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????? 對濕法脫硫工藝中是否增設煙氣換熱器的討論

????? 對濕法脫硫工藝中是否增設煙氣換熱器的討論１李永紅２毛玉如３馬曉峰
（１。遼寧核電有限公司遼寧大連１１６００１２。中國環(huán)境科學研究院北京１
０００１２３。山西省電力勘測設計院山西太原０３０００１）

????? 摘要：目前，石灰石－石膏煙氣脫硫濕法工藝已成為我國燃煤電廠煙氣脫
硫的首選工藝。針對煙氣脫硫濕法工藝是否需要加裝煙氣換熱器的有關(guān)問題，結(jié)
合理論研究和工程實際進行探討，并提出建議。

????? 關(guān)鍵詞煙氣脫硫煙氣換熱器腐蝕中圖分類號：Ｘ７０１。３文獻標識碼：
Ａ文章編號：１６７２－９０６４（２００７）０２－００４４－０３０前言近
年來我國煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化取得了重大進展，截止到２００５年底，已建成投產(chǎn)５
３００萬ｋＷ裝機的煙氣脫硫設施。針對我國火電機組不同情況的煙氣脫硫技術(shù)
得到全面發(fā)展，脫硫設備國產(chǎn)化率已達９０％以上。石灰石－石膏濕法煙氣脫硫
（ＦＧＤ）工藝由于其適應范圍廣、工藝成熟、脫硫效率高、脫硫劑來源豐富且
價格較低，已成為我國燃煤電廠的首選工藝［１］。

????? 石灰石－石膏濕法脫硫工藝中，關(guān)于煙氣系統(tǒng)的配置方案，一般有２種。
即：原煙氣經(jīng)增壓風機升壓后直接進入吸收塔，脫硫后的煙氣直接引至煙囪排放
（排煙溫度約５０℃）；或煙氣經(jīng)增壓風機升壓后再經(jīng)煙氣換熱器（ＧＧＨ）進
行高低溫煙氣換熱降溫后進入吸收塔，脫硫后的煙氣經(jīng)ＧＧＨ升溫后再引至煙囪
排放（排煙溫度約８０℃）。脫硫系統(tǒng)中的ＧＧＨ實際上是一個再生式換熱器，
國際上較普遍采用的ＧＧＨ型式為回轉(zhuǎn)式［２］。

????? 濕法ＦＧＤ系統(tǒng)投資較大，一般占電廠投資的近８％［１］。為此，減少
濕法ＦＧＤ裝置的造價，降低運行、維護費用，越來越受到關(guān)注。濕法ＦＧＤ工
藝是否需要進行煙氣升溫，即煙氣脫硫是否需加裝ＧＧＨ的問題一直困惑著脫硫
產(chǎn)業(yè)界［３］。

????? １國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢１。１國外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢德國設置ＧＧＨ并不
是基于為煙囪防腐蝕的原因，而是因不設ＧＧＨ時，排煙溫度低至５０℃左右，
煙囪出口煙氣呈白色水霧，視覺效果較差，為防止出現(xiàn)這種狀況，環(huán)境保護法規(guī)
中有煙氣溫度應超過７２℃的規(guī)定，因而必須要設置ＧＧＨ［４，５］。德國大
規(guī)模建設ＦＧＤ裝置的時間是２０世紀８０～９０年代。因此，在此期間建設的
ＦＧＤ全部設置了ＧＧＨ，而且主要是回轉(zhuǎn)式ＧＧＨ。經(jīng)過多年的運行，發(fā)現(xiàn)Ｇ
ＧＨ是整個ＦＧＤ系統(tǒng)的故障點，大大影響了ＦＧＤ的可用率。幾乎所有的ＧＧ
Ｈ在運行過程中都出現(xiàn)了故障。德國加入歐盟以后，大部分歐盟成員國對煙氣排
放的溫度沒有法規(guī)上的限制 .從［５］２００２年開始，德國采用了歐盟的標準，
取消了對煙氣排放溫度的限制。因此，在原東德地區(qū)近期建設的ＦＧＤ，已有部
分電廠不再設置ＧＧＨ，將脫硫后的煙氣通過冷卻塔排放，這樣既可以省去濕煙
囪的投資，又可以大大提高煙氣中污染物的擴散能力，從而改善視覺效果［４］。

