是否需要安裝GGH工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的煙氣脫硫裝置是否都安裝GGH如何合理使用來(lái)之不易的環(huán)保投資？這是國(guó)家主管部門與業(yè)主都十分關(guān)注的問(wèn)題。本文就此提出初淺的看法，僅供參考。2. GGH的利弊分析2.1 GGH的作用2.1.1提高排煙溫度和抬升高度（1）煙氣再加熱可以將濕法煙氣脫硫的排煙溫度從50C升高到80C左右，從而提高2X300MW機(jī)組煙氣從煙囪排放時(shí)的抬升高度。根據(jù)對(duì)某電廠的實(shí)際案例的計(jì)算，對(duì)于合用一個(gè)煙囪，煙囪高

3、度為210m,在環(huán)境濕度未飽和的條件下，安裝和不安裝GGH的煙氣抬升高度分別為524m和274m,有明顯的差異。但是，從環(huán)境質(zhì)量的角度來(lái)看，主要的關(guān)注點(diǎn)是在安裝和不安裝GGH時(shí)，主要污染物（SO2粉塵和NOX對(duì)地面濃度的貢獻(xiàn)。在同一個(gè)案例中，對(duì)此進(jìn)行了計(jì)算，計(jì) 算結(jié)果見(jiàn)下表。污染物SO2國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.15mg/Nm3粉塵國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.15mg/Nm3NOx國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.12mg/Nm3有GGH無(wú)GGH有GGH無(wú)GGH有GGH無(wú)GGH日均值/標(biāo)準(zhǔn)值1.13%2.57%1.99%4.51%4.30%9.74%污染物的最大落地濃度點(diǎn)到煙囪的距離，安裝和不安裝GGH分別為105

4、29m和6689m。從以上的計(jì)算結(jié)果可以看出，由于SO2和粉塵的源強(qiáng)度在除塵和脫硫之后大大降低，因此無(wú)論是否安裝GGH它們的貢獻(xiàn)只占環(huán)境的允許值的很小一部分。由于FGD不能有效脫除 NOx NOx的源強(qiáng)度并沒(méi)有降低，因此是否安裝GGH對(duì)于NOx的貢獻(xiàn)有較大的影響，但是從上表看出，仍然只占環(huán)境的允許值的10%因此對(duì)環(huán)境的影響不會(huì)很顯著。實(shí)際上，降低 NOx對(duì)環(huán)境的影響的根本措施還是在安裝脫硝裝置，通過(guò)擴(kuò) 散來(lái)降低落地濃度，只是一種權(quán)宜之計(jì)。2.1.2減輕濕法脫硫后煙囪冒白煙問(wèn)題由于安裝了 FGD系統(tǒng)之后從煙囪排出的煙氣處于飽和狀態(tài)，在環(huán)境溫度較低時(shí)凝結(jié)水汽會(huì)形成白色的煙羽。在我國(guó)南方城市，這種煙

5、羽一般只會(huì)在冬天出現(xiàn)；而在北 方環(huán)境溫度較低的地區(qū)，出現(xiàn)的幾率會(huì)更大。安裝FGD之后出現(xiàn)白煙問(wèn)題是很難徹底解決的。如果要完全消除白煙，必須將煙 氣加熱到100C以上。安裝 GGH后排煙溫度在 80C左右，因此只能使得煙囪出口附近 的煙氣不產(chǎn)生凝結(jié)，使白煙在較遠(yuǎn)的地方形成。白煙問(wèn)題不是一個(gè)環(huán)境問(wèn)題，而是一個(gè)公眾的認(rèn)識(shí)問(wèn)題，更何況與冷卻塔相比， 煙囪的白煙是很少的。因此加強(qiáng)對(duì)公眾的宣傳和溝通，應(yīng)該不會(huì)成為重大的障礙。2.2 GGH能否減輕下游設(shè)備腐蝕的討論在上世紀(jì)80- 90年代，由于對(duì) FGD工藝的性能有一個(gè)逐步深化的過(guò)程，當(dāng)時(shí)認(rèn) 為煙氣通過(guò) GGH加熱之后，煙溫升高，可以降低脫硫后煙氣對(duì)下游設(shè)

