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設置煙氣換熱器利弊的探析

文檔作者：葉超張然文檔來源：上海吳涇第二發(fā)電有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2024年09月21日
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上海電力 2006年第5期
設置煙氣換熱器利弊的探析
葉 超，張 然
(上海吳涇第二發(fā)電有限責任公司，上海 200241)
摘要：目前國內燃煤電廠石灰石一石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)大多安裝煙氣換熱器(GGH)，但GGH是否是這
種脫硫系統(tǒng)的必備設備值得探討。以吳涇第二電廠煙氣脫硫項目為例，介紹了GGH的作用，分析了安裝
GGH 和不安裝GGH的利弊，得出吳涇二電廠脫硫項目應采取不設GGH 的結論。在分析各種套筒濕煙囪性
能、造價的基礎上，介紹了本項目所采取的煙囪防腐方案。
關鍵詞：煙氣換熱器(GGH)；石灰石一石膏濕法煙氣脫硫；造價；防腐
中圖分類號：X773 文獻標識碼：B
1 GGH的作用
1．1 提高排煙溫度和抬升高度
GGH 可以將濕法煙氣脫硫的排煙溫度從5O
。C升高到8O。C左右，從而提高煙氣從煙囪排放時
的提升高度。但從環(huán)境質量的角度來看，主要關
注點是安裝和不安裝GGH時，主要污染物(SO 、
粉塵和NO )對地面濃度的貢獻。表1為吳涇二
電廠脫硫項目工程2×600 MW 機組的實際環(huán)評
測算結果[1]。
表l 臭涇二電廠主要污染物對地面濃度的貢獻
S()2 粉塵 N(h
污染物 國家二級標準限度 國家二級標準限度 國家二級標準限度
(0．15 mg／m。) (0．15 mg／m ) (0．12 mg／m。)
平均值占標 有GGH 無GGH 有GGH 無GGH 有GGH 無GGH
準限度的百
分比／ 0．97 1．7 O．25 0．42 5 5 9．4
表1計算結果顯示。SO 和粉塵的源強度在
除塵和脫硫之后均大大降低，因此無論是否安裝
GGH，它們的貢獻只占環(huán)境允許值的一小部分。
由于脫硫系統(tǒng)不能有效脫除NO ，NO 的源強度
并沒有降低，雖然是否安裝GGH對于NO 的貢
獻有一定的影響，但是從測算數據看，不安裝
GGH時NO 的排放仍然只占環(huán)境允許值的
1O 左右。對環(huán)境的影響不會很顯著。實際上。要
降低N0 對環(huán)境的影響，根本措施還是采用脫硝
裝置或低氮燃燒器。通過擴散來降低濃度并不能
減輕總體環(huán)境污染，只能是一種權宜之計[·引。
1．2 對減輕尾部煙道和煙囪腐蝕程度有限[3]
2O世紀八九十年代，由于對脫硫工藝的性能
還沒有完全認識、掌握，認為脫硫后的煙氣通過
一466 一
GGH加熱后，煙氣溫度升高到8O℃左右，可以降
低脫硫后煙氣對尾部設施的腐蝕程序。然而，實
踐證明：
(1)脫硫系統(tǒng)不能有效去除SO。，而且脫硫
后煙氣中水份含量較大，SO 溶于水中，煙氣在尾
部煙道和煙囪內壁結露，使煙囪的腐蝕加大。
(2)安裝GGH后，在積聚在GGH換熱元件
上的飛灰中的元素催化作用下，煙氣中部分S()2轉
化為S()3，對升高煙氣的酸露點會產生一定影響。
有測試表明，采用GGH后。S()3的含量有所增加。
(3)經過脫硫后的煙氣酸露點溫度為9O～
120。C，煙氣經過GGH 加熱后，煙溫在8O。C左
右，仍然低于酸露點，因此，還會在尾部煙道和煙
囪中產生新的酸凝結。不僅如此，酸對金屬材料
的腐蝕作用對溫度非常敏感，這使經GGH 加熱
后的煙氣有更強的腐蝕性。
(4)經GGH加熱后的煙氣溫度高于煙氣的
水露點，可以防止新的凝結水產生，但是8O。C的
煙氣無法在很短時間內將凝結在煙道和煙囪表面
上的水或穿過除霧器的漿液快速蒸干，只能使這
些液滴慢慢地濃縮、干燥。此過程使得原來酸性不
強的液滴變成腐蝕性很強的酸液，在尾部煙道和
煙囪上形成點腐蝕。
因此，嚴格來講，即使設置了GGH，濕法脫
硫的煙囪也必須采取防腐。認為安裝了GGH就