????? ＦＧＤ裝置設置ＧＧＨ在亞洲地區(qū)采用的較多，如日本、韓國、中國等［
２］。日本是一個面積小，地形狹長的島國，為了減輕煙氣排放對日本本土的污
染。一直采用較高煙溫排放，以增強煙氣的擴散能力。因此，日本的ＦＧＤ裝置
一般都設置ＧＧＨ［３，４］。

????? 美國環(huán)保標準對煙囪出口排煙溫度無要求。因此，美國自２０世紀８０年
代中期以后安裝的ＦＧＤ系統(tǒng)基本都不設置ＧＧＨ［３，４］。美國Ｂ＆Ｗ公司
在全球ＦＧＤ工程業(yè)績中，６０％不設置ＧＧＨ；其中在美國ＦＧＤ中，９０％
以上不設置ＧＧＨ，在臺灣ＦＧＤ工程中均不設置ＧＧＨ。美國一些電廠考慮到
ＦＧＤ不設置ＧＧＨ可能會因煙溫過低對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，采用了在煙囪
底部安裝燃燒潔凈燃料的燃燒器，此方法可以在氣象條件不利于擴散時，對脫硫
后的煙氣進行臨時加熱［３］。這種方法的投資和運行費用都很低，同時對保護
環(huán)境有很好的作用，是一種比較實際的方案。

????? １。２國內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢由于我國的ＦＧＤ事業(yè)是在引進日本和歐洲技
術(shù)的基礎上發(fā)展起來的，因此基本沿用了它們的技術(shù)規(guī)則［４］。國內(nèi)初期建設，
目前已投運的電廠ＦＧＤ裝置均設置了ＧＧＨ，如利用日本三菱技術(shù)的珞磺電廠
１期、期工程，ＦＧＤ裝置采用了２水媒管式ＧＧＨ。重慶電廠、浙江半山電廠、
北京第一熱電廠的ＦＧＤ引進的是德國Ｓｔｅｉｎｍｕｌｌｅｒ公司的技術(shù)，采
用了氣氣回轉(zhuǎn)式ＧＧＨ［２，３］。國內(nèi)自行設計的火電廠濕法ＦＧＤ裝置，例
如北京石景山熱電廠，北京一熱２期工程，山東黃臺電廠，江陰夏港電廠、浙江
錢清電廠、廣東瑞明電廠和沙角Ａ廠也均設置了ＧＧＨ［５］。

????? 但是隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展和進步以及業(yè)內(nèi)人士對脫硫技術(shù)認識的深化，國
內(nèi)有些工程在ＦＧＤ裝置后沒有設置ＧＧＨ。如，常熟電廠、利港電廠、黃驊電
廠、臺山電廠、王灘電廠、托克托電廠、潮州電廠、烏沙山電廠、陡河電廠、唐
山電廠、后石電廠等［２－５］。

????? 從國內(nèi)外燃煤電廠ＦＧＤ裝置運行狀況來看，存在著設置和取消ＧＧＨ系
統(tǒng)２種情況，目前國內(nèi)外在在建電廠的ＦＧＤ系統(tǒng)中，主張取消ＧＧＨ的，有逐
漸增加的趨勢［６］。

????? ２比較２。１設置ＧＧＨ的作用（１）增強污染物擴散。濕法ＦＧＤ系統(tǒng)
中設置ＧＧＨ后可以將脫硫后的排煙溫度升高至８０℃左右，從而可以提高煙氣
從煙囪排放時的抬升高度。同時也使煙氣中ＳＯ２的地面最大落地濃度降低，最
大落地濃度點距煙囪的距離也擴大，即煙氣的擴散能力得以加強。

