刘科勤1，万艳雷2
(1中钢集团天澄环保科技股份有限公司，湖北 武汉 430205;2长江勘测规划设计研究院，湖北 武汉 430010)
摘 要：主要对某电厂石灰石 石膏法烟气脱硫机组GGH的改造进行了介绍，并通过对造成GGH堵塞的原因进行分析与探讨，提出了一系列解决方案和措施，并探讨采用湿烟囱防腐取代GGH的可能。
关键词：烟气脱硫；石灰石 石膏;GGH改造；湿烟囱防腐
D iscussion of R ebuildi ng GGH i n Po w er P l ant F l ue Gas D esulfurizati on
LI U K e-q in1,WAN Yan-lei2
(1Sinostee lT iancheng Env iron m enta lProtecti o n Sc i e nce&Techno l o gy Co.,Ltd.,H ubeiW uhan430205;
2Chang Jiang Institute of Survey P lann i n g Design and Research,H ube iW uhan430010,China)
Abst ract:The characters o f rebu ild i n g GGH i n a po w er p lant fl u e gas desulf u rization w ere i n troduced.On the basis of t h e analysis of the soot and scale for m ation,so m e proper treat m ent w as suggested to so l v e the prob le m.The possi b ility of FGD ch i m ney anticorrosi o n rebuildi n g w ithoutGGH w as discussed.
K ey w ords:fl u e gas desu lfurizati o n;li m estone-gypsum;GGH rebuilding;w et ch i m ney anticorrosi o n
电厂普遍采用石灰石 石膏湿法脱硫，为提高湿法脱硫后净烟气排放温度，使其扩散范围增大，须对排烟前的净烟气进行加热，目前电厂普遍采用的是GGH回转式加热器。
GGH采用原烟气加热净烟气，不需要另外供能，因此在烟气脱硫系统中采用GGH加热净烟气对电厂而言是经济的方法，但是目前很多脱硫装置的GGH在长期运行中经常出现堵塞等现象，需要进行相应的改造。 1 某电厂原脱硫装置基本情况
某电厂2300MW机组配套脱硫装置，脱硫设施同步投运。采用石灰石 石膏湿法全烟气脱硫，采用一炉一塔，设计脱硫效率不低于95.1%。由于现有煤种含硫量较设计煤种含硫量大幅度提高，产生的二氧化硫远远超过现有脱硫系统的处理能力。
为此对已建脱硫装置进行必要的系统增容和系统改造，使改造后的脱硫装置在燃用装置改造设计煤质条件下进行2台炉B M C R工况全烟气脱硫时，脱硫后烟气S O
2
浓度不高于200mg/Nm3。
2 目前GGH基本情况
GGH装置烟气入口量(B M CR)为1960000m3/h,GGH原烟侧入口烟温约130!,GGH净烟侧出口烟温85!。目前该脱硫系统的GGH堵塞严重，需要对GGH进行改造。
3 GGH改造内容
(1)改造GGH换热元件型式。控制总压差在600Pa之内、允许牺牲2!排烟温度为代价、采用不易积灰的换热元件结构形式。 (2)改造GGH吹扫系统，原压缩空气吹扫改为蒸汽吹扫。蒸汽汽源由电厂提供，温度250!~300!，压力>1.0M Pa。4 主要问题的原因分析
GGH的运行阻力逐渐增大。GGH经过一段时间的运行，其运行阻力逐渐增大，其可能的原因为:
(1)烟气带水。在整个FGD系统中，因除雾器的效果等因素的影响，净烟气从脱硫塔出来后，烟气带水，直接导致净烟气密度增大、质量流量增加，进而表现为GGH的运行阻力增大。
(2)烟气中含尘量超标。除尘器和除雾器的效果，将直接决定着烟气中的的含尘量。除尘器的效果欠佳，将使得原烟气中的飞灰携带到潮湿的GGH中，并黏结到GGH的传热元件上。除雾器的效果将决定了净烟气中携带的脱硫副产品石膏的含量。无论是飞灰还是石膏，其黏结到传热元件上必将堵塞GGH 传热元件的流通通道，进而增大其运行的阻力。
(3)系统参数的改变。运行工况与设计工况有了较大的改变，尤其是改变了煤种后，烟气的温度得到的升高，流量有所增加，都将改变系统的运行阻力。
(4)吹灰器的吹灰效果和清洗效果。吹灰介质设置不当、吹灰效果不佳等等，将不能有效、及时地将传热元件表面的污垢进行清除。久而久之，传热元件的流通通道将被逐渐堵塞，系统阻力将显著增大。 (5)吹灰介质的品质不佳。吹灰介质的压头、流量、温度、过热度等将直接影响吹灰器的吹灰效果。
(6)吹灰器的喷嘴不是专用的高通透的喷嘴，同样的吹灰介质，但吹灰效果欠佳。
(7)杂物堵塞传热元件的流通通道。GGH经过长期的运行后，冷端(上部)传热元件容易产生腐蚀。腐蚀后的杂物从上而下逐渐堵塞了流通的通道，即使采用频繁的吹灰和高压水冲洗也将无济于事。
