摘要：針對目前電廠濕法脫硫入口煙溫高、脫硫耗水量大、脫硫效率低、煙囪腐蝕嚴重、及煙囪周圍石膏雨等現(xiàn)象，本文對濕法脫硫裝置前后設置煙氣再熱系統(tǒng)方案進行研究，提出設置煙氣再熱系統(tǒng)對濕法脫硫、煙道煙囪腐蝕的影響及對環(huán)境的影響。


關鍵詞：濕法脫硫，煙氣再熱，石膏雨擴散

一、引言

目前，我國電廠石灰石一石膏濕法脫硫（FGD）仍是主要脫硫方法，占92％以上。大多數(shù)不設置煙氣再熱系統(tǒng)。脫硫吸收塔入口煙氣溫度約在120~160℃之間，吸收塔出口凈煙氣溫度一般在45~55℃之間。吸收塔入口煙溫高，造成的主要影響有濕法脫硫裝置耗水量大，脫硫效率低，吸收塔直徑增大，投資造價升高。

吸收塔出口煙溫低，一是煙氣抬升的擴散能力低，在煙囪附近形成水霧，污染環(huán)境。二是煙氣溫度在露點以下，會有酸性液滴從煙氣中凝結出來，既所謂的“石膏雨”現(xiàn)象，又會造成吸收塔出口下游設備低溫腐蝕[1]。

二、煙氣再熱系統(tǒng)原理

目前電廠使用的煙氣再熱系統(tǒng)根據(jù)換熱方式的不同可分為兩種，一種是氣—氣換熱器（GGH），另一種是熱媒水作為介質循環(huán)的氣—水—氣換熱器（MGGH）。

GGH主要有兩種形式：

傳統(tǒng)的回轉式GGH和管式GGH。相較于回轉式GGH，管式GGH沒有煙氣泄露。

傳統(tǒng)的回轉式GGH換熱系統(tǒng)無換熱介質，不是靠傳導作用傳熱，而是通過回轉的換熱結構在原煙氣區(qū)吸熱，轉至凈煙氣區(qū)時放熱來實現(xiàn)熱量傳遞的，結構上比較緊湊，煙氣處理量大，但漏氣量大。導致凈煙氣被污染，脫硫效率降低。另外，低溫區(qū)的結垢和腐蝕也是一個常見的問題。目前電廠的超低排放改造中基本不再采用此種換熱形式。

管式GGH原煙氣通過管壁的熱傳導作用加熱凈煙氣，無煙氣泄露，但傳熱系數(shù)較小，煙氣處理量小，易發(fā)生低溫腐蝕。堵灰和磨損問題。

MGGH一般以水作為換熱介質進行冷熱煙氣的換熱。工質在密封的熱管內部，在熱流體端吸熱，至冷流體段放熱，同時熱量通過管壁傳導給管外的冷流體。該換熱系統(tǒng)無泄漏，占地面積小，煙氣冷卻段和再熱段可分別布置于脫硫前后煙道上，布置相對靈活，是一種很有發(fā)展前途的換熱器。

以下以濕法脫硫裝置前后設置MGGH系統(tǒng)對電廠的設計、運行影響進行分析。

三、設置MGGH對濕法脫硫系統(tǒng)水耗量的影響分析

目前電廠鍋爐的排煙溫度約在120~160℃之間。

期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書館這么高的排煙溫度，對于大部分電廠均采用的石灰石一石膏濕法脫硫系統(tǒng)而言，需要在噴淋吸收塔內用大量的工藝水來降溫，最終使煙氣溫度平衡到45—50℃左右后排放，這部分熱量對于脫硫系統(tǒng)來說沒有起到任何作用，屬于白白浪費掉。

以某2×300MW電廠為例，進入FGD煙氣溫度原設計值為120℃時，脫硫系統(tǒng)耗水量為2×60t/h，后進行超低排放改造，增設MGGH系統(tǒng)后，脫硫入口煙氣溫度由120℃降低至90℃時，脫硫系統(tǒng)耗水量減少至2×40t/h.以年利用小時數(shù)5000小時計算，2×300MW機組年節(jié)約用水量約20萬噸，以每噸脫硫用水3元計算，可年節(jié)約費用60萬元。