6、備的腐蝕傾向。 但是，經(jīng)過(guò)此后的實(shí)踐證明， 由于煙氣在經(jīng)過(guò) GGH加熱之后，煙溫仍然低于其酸露點(diǎn)， 仍然會(huì)在下游的設(shè)備中產(chǎn)生新的酸凝結(jié)。不僅如此，由于隨溫度上升液體的腐蝕性會(huì) 大大增強(qiáng)，煙溫升高更加劇了凝結(jié)液的腐蝕傾向，使得經(jīng)GGH加熱后的煙氣有更強(qiáng)的腐蝕性。因此認(rèn)為采用 GGH后可以不對(duì)下游煙道和煙囪進(jìn)行防腐的概念是錯(cuò)誤的。主 要的原因如下：FGD系統(tǒng)不能有效地去除 SO3而SO3是決定煙氣酸露點(diǎn)的主要成分；安裝GGH后，煙氣中的飛灰會(huì)積聚在 GGH勺換熱元件上，飛灰中的重金屬會(huì) 起催化劑的作用，將煙氣中的部分 SO2轉(zhuǎn)化為SO3盡管數(shù)量不多，但是對(duì)升高煙氣 的酸露點(diǎn)是有影響的。有測(cè)試表明，

7、在 GGH后面，SO3的含量有所增加；測(cè)試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò) FGD脫硫以后的煙氣的酸露點(diǎn)溫度在 90 - 120C范圍內(nèi)，而 煙氣再熱之后的溫度在 80C左右，因此在FGD下游設(shè)備表面上， 仍然會(huì)產(chǎn)生新的酸凝 結(jié)液；經(jīng)GGHto熱后的煙氣溫度高于煙氣的水露點(diǎn)，因此可以防止新的凝結(jié)水的產(chǎn) 生，但是80r這樣的低溫?zé)煔猓瑹o(wú)法在很短的時(shí)間內(nèi)，將已經(jīng)凝結(jié)在煙道或煙囪表面上的水或穿過(guò)除霧器的漿液快速蒸干，只能使這些液滴慢慢地濃縮、干燥。這個(gè)過(guò)程 使得原來(lái)這些酸性不強(qiáng)的液滴，變成腐蝕性很強(qiáng)的酸液， 在煙道和煙囪上形成點(diǎn)腐蝕；由于煙氣經(jīng)過(guò)GGH再熱以后溫度升高，造成煙道和煙囪中的環(huán)境溫度要比不 安裝GGH寸高約3

8、0C。酸對(duì)金屬材料的腐蝕作用對(duì)溫度是非常敏感的，溫度升高會(huì)使得凝結(jié)酸液得腐蝕性更強(qiáng)。因此，認(rèn)為安裝GGH后可以減輕脫硫煙氣對(duì)下游設(shè)備的腐蝕是一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。 另外，無(wú)論是否安裝 GGH濕法FGD的煙囪都必須采取防腐，并按濕煙囪進(jìn)行設(shè)計(jì)。 這一點(diǎn)已經(jīng)被國(guó)外幾十年來(lái)的實(shí)踐所證實(shí)。認(rèn)為安裝了 GGH就可以不對(duì)煙囪進(jìn)行防腐處理是錯(cuò)誤的。2.3安裝GGH帶來(lái)的問(wèn)題由于目前FGD系統(tǒng)多數(shù)采用回轉(zhuǎn)式 GGH因此下面的討論主要是針對(duì)這類GGH勺,但是對(duì)其它類型的 GGH如水媒式、蒸汽換熱器等，其結(jié)論也是適用的。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1

9、5% （見(jiàn)附圖1,圖2）GGH本體對(duì)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；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，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(wú)謂的損失；由于原煙氣在 GGH中由130C左右降低到酸露點(diǎn)以下的80C，因此在 GGH勺熱側(cè)會(huì)產(chǎn)生大量的粘稠的濃酸液。這些酸液不但對(duì) GGH勺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(guò)除霧器的微小漿液液滴在換熱元 件

