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关于烟气－烟气再热器（GGH）利弊的初步分析

发布时间：2009/10/26 阅读次数：5571 字体大小: 【小】【中】【大】

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1．前言

据初步推算目前国内火电厂石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统采用烟气－烟气再热器（GGH）的约占80％以上。若按每年新增石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统容量30,000MW计算，安装GGH的直接设备费用就达10亿元左右。如计及因安装GGH而增加的增压风机提高压力、控制系统增加的控制点数、烟道长度增加和GGH支架及相应的建筑安装费用等，其总和约占石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统总投资的15％左右.

GGH是否是石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统的必不可少的设备？如何根据电厂的实际情况来决定是否需要安装GGH？工业发达国家的烟气脱硫装置是否都安装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。本文就此提出初浅的看法，仅供参考。

2. GGH的利弊分析

2.1 GGH的作用

2.1.1 提高排烟温度和抬升高度^（1）

烟气再加热可以将湿法烟气脱硫的排烟温度从50℃升高到80℃左右，从而提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。根据对某电厂的实际案例的计算，对于2x300MW机组合用一个烟囱，烟囱高度为210m，在环境湿度未饱和的条件下，安装和不安装GGH的烟气抬升高度分别为524m和274m，有明显的差异。

但是，从环境质量的角度来看，主要的关注点是在安装和不安装GGH时，主要污染物（SO2、粉尘和NOX）对地面浓度的贡献。在同一个案例中，对此进行了计算，计算结果见下表。

污染物	SO2 国家二级标准限值（0.15mg/Nm3）		粉尘国家二级标准限值（0.15mg/Nm3）		NOx 国家二级标准限值（0.12mg/Nm3）
	有GGH	无GGH	有GGH	无GGH	有GGH	无GGH
日均值/标准值	1.13%	2.57%	1.99%	4.51%	4.30%	9.74%

污染物的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装GGH分别为10529m和6689m。

从以上的计算结果可以看出，由于SO2和粉尘的源强度在除尘和脱硫之后大大降低，因此无论是否安装GGH，它们的贡献只占环境的允许值的很小一部分。由于FGD不能有效脱除NOx，NOx的源强度并没有降低，因此是否安装GGH对于NOx的贡献有较大的影响，但是从上表看出，仍然只占环境的允许值的10％，因此对环境的影响不会很显著。实际上，降低NOx对环境的影响的根本措施还是在安装脱硝装置，通过扩散来降低落地浓度，只是一种权宜之计。

2.1.2 减轻湿法脱硫后烟囱冒白烟问题

由于安装了FGD系统之后从烟囱排出的烟气处于饱和状态，在环境温度较低时凝结水汽会形成白色的烟羽。在我国南方城市，这种烟羽一般只会在冬天出现；而在北方环境温度较低的地区，出现的几率会更大。

安装FGD之后出现白烟问题是很难彻底解决的。如果要完全消除白烟，必须将烟气加热到100℃以上。安装GGH后排烟温度在80℃左右，因此只能使得烟囱出口附近的烟气不产生凝结，使白烟在较远的地方形成。

白烟问题不是一个环境问题，而是一个公众的认识问题，更何况与冷却塔相比，烟囱的白烟是很少的。因此加强对公众的宣传和沟通，应该不会成为重大的障碍。

2.2 GGH能否减轻下游设备腐蚀的讨论

在上世纪80－90年代，由于对FGD工艺的性能有一个逐步深化的过程，当时认为烟气通过GGH加热之后，烟温升高，可以降低脱硫后烟气对下游设备的腐蚀倾向。但是，经过此后的实践证明，由于烟气在经过GGH加热之后，烟温仍然低于其酸露点，仍然会在下游的设备中产生新的酸凝结。不仅如此，由于随温度上升液体的腐蚀性会大大增强，烟温升高更加剧了凝结液的腐蚀倾向，使得经GGH加热后的烟气有更强的腐蚀性。因此认为采用GGH后可以不对下游烟道和烟囱进行防腐的概念是错误的。主要的原因如下：

－ FGD系统不能有效地去除SO3，而SO3是决定烟气酸露点的主要成分；

－安装GGH后，烟气中的飞灰会积聚在GGH的换热元件上，飞灰中的重金属会起催化剂的作用，将烟气中的部分SO2转化为SO3，尽管数量不多，但是对升高烟气的酸露点是有影响的。有测试表明，在GGH后面，SO3的含量有所增加；

－测试发现，经过FGD脱硫以后的烟气的酸露点温度在90－120℃范围内，而烟气再热之后的温度在80℃左右，因此在FGD下游设备表面上，仍然会产生新的酸凝结液；

－经GGH加热后的烟气温度高于烟气的水露点，因此可以防止新的凝结水的产生，但是80℃这样的低温烟气，无法在很短的时间内，将已经凝结在烟道或烟囱表面上的水或穿过除雾器的浆液快速蒸干，只能使这些液滴慢慢地浓缩、干燥。这个过程使得原来这些酸性不强的液滴，变成腐蚀性很强的酸液，在烟道和烟囱上形成点腐蚀；

－由于烟气经过GGH再热以后温度升高，造成烟道和烟囱中的环境温度要比不安装GGH时高约30℃。酸对金属材料的腐蚀作用对温度是非常敏感的，温度升高会使得凝结酸液得腐蚀性更强。

因此，认为安装GGH后可以减轻脱硫烟气对下游设备的腐蚀是一个认识上的误区。另外，无论是否安装GGH，湿法FGD的烟囱都必须采取防腐，并按湿烟囱进行设计。这一点已经被国外几十年来的实践所证实。认为安装了GGH就可以不对烟囱进行防腐处理是错误的。

2.3 安装GGH带来的问题

由于目前FGD系统多数采用回转式GGH，因此下面的讨论主要是针对这类GGH的，但是对其它类型的GGH，如水媒式、蒸汽换热器等，其结论也是适用的。

－ 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％；（见附图1，图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；

－ 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；

－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。另外，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。上述这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加GGH的压降。国内已有电厂由于GGH粘污严重而造成增压风机振动过大的前鉴；（见附图3，图4）

－ 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性，必须进行专门的处理之后才能排放；

3 不安装GGH的利弊分析

3.1 不安装GGH的优点

3.1.1 降低FGD系统的投资和运行费

以下的技术经济比较以2x300MW机组的FGD系统为基础。煤耗按两台机组280t/h，煤的含硫量为1％，FGD系统每年脱除的SO2为44800t。

（1）固定资产投入

安装GGH固定资产投入约2000万，贷款利率按5％计算，5年还清本利，共计2500万。FGD的寿命为20年，因此，均化后每年的固定资产投入为125万。因固定资产投入使得脱硫成本的增加为：

1250000/44800000 = 0.028元/kg SO2

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