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上 海 电力 2 0 0 6 年第5 期 设置烟气换热器利弊的探析 叶 超 ， 张 然 ( 上海吴泾第二发 电有 限责任公司 ， 上海 2 0 0 2 4 1 ) 摘要 ： 目前 国内燃煤 电厂石灰石一 石膏湿法 烟气脱硫 系统大 多安装烟 气换热器 ( GGH) ， 但 G GH 是否是 这 种脱硫系统的必备设备值 得探 讨 。以吴 泾第 二 电厂烟 气脱 硫项 目为例 ， 介绍 了 G GH 的 作用 ， 分 析 了安 装 G GH 和不安 装 GGH的利弊 ， 得出吴泾二电厂脱硫项 目应 采取 不设 G GH 的结论 。在分析各种套筒湿 烟囱性 能 、 造价 的基础上 ， 介绍了本项 目所采取 的烟 囱防腐方 案 。 关键词 ： 烟气换热器 ( G GH) ； 石灰石一 石膏湿法 烟气脱硫 ； 造价 ； 防腐 中图分 类号 ： X 7 7 3 文献标识码 ： B 1 G GH的作用 1 1 提高排烟温度和抬升高度 GGH 可以将湿法烟气脱硫的排烟温度从 5 O 。 C 升高到 8 O。 C 左右 ， 从而提高烟气从烟囱排放时 的提升高度。但从环境质量 的角度来看 ， 主要关 注点是安装和不安装 G GH时 ， 主要污染物( S O 、 粉尘和 NO ) 对地面浓度 的贡献 。表 1为吴泾二 电厂脱硫 项 目工程 2 6 0 0 MW 机 组 的 实际 环 评 测算结果 1 。 表 l 臭泾二 电厂主 要污 染物对地面浓度的贡献 S ( ) 2 粉尘 N ( h 污染物 国家二级标准限度 国家二级标准限度 国家二级标准限度 ( 0 1 5 m g m。 ) ( 0 1 5 mg m ) ( 0 1 2 m g m。 ) 平均值占标 有G GH 无 G G H 有 G G H 无G GH 有 G G H 无 G G H 准限度的百 分比 0 9 7 1 7 O 2 5 0 4 2 5 5 9 4 表 1 计算结果显 示。 S O 和粉尘的源强度在 除尘和脱硫之后均大大降低 ， 因此无论 是否安装 G GH， 它们的贡献只 占环境允许 值的一小部分。 由于脱硫系统不能有效脱除 NO ，NO 的源强度 并没有降低 ， 虽然是否安装 GGH 对于 NO 的贡 献有一定 的影 响 ， 但 是 从测 算 数 据 看 ， 不安 装 GGH 时 NO 的排 放 仍 然 只 占环 境 允许 值 的 1 O 左右 。 对环境的影响不会很显著。实际上 。 要 降低 N0 对环境的影响， 根本措施还是采用脱硝 装置或低氮燃烧器。通过扩散来降低浓度并不能 减轻总体环境污染 ， 只能是一种权宜之计 引。 1 2 对减轻尾部烟道和烟 囱腐蚀程度有限 3 2 O世纪八九十年代 ， 由于对脱硫工艺的性能 还没有完全认 识、 掌握 ， 认 为脱硫后 的烟气通过 一 466一 GGH加热后， 烟气温度升高到 8 O左右， 可 以降 低脱硫后烟气对尾部设施 的腐蚀程序 。然而 ， 实 践 证 明 ： ( 1 )脱硫 系统不能有效去除 S O。 ， 而且脱硫 后烟气中水份含量较大 ， S O 溶 于水中， 烟气在尾 部烟道和烟囱内壁结露， 使烟囱的腐蚀加大。 ( 2 )安装 G GH后， 在积聚在 G GH换热元件 上 的飞灰中的元素催化作用下 ， 烟气中部分 S ( ) 2 转 化为 S ( ) 3 ， 对升高烟气 的酸露 点会产生一定影 响。 