10、的表面上蒸發(fā)之后，也會(huì)形成固體的結(jié)垢物。上述這些固體物會(huì)堵塞換熱元件的通 道，進(jìn)一步增加 GGH勺壓降。國(guó)內(nèi)已有電廠由于GGH占污嚴(yán)重而造成增壓風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大的前鑒；（見(jiàn)附圖 3,圖4）GGH-GGH在運(yùn)行過(guò)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。 沖洗后的廢水含有很強(qiáng)的腐蝕性，必須進(jìn)行專門的處理之后才能排放；3不安裝GGH的利弊分析3.1不安裝GGH的優(yōu)點(diǎn)3.1.1 降低FGD系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)以下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以 2X300MW汎組的FGD系統(tǒng)為基礎(chǔ)。煤耗按兩臺(tái)機(jī)組 280t/h， 煤的含硫量為1% FGD

11、系統(tǒng)每年脫除的 S02為44800t。（1）固定資產(chǎn)投入安裝GGH固定資產(chǎn)投入約 2000萬(wàn)，貸款利率按5%計(jì)算，5年還清本利，共計(jì)2500 萬(wàn)。FGD的壽命為20年，因此，均化后每年的固定資產(chǎn)投入為125萬(wàn)。因固定資產(chǎn)投入使得脫硫成本的增加為：（2）電耗安裝GGH之后，由于GGH本體和煙道的阻力的增加，約使增壓風(fēng)機(jī)的功率增加 2x1500kW,按年運(yùn)行6000小時(shí)，廠用電價(jià)為 0.3元/kWh計(jì)算，每年增加的電耗支出 為：2x1500x6000x0.3 = 540 萬(wàn)元因電耗而使得脫硫成本增加：（3）大修費(fèi)用大修費(fèi)率按：固定資產(chǎn)原值X2.25%計(jì)算。2000x2.25% = 45 萬(wàn)元因大修

12、費(fèi)用而增加的脫硫成本為:安裝GGH后費(fèi)用的增加見(jiàn)下表:N0.項(xiàng)目單位數(shù)量?jī)r(jià)格年增加費(fèi)用（萬(wàn)元）脫硫成本增加（元 /kg）1電耗kW30000.30 元/kWh5400.1202固定資產(chǎn)投入萬(wàn)元注125001250.0283大修費(fèi)用%2.25450.0104合計(jì)7100.158注1 :年利率5% 5年還清本利，年增加費(fèi)用按壽命期20年均化如果按FGD的壽命為20年計(jì)算，在FGD的整個(gè)壽命期內(nèi)，總的費(fèi)用為1.42億元，幾乎相當(dāng)于 2X300MW的 FGD的總投資。3.1.2 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(zhǎng)期

13、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。由于不安裝 GGH后, FGD的煙氣系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化（見(jiàn)附圖5）,因此FGD系統(tǒng)的可靠性有了提高，達(dá)到高可用率運(yùn)行。3.2不安裝GGH帶來(lái)的問(wèn)題-由于需要對(duì)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寸約增加50%左右；-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(shí)，煙氣離開(kāi)煙囪出口時(shí)會(huì)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(jué)；-由于FGD系統(tǒng)不能有效去除 NOx因此必須對(duì)在取消 GGH之后的NOx的落地 濃度和最大落地濃度點(diǎn)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)