????? 某電廠２臺３０萬ｋＷ機組合用一個煙囪，煙囪高度為２１０ｍ，設置與
取消ＧＧＨ時主要污染物對地面濃度的影響對比如表１所示［３］。從表１的計
算結(jié)果可以看出，由于二氧化硫和粉塵的源強度在除塵和脫硫之后大大降低。因
此，無論是否設置ＧＧＨ，它們的貢獻只占環(huán)境允許值的很小一部分。由于ＦＧ
Ｄ不能有效脫除氮氧化物，氮氧化物的源強度并沒有降低，因此是否設置ＧＧＨ
對于氮氧化物的貢獻有較大影響，但從表１看出，仍然只占環(huán)境允許值的１０％
左右。因此，對環(huán)境的影響不會很顯著。實際上降低氮氧化物對環(huán)境影響的根本
措施是安裝脫硝裝置，想通過擴散來降低落地濃度只是一種權(quán)宜之計，只能減輕
局部環(huán)境污染，不能減輕總體環(huán)境污染。但如果電廠的環(huán)境濕度處于飽和狀態(tài)，
則濕煙氣的抬升與其處于環(huán)境濕度未飽和時有明顯不同。此時ＦＧＤ系統(tǒng)設置Ｇ
ＧＨ與否對煙氣抬升高度差異不大，不會造成地面污染濃度的改變。

????? （２）降低煙羽可見度。由于安裝了濕法ＦＧＤ系統(tǒng)之后，從煙囪排出的
煙氣處于飽和狀態(tài)，在環(huán)境溫度較低時，凝結(jié)水汽會形成白色的煙羽。在我國南
方城市，這種煙羽一般只會在冬天出現(xiàn)；而在北方環(huán)境溫度較低的地區(qū)，出現(xiàn)的
幾率較大。一般而言，ＦＧＤ系統(tǒng)后冒白煙是很難徹底解決的，如果要完全消除
白煙，必須將煙氣加熱到１００℃以上。設置ＧＧＨ也只能使煙囪出口附近的煙
氣不產(chǎn)生凝結(jié)，使白煙在較遠的地方形成。白煙對環(huán)境質(zhì)量沒有影響，只是一個
公眾的認識問題。

????? （３）避免煙囪降落液滴及減輕煙囪腐蝕。經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，在排放
過程中，隨著煙溫的逐漸降低，煙氣易于冷凝結(jié)露并在潮濕環(huán)境下產(chǎn)生腐蝕性的
水液液體，并依附于煙囪內(nèi)側(cè)壁流下，對煙囪造成嚴重腐蝕。而ＧＧＨ的設置可
以提高經(jīng)脫硫處理后排放的煙氣溫度，從而減緩了由于煙氣冷凝結(jié)露產(chǎn)生的腐蝕
性水液液體，同時減輕了煙囪腐蝕。

????? ２。２取消ＧＧＨ的可能性取消ＧＧＨ需要考慮如下一些主要問題：（１）
污染物擴散問題。取消ＧＧＨ后的排煙溫度僅為５０℃或更低，從而使煙氣從煙
囪排放時的抬升高度有所降低。同時也使煙氣中ＳＯ２的地面最大落地濃度加大，
影響到了煙氣的擴散能力。如果工程脫硫效率較高，經(jīng)過脫硫后ＳＯ２濃度較低，
落地濃度仍然能滿足國家的有關(guān)要求。因此，取消ＧＧＨ對于因污染物擴散能力
降低而導致的最大落地濃度無較大影響。

????? （２）可見煙羽問題。設置ＧＧＨ后由于煙溫的提升，煙囪冒白煙的問題
可以在一定程度上得以減輕。但由于濕法ＦＧＤ工藝設置ＧＧＨ后排煙溫度僅在
８０℃左右，溫升有限，因此只能使得煙囪在出口附近的煙氣不產(chǎn)生凝結(jié)，白煙
仍會在較遠的地方形成。

????? （３）系統(tǒng)穩(wěn)定運行問題。ＧＧＨ包括設備本體、密封系統(tǒng)、水和壓縮空
氣沖洗系統(tǒng)等，較為復雜，工作條件惡劣。設置ＧＧＨ后，由于ＧＧＨ部件的腐
蝕和換熱元件堵塞，造成的增壓風機的運行故障，已經(jīng)成為ＦＧＤ系統(tǒng)長期穩(wěn)定
運行的瓶頸之一，不設ＧＧＨ可減少故障點，使脫硫系統(tǒng)運行可靠性提高，維護
和檢修工作量也相應減少。還可優(yōu)化爐后布置，使煙道和設備的布置更加簡潔合
理，安裝和檢修空間增大，施工安裝更方便。