有测试表明， 采用 G GH后 。 S ( ) 3 的含量有所增加。 ( 3 )经过脱硫后 的烟气酸露点 温度为 9 O 1 2 0。 C ， 烟 气 经 过 G GH 加 热 后 ， 烟 温 在 8 O。 C左 右 ， 仍然低于酸露点 ， 因此 ， 还会在尾部烟道 和烟 囱中产生新的酸凝结。不仅如此， 酸对金属材料 的腐蚀作用对温度非 常敏感 ， 这使经 G GH 加热 后的烟气有更强的腐蚀性 。 ( 4 )经 GGH 加热后的烟气温度高于烟气的 水露点 ， 可 以防止新的凝结水产生， 但 是 8 O。 C的 烟气无法在很短时间内将凝结在烟道和烟囱表面 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 。 此过程使得原来酸性不 强的液滴变成腐蚀性很强的酸液 ， 在尾部烟道和 烟囱上形成点腐蚀。 因此 ， 严格 来讲 ， 即使 设置 了 G GH， 湿法脱 硫的烟囱也必须采取防腐。认为安装了 GGH就 可以不对尾部烟道和烟囱进行防腐处理是一个认 识上 的误 区。 2 安装 G GH 带来 的问题 ( 1 )增加 电厂初 期投 资 J 。GGH设备本 体 维普资讯 2 0 0 6 年第 5 期 上 海 电力 以及由安装 GGH 引发的直接投资 ， 包括烟道 、 支 架和冲洗系统 的费用大 约是脱硫工程 总投 资的 1 O 1 2 。 ( 2 )增加 电厂 的运 行 成本 。回转 式 6 0 0 MW 机组 GGH的阻力压降一般为 1 k P a ， 如果考虑到 由于安装 GGH 而引发的烟道压降， 总的压损约 在 1 _ 2 k P a 。为 了克服 这些 阻力， 必须增 加风机 的压头， 这使脱硫系统的运行费用大大增加。 ( 3 )影响脱硫 系统正常运行。烟气 在 GGH 内热交换降温过程 中产生 的酸液 ， 会对 GGH 换 热元件和壳件造 成强烈腐蚀， 而且会粘附烟气 中 的飞灰 ， 在换热元件 中凝 固、 堵塞通道， 影 响脱硫 系统正常工作。据了解 ， 台山一期 2台 6 0 0 Mw 机组运行三四个 月就会发生严重堵塞现象 ， 清理 非常麻烦 ， 且工作量 极大 ， 所 以其 二期工 程 3 6 0 0 MW 机 组就 不再设 置 GGH。 ( 4 )降低 脱硫 效 率 。G GH 的原 烟 气 侧 向净 烟气侧的泄漏 率至少达到 1 9 6 ， 降低 了系统 的脱 硫效 率 。 ( 5 )增加 维护检修 费用。除正常维护检修和 堵塞等故障的处理费用外， 目前 G GH 的大修期 设计为 4年， 即 4年后就需更换 陶瓷换热 片及不 锈钢换热元件， 参照 国内外 6 0 0 Mw 机组 GGH 换热元件报价 ， 采用进 口材料约 7 0 0万元， 国产材 料 约 5 0 0万元 。 3 不安装 G GH的利弊 3 1 不 安装 G GH 的优点 ( 1 )降低脱硫 系统投资和运行 费。以吴泾二 电厂 2 6 0 0 MW 机组的脱硫 系统为基础进行技 术经济比较。两台机组煤耗 为 4 6 4 1 2 t h ， 实际 煤种的含硫量为 0 5 3 ， 年运行按 5 5 0 0 h计， 脱 硫系统每年脱除 S O 为2 6 5 6 6 2 t 。 