四、設置MGGH對濕法脫硫效率的影響分析

設置MGGH可以降低吸收塔入口煙氣溫度。煙氣溫度對脫硫效率的影響主要是：脫硫效率隨吸收塔進口煙氣溫度的降低而增加，這是因為一方面脫硫反應是放熱反應，溫度升高不利用脫除SO2化學反應的進行，另一方面，吸收塔的煙氣溫度越低，越有利于SO2氣體溶于漿液，形成HSO3-；因此，石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，可采用MGGH裝置，降低吸收塔入口煙氣溫度，以提高脫硫效率。

增設MGGH煙氣溫度由120℃降低至90℃，經計算，進入FGD工況下煙氣量減少約8%，對改造項目，不改變吸收塔直徑的情況下，煙氣流速降低，煙氣與吸收塔漿液反應時間增加，有利于提高脫硫效率。另外，煙氣流速降低有利于吸收塔除霧器的性能保證，煙氣攜帶液滴含量減小，石膏雨產生幾率減小，同時會減少吸收塔內壓力損失。對新建項目，則可以減小吸收塔直徑，從而減小吸收塔的體積，投資造價會降低。

五、設置MGGH對濕法脫硫后煙囪防腐的影響分析

濕法脫硫后煙氣應為強腐蝕性濕煙氣；濕法脫硫煙氣經過MGGH再加熱后的煙氣應為強腐蝕性潮濕煙氣。2008年以來，濕煙氣(煙囪脫硫改造工程或新建脫硫煙囪工程)單筒式煙囪出現(xiàn)了較嚴重的滲漏腐蝕現(xiàn)象，有的已威脅到了煙囪鋼筋混凝土筒壁的安全可靠性。基于此，新頒布的中華人民共和國國家標準《煙囪設計規(guī)范》（GB50051-2013），明確規(guī)定單筒式煙囪中排放的煙氣類型限定于干煙氣和潮濕煙氣。

因此，對于原設計為單筒式鋼筋混凝土類型煙囪，本著不改變原煙囪結構型式的前提下，應對脫硫后濕煙氣設置MGGH（煙氣再熱系統(tǒng)）系統(tǒng)，將濕法脫硫后濕煙氣加熱為潮濕性煙氣排放。配合煙囪內壁防腐，使煙囪安全可靠運行。增設MGGH對按套筒式設計的濕煙囪防腐壓力也會大大減輕，延長煙囪使用壽命。

六、設置MGGH對污染物擴散及減少“石膏雨”的影響分析

由于濕法煙氣脫硫后煙氣處于濕飽和狀態(tài)，易形成“石膏雨”現(xiàn)象，但“石膏雨”不會對環(huán)境增加總的污染物排放量，因此從宏觀上對整個環(huán)境不會造成影響，不會造成環(huán)境污染的加大。不過由于煙氣溫度較低，煙氣的抬升高度會降低，會造成煙囪周圍局部范圍(通常在電廠圍墻內)的污染物濃度升高，而遠處污染物濃度會降低。

設置MGGH將脫硫后溫度為45～60℃的煙氣加熱到70—80℃，使煙氣遠離水的露點溫度，從而避免水蒸氣凝結而形成石膏雨。

七、結語

綜上所述，濕法脫硫系統(tǒng)設置MGGH系統(tǒng)降低脫硫入口煙溫，升高脫硫出口煙溫，會減少脫硫系統(tǒng)水耗，提高脫硫效率。減少電廠周圍會產生“石膏雨”現(xiàn)象，有利于煙氣污染物擴散。有利于煙囪防腐，尤其是對改造項目的單筒式鋼筋混凝土煙囪，很有必要設置MGGH系統(tǒng)加熱煙囪排煙溫度。

參考文獻

[1]孫克勤，鐘秦．火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設計建造及運行[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2]杜雅琴．火電廠煙氣脫硫脫硝設備及運行[M].北京：中國電力出版商，2014..

作者簡介

楊濤（1980-），男，工程師，碩士研究生，主要從事電廠機務設計工作。