介紹了煙氣換熱器(簡稱GGH)在煙氣脫硫系統(tǒng)中的作用，結合案例介紹了GGH運行中的主要問題。針對GGH給系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行帶來的弊端，論證了取消GGH的可行性，并以案例說明取消GGH后的運行效果。

引 言

GGH是煙氣換熱器(Gas GasHeater)的簡稱，是脫硫系統(tǒng)中主要裝置之一，采用兩分倉容克式或管式煙氣加熱技術，實現(xiàn)原煙氣和凈煙氣換熱。利用高溫原煙氣攜帶的熱量，使凈煙氣溫度從50℃左右上升到80℃左右，以減少對下游設備的腐蝕，提高煙囪排煙的抬升高度，降低污染物落地濃度，防止石膏雨的發(fā)生。同時將原煙氣溫度降低，以防止煙溫過高對吸收塔防腐層、除霧器元件等設備的損壞，同時降低脫硫系統(tǒng)工藝水的消耗。圖1為GGH的工作原理。

GGH的作用有以下幾種。降低了進入脫硫吸收塔的煙氣溫度，減少了吸收塔水的蒸發(fā)量，有利于脫硫系統(tǒng)節(jié)水，同時由于吸收塔入口煙溫降低，避免了過高煙溫對吸收塔塔壁防腐層以及內(nèi)部噴淋層和除霧器的損傷;對吸收塔出口的濕飽和煙氣進行加熱，防止?jié)駸煔庠诿摿蚝鬅煹佬纬纱罅磕Y水而加速煙道腐蝕，同時由于煙溫升高，煙氣排放太升高度升高，從而降低污染物落地濃度。根據(jù)對某電廠的實際案例的計算，對于2x300MW機組合用一個煙囪，煙囪高度為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;加熱后的煙氣存在一定過熱度，從而避免了煙囪排放的“白煙”現(xiàn)象，有利于視覺環(huán)保;避免了排煙的“石膏雨”現(xiàn)象;

日本、德國等國家排放法規(guī)要求煙囪出口的煙氣溫度不得低于72℃，92℃加熱煙氣可以增加煙氣的抬升高度可以部分消除白煙現(xiàn)象，改善電廠的公眾視覺形象早期認為GGH可在一定程度上減少下游設備的腐蝕;德國已經(jīng)安裝的GGH運行都不好，成為FGD 可用率的瓶頸，2002年之后，德國加入歐盟，由于大部分歐盟國家對鍋爐排煙溫度沒有要求，因此新的歐盟標準也不對排煙溫度進行規(guī)定，所以新建的FGD已基本取消GGH。美國沒有對排煙溫度有規(guī)定只有25%左右的FGD安裝了GGH，在氣象條件不好時，采用噴燃器加熱煙氣的方法解決煙囪雨和抬升高度問題。日本由于領土窄小，因此對排煙溫度要求很高，幾乎所有的FGD均安裝GGH。

國內(nèi)早期的脫硫系統(tǒng)基本都安裝了GGH，但幾乎所有的GGH都存在較嚴重的堵塞問題，由于早期脫硫都設置有煙氣旁路，所以基本靠定期停運脫硫進行GGH沖洗的方式維持脫硫系統(tǒng)運行。隨著GGH問題的暴露，后期改造的脫硫系統(tǒng)，基本不安裝GGH。

2GGH存在的主要問題

1)投資和運行費用增加

GGH本體以及相關的附屬設備投資，約占脫硫系統(tǒng)總投資的15%左右，如果計算因安裝GGH裝置而增加的增壓風機、控制系統(tǒng)增加控制點數(shù)、煙道長度增加和GGH支架及相應的建筑安裝費用等，其總費用約占FGD系統(tǒng)總投資的20%左右。

2)漏風造成脫硫效率降低

同時由于安裝了GGH，系統(tǒng)阻力大大增加，脫硫系統(tǒng)運行電耗增加，以300MW機組為例，GGH總阻力按1000Pa計，脫硫煙風系統(tǒng)電耗增加約40-50%。

由于大部分脫硫系統(tǒng)，增壓風機布置在GGH原煙氣入口，原煙氣側壓力高于凈煙氣側壓力，原煙氣側向凈煙氣側的泄漏使部分煙氣未經(jīng)吸收塔脫硫而直接排放，降低了系統(tǒng)的脫硫效率，目前國內(nèi)運行的GGH，漏風率基本在1%-3%之間，因吸收塔設計脫硫效率多為95%，也即漏風影響脫硫效率在1%-3%左右。