防漏杯盖
(8)不恰当的吹灰、清洗方式。传热元件在进行水冲洗时没
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有同步进行压缩空气和/或蒸汽的吹扫，使得元件在潮湿的状态下运行。
(9)水冲洗管有泄漏，造成水进入GGH 内部。
(10)机组停炉时，没有按照厂家的要求进行彻底的低压水冲洗。
5 GGH 的改造方案
针对上述主要问题，结合GGH 的实际运行情况，改造方案为:
(1)运行工况与选型工况严重偏差，需重新进行GGH 选型，选择合适高度的传热元件。GGH 改造时有必要根据实际运行工况的参数进行重新计算，以保证GGH 的合理换热余量。
(2)选择封闭通道、大间隙、防堵塞、易清洁的传热元件波型。
GGH 上通常采用的两种波型的传热元件，即封闭通道波型和开发通道的波型。开放通道的传热元件，是一种常规的波型，被广泛应用于锅炉的空预器中。吹灰介质在通过开发通道的传热元件时不能保证持续有效的吹灰压头，起不到良好的吹灰效果。封闭通道波型的传热元件，在一定区域的范围内，形成了密封腔体。当具有一定压头的介质对这一区域进行吹扫时，吹灰介质不容易向周边扩散，从而保证了介质一直具有有效吹灰的压头，提高了吹灰效果，有效地清除积灰和污垢，具体见图1
。
图1
开放通道波型与封闭通道波型传热元件吹灰效果对比图
图2 开放通道波型与封闭通道波型传热元件吹灰效果试验图
在此次改造方案中，采用改良型的封闭通道的传热元件，其
具有以下特点:#大通道。能够有效增加烟气在GGH 内部的流通速度，使得烟气流通传热元件时的阻力损失达到最小点。∃良好的换热效果。元件的波型具有足够的斜波纹，能够保证充分的换热效果；又具有一定的大通道，能够保证良好的吹灰。%良好的吹灰效果。大通道波型的波峰与其平板进行紧密配合，保证了一个封闭的流通通道截面。当吹灰器进行吹灰时，吹灰介质的压头可以在该通道中有效地保持(即不向外扩散)，因此在选用同样吹灰介质的情况下，能够起到更好的吹灰效果。
(3)确保在线高压水冲洗能够投运。当运行阻力大于设计阻力的50%左右时，可以投运在线的高压水冲洗，使得GGH 的
运行阻力能够回复到原始的状态。这就避免了因GGH 的运行阻力太大而频繁地停运FGD 系统，提高了FGD 系统的停运率。
(4)改造吹灰介质的品质。将原先的压缩空气气源改为蒸汽汽源，蒸汽的压力要求为1.0~1.4M Pa ，蒸汽总流量不低于5.5t/h ，吹灰蒸汽需要有150!以上的过热度。
(5)改造吹灰器内部蒸汽吹灰的头，并更换专用的高通透的喷嘴。
(5)调整吹灰流程和吹扫时间。根据转子的转速和吹灰器的有关参数，调整吹灰器的吹扫流程，确保在一个完整的吹灰流程中，吹灰器的吹扫能够覆盖整个转子的传热元件。同时需要能够满足当转子经过高压水喷嘴后，立刻由吹灰喷嘴予用蒸汽予以吹干水滴。避免了高压水冲洗过后二次结垢(在线冲洗后再次粘附)的危害。防滑垫片
(6)调整传热元件在GGH 转子内部的标高，将冷端的高度减少，增加热端的高度，避免不必要的腐蚀。同时，将冷端的传热元件更加靠近吹灰器喷嘴，提高最容易堵塞的传热元件冷端部位的吹灰强度。
(7)针对除雾器和电除尘器进行改造，降低烟气含尘量，减少烟气带水。
6 烟气再热器(GGH )改造和取消GGH +脱硫湿烟囱的方案比较
对于脱硫后的净烟气有两种常见的处理方式，一种是净烟气经过GGH 加热后排放到一般防腐的烟囱，一种是净烟气不经过加热直接排放到经过良好防腐处理的湿烟囱。近年来，结合国内外的运行经验，并随着对脱硫认识的深化，脱硫湿烟囱方案已经被大家认同，新上的脱硫项目现在都采用取消GGH，同时采用湿烟囱防腐方案。
6.1 GGH 加热的方案
6.1.1 有利于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50!升高到80!左右，从而提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。
但从环境质量的角度来看，主要关注点是在安装和不安装GGH 时，主要污染物(SO 2、粉尘和NO X )对地面浓度的贡献。污染物的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装GGH 分别约为10000m 和7000m 。由于S O 2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极小部分。由此可以看出GGH 对于环境质量没有本质的改善。
6.1.2 有利于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的烟羽。在北方环境温度较低的地区，出现的几率会更大。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。
6.1.3 GGH 改造不能减轻下游设备腐蚀