固定资产投入 ： 安装 GGH 的固定资产 投入 约 4 0 0 0万元 ， 贷款利率按 5 计算 ， 5年还清本 利 ， 共计 5 0 0 0万元 ， 脱硫系统的寿命为 3 O年 ， 因 此 ， 均比后每年的固定资产投入为 1 6 6 7 万元 ， 这 使得每公斤 S O。 的脱硫成本增加 0 0 6 3 元 。 电耗 ： 安 装 GGH 之 后 ， 由 于 GGH 本 体 和 烟 道阻力 的增 加 ， 约使 增压 风机 的功 率增 加 2 1 3 0 0 k W ， 按 年 运 行 5 5 0 0 h ， 厂 用 电 价 0 2 4 元 ( k W h ) 计算 ， 每年增加 的电耗支 出为 3 4 3 2 万元 ， 使得 每公 斤 S O 的脱 硫成 本增 加 0 1 2 9 元 。 大修 费 用： 大 修 费用 按 固定 资 产 原 值 的 2 2 5 计算 ， 共为 9 O万元 a ， 使 每公斤 S O 的脱 硫 成本 增加 0 0 3 4元 。 安装 GGH后费用 的增加情况如表 2所示。 表 2安装 G G H后费用的增加情况 脱硫成本增加 项 目 年增加费用 万元 ( 元 k g ) 固定资产投入 l 6 6 ， 7 O 0 6 3 电耗 3 4 3 2 o 1 2 9 大修 9 0 0 0 0 3 4 合计 5 9 9 9 o 2 2 6 如果脱硫系统的寿命为 3 O年， 在整个寿命期 内， GGH 的总费用为 1 8亿元 ， 几乎相 当于 2 6 0 0 Mw 机组脱硫工程总投资的 4 8 6 5 。 ( 2 )提 高系统运 行 可靠性和 可用率。安装 GGH后 ， 由于其部件腐蚀 和换热元件堵 塞造成 增压风机运行故障 ， 已成为脱硫系统长期稳定运 行的瓶颈之一， 降低了脱硫系统的可用率 ， 增加了 维修费用 。若 不安装 G GH， 脱硫 的烟气 系统得 以简化， 可提高其运行可靠性。 3 2 不 安装 GG H 带来 的问题 ( 1 )由于需要提高原烟气的降温幅度 ， 因此 系统的水耗要比安装 GGH时增加约 5 O 。 ( 2 )由于脱硫后烟气温度较低， 在环境空气 中的水份接近饱和 ， 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“ 白烟” 。 ( 3 )不安装 G GH 的脱硫 系统的烟气在烟 囱 中的凝结水量会 比较大 ， 因此需考虑烟 囱底部 的 废水排放设施。 4烟 囱防腐 在我国， 烟气脱硫处理 尚属起步阶段 ， 已建成 投运、 完全按烟气脱硫处理运行 的火力发电厂工 程项 目不多， 且大多是新建工程 ， 运行时间较短。 因此， 在国家和电力行业烟囱的现行设计标准中， 均未对脱硫处理的烟囱防腐设 计做出具体规定， 尤其对脱硫改造项 目的烟气防腐处理， 更是无据 可循 。国内各电力设计院主要依据 自己的经验和 参考资料进行设计， 因而只是 以烟气的腐蚀性等 级对烟气 的防腐设计进行了要求。 根据调研及收集的相关资料， 就国内已采用 的复合钛合金内简 、 耐酸砖内简 和涂鳞片树 脂这 3 种套筒湿烟囱的防腐性能、 施 工安装性能 以及 一 46 7 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 6 年第5 期 造价情况作简要归纳 ， 如表 3所示。 誊 罂 优 点 耐 腐 蚀 性 能 优 异 价 格 较 钛 钢 低 l 蚀 性 能 好 价 I 施工难度极大。 不l 施工速度慢。 