3)脫硫系統(tǒng)運行故障增加

由于脫硫后的凈煙氣，經(jīng)過除霧器后仍有未除盡的石膏顆粒，容易在GGH換熱元件上形成結垢，長時間積累造成GGH換熱元件堵塞，堵塞使GGH運行阻力大大增加，脫硫系統(tǒng)運行電耗大幅增加，嚴重時造成增壓風機或引風機喘振，需停運脫硫系統(tǒng)進行高壓水沖洗或化學清洗。統(tǒng)計某電廠2×350MW機組，3年時間因GGH堵塞造成脫硫系統(tǒng)停運34臺次，也就是說每兩個月就要停運脫硫，對GGH進行一次水沖洗，工期約2天，若采用化學清洗，則工期需一周左右。同時，由于GGH頻繁堵塞，脫硫系統(tǒng)運行電耗大幅增加，遠遠超過設計廠用電率指標。

3取消GGH的可行性研究

郭芳芳等研究了不同大氣狀態(tài)下GGH對落地距離的影響，GGH對擴大污染物落地距離有一定作用，但此影響與大氣穩(wěn)定度有一定關系，氣象條件越偏穩(wěn)定，大氣污染物落地距離越遠，GGH對落地距離的影響越小;反之，大氣污染物落地距離越近，GGH對落地距離的影響越大。其他條件相同時，不設置GGH和設置GGH相比，污染物落地濃度明顯增大，前者約為后者的1-3倍，但此影響與大氣穩(wěn)定度有一定關系，氣象條件越偏穩(wěn)定，污染物落地濃度越低，濃度相差也越小，GGH對落地濃度的影響也越小。

王福斌等研究證明，以某電廠為例，有GGH 時，凈煙氣溫度為80℃左右，水蒸氣體積分數(shù)為9%～10%，此時對應的煙氣冷凝酸液質(zhì)量分數(shù)為62%～64%;拆除GGH 后，凈煙氣溫度為51 ℃左右，水蒸氣體積分數(shù)為10%～12%，對應的煙氣冷凝酸液質(zhì)量分數(shù)為15%～32%。而硫酸溶液質(zhì)量分數(shù)為60%～90%時腐蝕性較小，52%～56%時腐蝕速度最大，0～50%時腐蝕速度與其基本上呈線性關系。凈煙氣在溫度為51 ℃時對應的酸液質(zhì)量分數(shù)(15%～32%)的腐蝕性大于80 ℃時對應的酸液質(zhì)量分數(shù)(62%～64%)。另外，以鋼材為例，酸液的溫度為40～80 ℃時，腐蝕速度比在其他溫度時高出3～8 倍。

由上研究表明拆除GGH后，需重點解決污染物擴散和下游設備腐蝕的問題，同時需要考慮脫硫系統(tǒng)節(jié)水問題、吸收塔耐溫問題和“石膏雨”問題。而根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中，對污染物排放濃度進行了嚴格的控制，按照新的標準，污染物排放濃度大大降低，大部分燃煤機組面臨環(huán)保升級改造，污染物排放濃度降低對落地距離和落地濃度降低的影響，遠大于取消GGH對落地距離和落地濃度的影響。對于煙塔合一的電廠，可考慮利用現(xiàn)有煙塔進行煙氣排放，可消除拆除GGH對污染物擴散的影響;加裝GGH后，煙溫升高至80℃左右，可以降低下游設備的腐蝕，但由于煙溫仍低于其酸露點，仍然會對尾部煙道和煙囪產(chǎn)生產(chǎn)生腐蝕。因此，設置GGH并不能省略脫硫后煙道和煙囪的腐蝕。傳統(tǒng)的脫硫煙道玻璃鱗片防腐和滿足脫硫后濕煙氣排放的防腐蝕要求，而濕煙囪防腐技術也已非常成熟;對于脫硫系統(tǒng)水耗和吸收塔耐溫問題，可考慮在電除塵器前或脫硫前加裝低溫省煤器，還能達到節(jié)能的目的。對于“石膏雨”問題，可在通過在脫硫后加裝濕式電除塵器來減緩和消除。

4取消GGH案例分析

4.1 改造前情況

某廠2×350MW亞臨界機組脫硫系統(tǒng)采用石灰石濕法煙氣脫硫工藝，一爐一塔下進上出布置方式，設有GGH，設置三臺漿液循環(huán)泵，設置兩層平板式除霧器。脫硫系統(tǒng)按照100%容量95%脫除效率設計。