可以不對尾部煙道和煙囪進行防腐處理是一個認
識上的誤區(qū)。
2 安裝GGH帶來的問題[ ]
(1)增加電廠初期投資 J。GGH設備本體
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以及由安裝GGH 引發(fā)的直接投資，包括煙道、支
架和沖洗系統(tǒng)的費用大約是脫硫工程總投資的
1O ～ 12 。
(2)增加電廠的運行成本。回轉式600 MW
機組GGH的阻力壓降一般為1 kPa，如果考慮到
由于安裝GGH 而引發(fā)的煙道壓降，總的壓損約
在1_2 kPa。為了克服這些阻力，必須增加風機
的壓頭，這使脫硫系統(tǒng)的運行費用大大增加。
(3)影響脫硫系統(tǒng)正常運行。煙氣在GGH
內熱交換降溫過程中產生的酸液，會對GGH換
熱元件和殼件造成強烈腐蝕，而且會粘附煙氣中
的飛灰，在換熱元件中凝固、堵塞通道，影響脫硫
系統(tǒng)正常工作。據了解，臺山一期2臺600 Mw
機組運行三四個月就會發(fā)生嚴重堵塞現象，清理
非常麻煩，且工作量極大，所以其二期工程3×
600 MW 機組就不再設置GGH。
(4)降低脫硫效率。GGH 的原煙氣側向凈
煙氣側的泄漏率至少達到1 9／6，降低了系統(tǒng)的脫
硫效率。
(5)增加維護檢修費用。除正常維護檢修和
堵塞等故障的處理費用外，目前GGH 的大修期
設計為4年，即4年后就需更換陶瓷換熱片及不
銹鋼換熱元件，參照國內外600 Mw 機組GGH
換熱元件報價，采用進口材料約700萬元，國產材
料約500萬元。
3 不安裝GGH的利弊
3．1 不安裝GGH的優(yōu)點
(1)降低脫硫系統(tǒng)投資和運行費。以吳涇二
電廠2×600 MW 機組的脫硫系統(tǒng)為基礎進行技
術經濟比較。兩臺機組煤耗為464．12 t／h，實際
煤種的含硫量為0．53 ，年運行按5 500 h計，脫
硫系統(tǒng)每年脫除SO 為26 566．2 t。
固定資產投入：安裝GGH 的固定資產投入
約4 000萬元，貸款利率按5 計算，5年還清本
利，共計5 000萬元，脫硫系統(tǒng)的壽命為3O年，因
此，均比后每年的固定資產投入為166．7萬元，這
使得每公斤SO。的脫硫成本增加0．063元。
電耗：安裝GGH之后，由于GGH本體和煙
道阻力的增加，約使增壓風機的功率增加2×
1 300 kW，按年運行5 500 h，廠用電價0．24
元／(kW ·h)計算，每年增加的電耗支出為343．2
萬元，使得每公斤SO 的脫硫成本增加0．129
元。
大修費用：大修費用按固定資產原值的
2．25 計算，共為9O萬元／a，使每公斤SO 的脫
硫成本增加0．034元。
安裝GGH后費用的增加情況如表2所示。
表2 安裝GGH后費用的增加情況
項 目 年增加費用／萬元 脫硫成本增加
／(元·kg )
固定資產投入 l66，7 O．063
電耗 343．2 o．129
大修 90．0 0．034
合計 599．9 o．226
如果脫硫系統(tǒng)的壽命為3O年，在整個壽命期
內，GGH 的總費用為1．8億元，幾乎相當于2×
600 Mw 機組脫硫工程總投資的48．65 。
(2)提高系統(tǒng)運行可靠性和可用率。安裝
GGH后，由于其部件腐蝕和換熱元件堵塞造成
增壓風機運行故障，已成為脫硫系統(tǒng)長期穩(wěn)定運
行的瓶頸之一，降低了脫硫系統(tǒng)的可用率，增加了
維修費用。若不安裝GGH，脫硫的煙氣系統(tǒng)得
以簡化，可提高其運行可靠性。
3．2 不安裝GGH帶來的問題
(1)由于需要提高原煙氣的降溫幅度，因此
系統(tǒng)的水耗要比安裝GGH時增加約5O 。
(2)由于脫硫后煙氣溫度較低，在環(huán)境空氣
中的水份接近飽和，氣象擴散條件不好時，煙氣離
開煙囪出口時會形成冷凝水滴，形成所謂“白煙”。
(3)不安裝GGH 的脫硫系統(tǒng)的煙氣在煙囪
中的凝結水量會比較大，因此需考慮煙囪底部的
廢水排放設施。
4 煙囪防腐
在我國，煙氣脫硫處理尚屬起步階段，已建成
投運、完全按煙氣脫硫處理運行的火力發(fā)電廠工
程項目不多，且大多是新建工程，運行時間較短。
因此，在國家和電力行業(yè)煙囪的現行設計標準中，