14、；-不安裝GGH勺FGD系統(tǒng)的煙氣在煙囪中的凝結(jié)水量會(huì)比較大，因此在進(jìn)行濕煙囪設(shè)計(jì)時(shí)必須注意；4.國(guó)外情況4.1 德國(guó)德國(guó)大規(guī)模建設(shè) FGD的時(shí)間是在上世紀(jì)的 80- 90年代，由于當(dāng)時(shí)法規(guī)的要求，煙氣的排放溫度不得低于 72C，因此在此期間建設(shè)的 FGD系統(tǒng)全部安裝了 GGH而且 主要是回轉(zhuǎn)式 GGH經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn) GGH是整個(gè)FGD系統(tǒng)的故障點(diǎn)，大大影響 了系統(tǒng)的可用率。按照德國(guó)公司的介紹，幾乎100%勺GGH在運(yùn)行過(guò)程中都出現(xiàn)了故障。德國(guó)加入歐盟以后，大部分歐盟成員國(guó)均對(duì)煙氣排放的溫度沒(méi)有法規(guī)上的要求。因此，從2002年開(kāi)始，德國(guó)采用歐盟的標(biāo)準(zhǔn)，取消了對(duì)煙氣排放溫度的限制。因此在原

15、東德地區(qū)近期建設(shè)的 FGD已有部分系統(tǒng)不再安裝 GGHT。德國(guó)脫硫公司認(rèn)為，不 安裝GGH是今后FGD發(fā)展的趨勢(shì)。德國(guó)已經(jīng)有越來(lái)越多的在有條件的電廠將脫硫后的煙氣通過(guò)冷卻塔排放，這樣既可以不安裝 GGH又可以省去濕煙囪的投資，而且也大大提高了煙氣污染物的擴(kuò)散能 力。4.2美國(guó)美國(guó)的法規(guī)從來(lái)沒(méi)有對(duì)排煙溫度有限制，因此美國(guó)的FGD系統(tǒng)只有少部分安裝了GGH 些美國(guó)電廠考慮到由于不安裝GGH煙溫過(guò)低時(shí)對(duì)周圍環(huán)境可能產(chǎn)生不利影響，采用了在煙囪底部安裝燃燒潔凈燃料的燃燒器，在氣象條件不利于擴(kuò)散時(shí)，對(duì)脫硫后 的煙氣進(jìn)行臨時(shí)加熱。這種方法的投資很低，運(yùn)行費(fèi)用也很低，同時(shí)，也保護(hù)了環(huán)境 質(zhì)量，是一種結(jié)合實(shí)際的

16、解決方案，值得我們借鑒。4.3日本由于日本是一個(gè)面積小，地形狹長(zhǎng)的島國(guó)。為了減輕對(duì)日本本土的污染，一直采用高煙溫排放，以增強(qiáng)煙氣的擴(kuò)散能力。因此幾乎所有的FGD系統(tǒng)全部安裝了 GGH5.小結(jié)5.1在FGD系統(tǒng)中安裝GGH是 FGD早期發(fā)展過(guò)程中的認(rèn)識(shí)，長(zhǎng)期的實(shí)踐已經(jīng)證明：GGH在 FGD系統(tǒng)中的作用不大，但是由此帶來(lái)的負(fù)面影響卻很大；5.2濕法FGD所排放凈煙氣的煙囪都必須采用防腐措施，與是否安裝GGH無(wú)關(guān)。因此，認(rèn)為安裝 GGH后可以不對(duì)煙囪采取防腐措施，并以此節(jié)省煙囪防腐所需費(fèi)用的 觀點(diǎn)不但是錯(cuò)誤的，而且是危險(xiǎn)的；5.3 GGH勺投資和運(yùn)行費(fèi)用非常昂貴，對(duì)于2X300MW機(jī)組的投資費(fèi)用為 2000萬(wàn)元,約占FGD系統(tǒng)總投資的15%年運(yùn)行費(fèi)用約 530萬(wàn)。注意：建設(shè)一個(gè)防腐性能良好可 以長(zhǎng)期使用的濕煙囪的防腐費(fèi)用大約為1500萬(wàn)5.4根據(jù)目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入使用的GGH勺運(yùn)行情況來(lái)看，許多GGH勺運(yùn)行情況均不佳，由于運(yùn)行時(shí)間尚短，腐蝕的問(wèn)題還沒(méi)有暴露出來(lái)，因此主要的問(wèn)題是換熱元件 堵塞，造成FGD系統(tǒng)停運(yùn)。因此 GGH將會(huì)給FGD的正常運(yùn)行造成困難。5.5由于不安裝GGH致使NOx排放對(duì)地