(GGH)烟气再热系统

(GGH烟气再热系统烟气换热器英文：GasGasHeater中文意思：烟气换热器GGH是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对净烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时降低进入吸收塔的烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求。GGH勺利弊分析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的名占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勺直接设备费用就达10亿元左右。如计及因安装GGHffi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GGHJ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50c升高到80c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勺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S02国家二级标 准限值（0.15mg/Nm3粉尘 国家二级标 准限值（0.1 5mg/Nm3NOx国家二级标 准限值（0.12mg/Nm3有GGH无GGH有GGH无GGH日均值/标准 值1.13%2.57%1.99%4.51%污染物的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装0%4%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NOrNOx的源强度并没有降低，因此是否安装GGH寸于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100c以上。安装GGHt排烟温度在80c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8090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GGHfc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GGHfc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GGHfc热后的烟气有更强的腐蚀性。因此认为采用GGHt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GGHt,烟气中的飞灰会积聚在GGH勺换热元件上，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GGHt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90120C范围内，而烟气再热之后的温度在80c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GGHfe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80c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GGHg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寸高约30Co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GGHt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GGM可以不对烟囱进行防腐处理是错误的。2.3安装GGHt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勺，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GGHJI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GGHB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勺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GGhfr由130c左右降低到酸露点以下的80C,因此在GGH勺热侧会产生大量的粘稠的浓酸液。这些酸液不但对GGH勺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勺压降。国内已有电厂由于GGH占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中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勺优点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系统每年月除的SO2为44800t。(1)固定资产投入安装GGH0定资产投入约2000万，贷款利率按5啾算，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/kgSO2(2)电耗安装GGH后，由于GGH*体和烟道的阻力的增加，约使增压风机的功率增加2x1500kW,按年运行6000小时，厂用电价为0.3元/kWh计算，每年增加的电耗支出为：2x1500x6000x0.3=540万元因电耗而使得脱硫成本增加：5400000/44800000=0.120元/kgSO2(3)大修费用大修费率按：固定资产原值x2.25%计算。2000x2.25%=45万元因大修费用而增加的脱硫成本为：450000/44800000=0.010元/kgSO2安装GGHt费用的增加见下表：N0.项目单位数量价格年增加费用脱硫成本增加(元/kg)1电耗kW30000.30元/kWh5400.1202固定资产投入万元;主25001250.0283大修费用%2.25450.0104合计7100.158注1:年利率5%5年还清本利,年增加费用按寿命期20年均化如果按FGD的寿命为20年计算，在FGD的整个寿命期内，总的费用为1.42亿元，几乎相当于2x300MW勺FGD的总投资。3.1.2提高系统的运行可靠性和可用率安装GGHt,由于GGH?件的腐蚀和换热元件堵塞造成的增压风机的运行故障已经成为FGD系统长期稳定运行的瓶颈之一，降低了FGD系统的可用率，附图5)3.2增加了维修费用。由于不安装GGHt,FGD的烟气系统得以简化(见,因此FGD系统的可靠性有了提高，达到高可用率运行。不安装GGH来的问题由于需要对原烟气的降温幅度有所增加，因此系统的水耗要比安装GGH寸约增力口50%&右;由于净烟气温度较低，因此在环境空气中的水分接近饱和，而且气象扩散条件不好时，烟气离开烟囱出口时会形成冷凝水滴，形成所谓“烟囱雨,在烟囱周围的地面上，有细雨的感觉；由于FGD系统不能有效去除NOx,因此必须对在取消GGHL后的NOx的落地浓度和最大落地浓度点离烟囱的距离进行核算，并取得有关环保部门的批准；因此不安装GGH勺FGD系统的烟气在烟囱中的凝结水量会比较大，在进行湿烟囱设计时必须注意；4.国外情况4.1 德国德国大规模建设FGD的时间是在上世纪的8090年代，由于当时法规的要求，烟气的排放温度不得低于72C,因此在此期间建设的FGD系统全部安装了GGH而且主要是回转式GGH经过多年的运行，发现GGH1整个FGD系统的故障点，大大影响了系统的可用率。按照德国公司的介绍，几乎100%勺GGH&运行过程中都出现了故障。德国加入欧盟以后，大部分欧盟成员国均对烟气排放的温度没有法规上的要求。因此，从2002年开始，德国采用欧盟的标准，取消了对烟气排放温度的限制。因此在原东德地区近期建设的FGD已有部分系统不再安装GGHT。德国脱硫公司认为，不安装GGH1今后FGD发展的趋势。德国己经有越来越多的在有条件的电厂将脱硫后的烟气通过冷却塔排放，这样既可以不安装GGH,又可以省去湿烟囱的投资，而且也大大提高了烟气污染物的扩散能力。1 .2美国美国的法规从来没有对排烟温度有限制，因此美国的FGD系统只有少部分安装了GGH。一些美国电厂考虑到由于不安装GGH,烟温过低时对周围环境可能产生不利影响，采用了在烟囱底部安装燃烧洁净燃料的燃烧器，在气象条件不利于扩散时，对脱硫后的烟气进行临时加热。这种方法的投资很低，运行费用也很低，同时，也保护了环境质量，是一种结合实际的解决方案，值得我们借鉴。4 .3日本由于日本是一个面积小，地形狭长的岛国。为了减轻对日本本土的污染，一直采用高烟温排放，以增强烟气的扩散能力。因此几乎所有的FGD系统全部安装了GGHo5 .小结5.1 在FGD系统中安装GGH是FGD早期发展过程中的认识，长期的实践已经证明：GGH在FGD系统中的作用不大，但是由此带来的负面影响却很大；5.2 湿法FGD所排放净烟气的烟囱都必须采用防腐措施，与是否安装GGH无关。因此，认为安装GGH后可以不对烟囱采取防腐措施，并以此节省烟囱防腐所需费用的观点不但是错误的，而且是危险的；1.1 3GGH的投资和运行费用非常昂贵，对于2x300MW机组的投资费用为2000万元，约占FGD系统总投资的15%,年运行费用约530万。注意：建设一个防腐性能良好可以长期使用的湿烟囱的防腐费用大约为1500万5.4 根据目前国内已经投入使用的GGH的运行情况来看，许多GGH的运行情况均不佳，由于运行时间尚短，腐蚀的问题还没有暴露出来，因此主要的问题是换热元件堵塞，造成FGD系统停运。因此GGH将会给FGD的正常运行造成困难。5.5 由于不安装GGH致使NOx排放对地面浓度的贡献有所增加的问题,主要应该依靠安装烟气脱硝装置来解决，而不应考虑强制要求安装弊多利少的GGH来回避问题。从经济角度来看，取消GGH之后节省的投资和运行费用，有可能补偿安装烟气脱硝所需的投资费用。这样可以削减NOx的排放总量（而不是仅仅依靠扩散来降低NOx的地面浓度），达到治本的目标。5.6 安装GGH后对于减轻湿烟囱周围地区的烟囱雨和烟囱冒白烟的问题有一定效果，因此，在一些对环境要求非常严格的地区的火电厂，是否在湿法烟气脱硫系统中安装GGH应在相应的环评中进行专题分析，并予以明确；应允许一般的电厂不安装GGH。