收缩l 施工要求高， 工艺 缺点 l 可能达到钛材的f 率大， 吸水率高。 l 不到位会影响质 造 价j 1 8 O 。 1 0 0 7 1 1 8 o o 万 元 l 3 0 0 元 L ) 组 2 4 0 m高度烟囱 4 0天完成鳞 片树脂防腐处理 施工的实例 ， 本脱硫改造工程项 目利用机组检修 对烟囱采用喷涂鳞 片树脂的防腐处理方案 ， 还是 开面积约为 5 0 0 0 m ， 理论计算材料费约为 2 3 5 万元 。考虑到喷涂层不均匀 以及损耗等因素， 需 防腐涂料材料费约 3 0 0万元 。据 资料介绍 ， 采用 玻璃钢烟 囱也是烟气脱硫湿烟 囱防腐的选择方案 之一 。整体玻璃钢套筒在防腐 、 耐热性能方面， 完 全可以满足套筒湿烟囱的长期运行要求 ， 其特殊 优点是内壁极为光滑， 摩擦力极小 ， 非常有利于高 含水烟气的流动、 排放。玻璃 钢材料 的导热系数 只有钢材的 0 5 左右， 绝热性能好 。 日本关西电力南港电厂的烟囱内筒用玻璃钢 制造， 内径为 5 3 I T I ， 管段长 1 1 I T I ， 由 5 1 根玻璃钢 管段组装而成。但是 ， 玻璃钢材质烟 囱是否适合 本工程项 目原钢内筒的改造 ， 无实例借鉴 ， 且玻璃 钢烟囱造价不菲， 单价约为 1 2 0 0万元。 ( 1 )在 脱硫 系 统 中安 装 GGH 是基 于 早 期 对 GGH的认 识 ， 而长期 的实践证 明： GGH 在脱 硫 系统 中的作用不大 ， 但带来 的负面影响却不可小 ( 2 )烟气湿法脱硫 系统排放烟气 的烟囱必须 进行防腐处理 ， 与是否安装 GGH 无关。因此 ， 认 为安装 G GH后可不对烟囱采取防腐措施的观点 ( 3 )GGH 的投资和运行 费用非常昂贵 ， 对 2 6 0 0 Mw 机组来说 ， 安装 GGH 总投 资费用 为 4 7 0 0 万元 ， 约 占脱硫系统总投资 的 1 O 1 2 ， 年运行费用中仅厂用电量一项就为 3 4 3 2万元 。 ( 4 )根据 目前 国内已投运 的 GGH 情况看 ， 大多数 GGH 的运行情况欠佳 。由于运行时间较 短 ， 腐蚀 的问题还没有完全暴露出来 ， 目前主要的 问题是换热元件堵塞 ， 造成脱硫系统停运 。 ( 5 )关于不安装 GGH致使 NO 排放对落地 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 ， 或对锅炉燃烧装置进行改造， 即用 低氮燃烧器方式来 解决， 而且应依据排放标准来 决定脱硫工艺的技 术路线 ， 而不应强求安装弊多 利少的 GGH来 回避问题。 ( 6 )实际使 用表明， 石灰石一石膏湿法脱硫 工艺安装 GGH 弊多利少 ， 不但 不能有效改善总 体环境质量 ， 而且大大增加企业负担 ， 并将影响脱 硫系统的安全 、 稳定 、 高效运行 。 ( 7 )对 不 设 置 GGH 的 脱 硫 工 艺 ， 尤其 要 重 视对湿烟囱的防腐处理 。 ( 8 )在充分做好不设 G GH 后 的烟道和烟 囱 防腐设计施工工作的前提下 ， 为合理使用脱硫项 目资金， 吴 泾二 电厂脱硫 项 目应 采用不设 GGH 方 案_ 7 参 考文献 ： 1 上海吴泾第 二发 电有 限责任 公司 2 6 0 0 MW 脱硫 工程建 设项 目环境影响报 告表 R 华东电 力设汁院 。 2 0 0 6 2 张华 ， 何 强 ， 陈 振宇等 湿法烟