GGH使用上海鍋爐廠設計生產(chǎn)的30.5-V-450型兩分倉回轉式煙氣加熱器，設置蒸汽吹掃和高壓水沖洗，具體參數(shù)如表1所示。

脫硫系統(tǒng)投產(chǎn)初期即出現(xiàn)GGH堵塞情況，如圖2所示。在線蒸汽吹掃和高壓水沖洗無法控制，差壓快速上升，停運脫硫系統(tǒng)，對換熱元件進行離線高壓水沖洗。但隨著沖洗次數(shù)的增多，差壓上升速度加劇，離線沖洗的效果也越來越差。最嚴重時，兩臺機組一年進行了12次離線水沖洗，脫硫系統(tǒng)投運率大大降低。

GGH堵塞直接導致煙風系統(tǒng)阻力增加，脫硫系統(tǒng)電耗大大增加，GGH堵塞最嚴重時，雙側總差壓達到3400Pa，由于GGH差壓直接導致脫硫系統(tǒng)電耗增加約1500kW。測試GGH漏風率在1.5%左右，影響脫硫效率0.95-1.51%。GGH漏風率測試情況如表2所示。

4.2 取消GGH技術方案

1)GGH及附屬系統(tǒng)全部拆除，重新配置吸收塔入口煙道，在吸收塔入口原煙道上加裝事故噴淋系統(tǒng)，噴淋系統(tǒng)可將入口煙溫從200℃降低到75℃.

2)拆除增壓風機，實現(xiàn)引增合一。

3)在原吸收塔三層噴淋層的下方增加一層噴淋層，相應增加一臺漿液循環(huán)泵，新增的噴淋層流量為7500m3/h，設置90個噴嘴，單個噴嘴流量為83.3m3/h。對原有的3層噴淋層的靠近吸收塔壁的28個噴嘴進行更換，將原雙向空心錐噴嘴更換為單向?qū)嵭腻F噴嘴，每個噴嘴流量為72.2m3/h。

4)將兩層平板式除霧器更換為兩層屋脊除霧器和1層管式除霧器，保證除霧器出口液滴含量≤50mg/m3。5)電除塵器前加裝低溫省煤器，煙溫從150℃降低至105℃，回收熱量用來加熱凝結水。

6)吸收塔出口加裝濕式電除塵器，控制煙氣顆粒物(含石膏)排放濃度不超過5mg/Nm3。

7)利用現(xiàn)有煙塔合一機組的排煙冷卻塔，將濕式電除塵器出口排煙引至現(xiàn)有煙塔排放，煙囪進行進口?；u防腐，作為臨時備用通道。

圖中，1-鍋爐，2-低氮燃燒器，3-SCR脫硝裝置，4-空氣預熱器，5-低溫省煤器，6-電除塵器，7-電除塵器高頻電源，8-動調(diào)軸流引風機，9-脫硫吸收塔，10-脫硫噴淋層(4層)，11-脫硫除霧器(兩層屋脊式+一層管式)，12-濕式電除塵器，13-玻璃鋼煙道，14-擋板門，15-煙塔，16-擋板門，17-煙囪

5 改造效果

1)取消GGH后，煙風系統(tǒng)阻力大大降低，脫硫系統(tǒng)電耗平均降低450kW，年節(jié)電約250萬度，同時，由于消除了GGH漏風的影響，脫硫效率提高，原三臺漿液循環(huán)泵運行才能保證排放濃度，現(xiàn)在兩臺漿液循環(huán)泵運行就可滿足濃度要求，節(jié)省了大量漿液循環(huán)泵的電耗。

2)由于低溫省煤器的作用，進入脫硫吸收塔的煙氣溫度和GGH取消前相當，脫硫系統(tǒng)水耗基本沒有增加。

3)由于下游設置了濕式電除塵器，污染物實現(xiàn)了“近零排放”，煙塵、SO2、NOx排放限值分別按5mg/Nm3、35mg/Nm3、50 mg/Nm3，污染物濃度的降低，基本消除了取消GGH對污染物落地濃度的影響。同時，煙塔排放，也保證了煙氣的排放高度。

4)由于取消了GGH，消除了因GGH故障而導致脫硫系統(tǒng)停運的風險。

6總結

隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，火電廠要保證較高的脫硫效率，同時必須保證脫硫系統(tǒng)投運率100%。GGH漏風大大制約了脫硫效率的提高，GGH結垢堵塞不僅使系統(tǒng)電耗大大增加，還嚴重威脅到系統(tǒng)的安全運行，使脫硫系統(tǒng)100%投運率得不到可靠性保證。因此，新一輪環(huán)保改造的過程中，是從安全、環(huán)保、經(jīng)濟綜合考慮，取消GGH應作為優(yōu)選方案。