????? （４）對下游設備及煙囪的腐蝕問題。從理論上講，采用ＧＧＨ提高了脫
硫后排煙溫度，能有利于減緩煙氣的腐蝕（即提高煙氣溫度，減少結(jié)露）。但由
于煙氣在經(jīng)過ＧＧＨ加熱之后，煙溫仍然低于其酸露點，因此，仍然會在下游的
設備中產(chǎn)生新的酸凝結(jié)。不僅如此，由于在低溫情況下隨溫度上升，液體的腐蝕
性會增強，因此，煙溫升高更加劇了凝結(jié)液的腐蝕傾向，使得經(jīng)ＧＧＨ加熱后的
煙氣有更強的腐蝕性。因此，無論是否設置ＧＧＨ，濕法脫硫工藝的煙囪都必須
采取防腐。一般有２種防腐方式：①鋼管煙囪內(nèi)表面襯玻璃鱗片；②鋼管煙囪內(nèi)
表面襯鈦合金板或鎳基合金板。濕煙囪在我國應用實績尚少，需對國外電廠的實
際運行情況進行定期調(diào)研［６］。

????? ２。３技術(shù)－經(jīng)濟性比較濕法ＦＧＤ工藝中是否設置ＧＧＨ方案的技術(shù)－
經(jīng)濟性比較如表２所示：

????? 設置ＧＧＨ，由于增加了煙氣系統(tǒng)阻力，使得運行費用提高不少，維護費
用也有所增加。對于２臺３０萬ｋＷ機組，設置ＧＧＨ，總投資為３０００多萬
元，約占ＦＧＤ系統(tǒng)總投資的２０％以上。年運行費用約８９０萬元，而建設一
個防腐性能良好可以長期使用的濕煙囪的防腐費用大約為１２００～２０００萬
元［３］。

????? 再以某２臺６０萬ｋＷ機組為例，進行比較［４］：不設ＧＧＨ方案比設
置ＧＧＨ方案將節(jié)?。牵牵韧顿Y５０００萬元，增加煙囪和海水淡化裝置投資各
２０００萬元，合計節(jié)省投資１０００萬元；節(jié)省廠用電費２４３。１萬元／ａ，
節(jié)省維護費用５０萬元／ａ，多增加水耗１１１。３２萬元／ａ，合計節(jié)省運行
維護費用１８１。７８萬元／ａ。

????? 不設ＧＧＨ方案中除脫硫工藝耗水量大于設置ＧＧＨ方案外，其余無論從
投資、布置、運行維護費用等各項指標上，不設ＧＧＨ方案均較設置ＧＧＨ方案
為優(yōu)。但要考慮對煙囪進行防腐處理。

????? ２。４環(huán)境保護要求火電廠濕法ＦＧＤ系統(tǒng)后的煙氣升溫，主要是在一定
程度上提高煙氣抬升高度和有效源高，從而在一定條件下改善煙氣擴散條件而對
污染物的排放濃度和排放量沒有影響［３］。

????? 對于燃煤電廠較為密集的地區(qū)，對環(huán)境質(zhì)量有特殊要求的京津地區(qū)、城區(qū)
及近郊、風景名勝區(qū)或有特殊景觀要求的區(qū)域、以及位于城市的現(xiàn)有電廠改造等，
在景觀要求和環(huán)境質(zhì)量等要求下，火電廠均應采取加裝ＧＧＨ等設備，進一步改
善煙氣擴散條件。在農(nóng)村、部分海邊等有環(huán)境容量的地區(qū)建火電廠，在滿足達標
排放、總量控制和環(huán)境功能的條件下，可暫不采取煙氣升溫措施。對新建、擴建、
改造的火電廠，其煙氣排放是否需要升溫，應通過項目的環(huán)境影響評價確定。

????? ３結(jié)論設置ＧＧＨ而起到的污染物擴散能力、可見煙羽程度均對脫硫系統(tǒng)
的實際運行以及環(huán)保要求無實質(zhì)影響，且設置ＧＧＨ也不會使凈煙氣下游設備及
煙囪免設防腐設施。

????? ＧＧＨ并不是煙氣脫硫裝置保證脫硫效率必備的組件，發(fā)電廠是否設置Ｇ
ＧＨ應根據(jù)工程的具體情況，如工程所處的地理位置、機組容量、機組煙囪的設
計等，綜合考慮取消ＧＧＨ與對煙囪和煙道采取防腐措施后，可節(jié)約電廠的投資
和運行費。

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