均未對脫硫處理的煙囪防腐設計做出具體規(guī)定，
尤其對脫硫改造項目的煙氣防腐處理，更是無據
可循。國內各電力設計院主要依據自己的經驗和
參考資料進行設計，因而只是以煙氣的腐蝕性等
級對煙氣的防腐設計進行了要求。
根據調研及收集的相關資料，就國內已采用
的復合鈦合金內簡、耐酸磚內簡和涂鱗片樹脂這
3種套筒濕煙囪的防腐性能、施工安裝性能以及
一467 ’
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上海電力 2006年第5期
造價情況作簡要歸納，如表3所示。
謄罌
優(yōu)點{耐腐蝕性能優(yōu)異}價格較鈦鋼低 l 蝕性能好'價
I施工難度極大。不l施工速度慢。收縮l施工要求高，工藝
缺點l可能達到鈦材的f率大，吸水率高。l不到位會影響質
造價j1—8O?！?100 7／1≥1 8oo萬元 l 300元／L )
組240 m高度煙囪40天完成鱗片樹脂防腐處理
施工的實例，本脫硫改造工程項目利用機組檢修
對煙囪采用噴涂鱗片樹脂的防腐處理方案，還是
開面積約為5 000 m ，理論計算材料費約為235
萬元?？紤]到噴涂層不均勻以及損耗等因素，需
防腐涂料材料費約300萬元。據資料介紹，采用
玻璃鋼煙囪也是煙氣脫硫濕煙囪防腐的選擇方案
之一。整體玻璃鋼套筒在防腐、耐熱性能方面，完
全可以滿足套筒濕煙囪的長期運行要求，其特殊
優(yōu)點是內壁極為光滑，摩擦力極小，非常有利于高
含水煙氣的流動、排放。玻璃鋼材料的導熱系數
只有鋼材的0．5 左右，絕熱性能好 ]。
日本關西電力南港電廠的煙囪內筒用玻璃鋼
制造，內徑為5．3 ITI，管段長11 ITI，由51根玻璃鋼
管段組裝而成。但是，玻璃鋼材質煙囪是否適合
本工程項目原鋼內筒的改造，無實例借鑒，且玻璃
鋼煙囪造價不菲，單價約為1 200萬元。
(1)在脫硫系統(tǒng)中安裝GGH 是基于早期對
GGH的認識，而長期的實踐證明：GGH 在脫硫
系統(tǒng)中的作用不大，但帶來的負面影響卻不可小
(2)煙氣濕法脫硫系統(tǒng)排放煙氣的煙囪必須
進行防腐處理，與是否安裝GGH 無關。因此，認
為安裝GGH后可不對煙囪采取防腐措施的觀點
(3)GGH 的投資和運行費用非常昂貴，對2
×600 Mw 機組來說，安裝GGH總投資費用為
4 700萬元，約占脫硫系統(tǒng)總投資的1O ～12 ，
年運行費用中僅廠用電量一項就為343．2萬元。
(4)根據目前國內已投運的GGH 情況看，
大多數GGH 的運行情況欠佳。由于運行時間較
短，腐蝕的問題還沒有完全暴露出來，目前主要的
問題是換熱元件堵塞，造成脫硫系統(tǒng)停運。
(5)關于不安裝GGH致使NO 排放對落地
濃度的貢獻有所增加的問題，主要應該依靠安裝
煙氣脫硝裝置，或對鍋爐燃燒裝置進行改造，即用
低氮燃燒器方式來解決，而且應依據排放標準來
決定脫硫工藝的技術路線，而不應強求安裝弊多
利少的GGH來回避問題。
(6)實際使用表明，石灰石一石膏濕法脫硫
工藝安裝GGH弊多利少，不但不能有效改善總
體環(huán)境質量，而且大大增加企業(yè)負擔，并將影響脫
硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行。
(7)對不設置GGH 的脫硫工藝，尤其要重
視對濕煙囪的防腐處理。
(8)在充分做好不設GGH后的煙道和煙囪
防腐設計施工工作的前提下，為合理使用脫硫項
目資金，吳涇二電廠脫硫項目應采用不設GGH
方案_7]
參考文獻：
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[7] 上海吳涇二電廠2×600 MW 機組脫硫工程可靠性研究總
報告[R]．華東電力設計院，2006．
收稿日期：2006—10-25
作者簡介：葉 超(1 947一)，男，浙江寧波人，高級工程師，
大學，從事發(fā)電廠設備檢修工作，O21-54604600×2610；
張 然(1970一)，男，上海人，工程師，大學，從事發(fā)電廠設
備檢修工作 021 54604600×2620。

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