经过此后的实践证明，由于烟气在经过GGH 加热之后，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GGH 加热后的烟气有更强的腐蚀性。因此认为采用GGH 后可以不对下游烟道和烟囱进行防腐的概念是一个认识上的误区。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GGH 就可以不对烟囱进行防腐处理是错误的[1]。
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6.1.4 GGH 改造带来的问题
病房呼叫系统
(1)运行成本高。GGH 本体对烟气的压降约在1000P a ，如果考虑到由于安装GGH 而引起的烟道压降，总的压损约在1200P a 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。而且GGH 本身的电耗为2 200k W 。
(2)易造成烟气泄漏。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 的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;
(3)造成腐蚀和增加阻力。由于原烟气在GGH 中由130!左右降低到酸露点以下的80!，因此在GGH 的热侧会产生大量的粘稠的浓酸液。这些酸液不但对GGH 的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 的压降。国内已有电厂由于GGH 粘污严重而造成增压风机振动过大的前鉴[2]。
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6.2 脱硫湿烟囱的方案
6.2.1 提高系统的运行可靠性和可用率
烧录ic安装GGH 后，由于GGH 部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，增加了维修费用。采用湿烟囱防腐，取消GGH 后，可以使得烟气系统得以简化,FGD 系统的可靠性有了提高，达到高可用率运行。6.2.2 湿烟囱防腐方案
根据对烟囱结构、烟气流场、脱硫工艺、运行工况等详细分析，推荐采用泡沫玻化陶瓷砖防腐系统进行湿烟囱防腐，防腐系统见图3
。
图3 湿烟囱防腐系统示意图
该系统具有如下特点:#防止酸性气液相混合体渗透;∃抵
抗烟气中的混合介质化学腐蚀;%具有隔热、保温功能;&适应干湿、高低温烟气交替运行;∋有效地抗酸水渗透;(胶黏剂具有膨胀可逆的收缩弹性，可调节、化解不同相材料的热膨胀，有效防止防腐介质主体开裂或脱落。6.2.3 防腐材料的选择
(1)玻化陶瓷砖。泡沫玻化陶瓷砖以矿物为原料，加入了适量的、在一定温度下能产生大量气体的、具有膨胀性能的原生矿物的混合物。成品陶瓷砖体积密度为350kg /m 3、导热系数为
0.150W /(m ∀k)、体积吸水率小于0.5%(仅表面潮湿)、抗冻性能优良、防水抗渗能力强，制品在5%~40%H 2SO 4浸30天抗压强度不降低；外观无腐蚀变化、耐烟气冲刷、机械强度高达3.0M P a 、是能在恶劣环境中长期使用的高性能轻质泡沫制品。
(2)耐温耐酸胶黏剂。耐温耐酸胶黏剂为双组分材料组成，胶黏剂不含溶剂(胶层固化过程中不会产生因溶剂挥发时形成的泡孔)，其主要成分为有机硅橡胶。当温度变化时，其分子之间的作用力改变很小，所以它的各种性能基本不会改变。在施工过程中，固化剂加入硅橡胶中在室温下进行化学反应，完成固化过程。从而使拉伸强度达到2.3M P a 、拉伸剪切强度达到2.2M P a 以上，此固化机理是化学反应过程而非物理固化，从而使固化时间大为缩短，在复杂工况条件下性能可靠。
6.3 经济分析
6.3.1 如果取消GGH +湿烟囱防腐的方案
投资：烟囱防腐面积按10000m 2考虑，单价按照1380元/m 2，总造价为1380万元人民币;
GGH 拆除费用和GGH 及烟道的残值抵消;
运行费用：每年10万元，主要对烟囱防腐系统进行检查和运行维护;
6.3.2 如果采用GGH 改造的方案
投资：按照每台改造费用280万计算，两台的改造费用为560万元人民币;
每年运行费用:(年利用小时数按5500h 计算，厂用电电费按0.2元人民币/k W h);
电费:2 1700k W 5500 0.2=374万元人民币；运行维护费用(包括蒸汽消耗，备品备件，巡检、人工费用等):50万元人民币;
所以每年运行费用424万元人民币。
经分析，采用取消GGH +湿烟囱防腐的方案初始投资比GGH 改造要多820万元人民币，但是每年运行费用将节省414万元人民币，只需要两年的时间就可回收初始投资。所以，取消GGH +湿烟囱防腐的方案节能效益显著。
7 结 语
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，带来投资巨大且负面影响多，对已有工程GGH 改造的意义不大。
泡沫玻化陶瓷砖的湿烟囱防腐技术成熟可靠，经过工程实例的验证，简化了脱硫系统，降低了投资和运行费用，是一种值得选择的方案。
谱进样瓶
参考文献
[1] 张为强，陈军海.火电厂湿法烟气脱硫系统中取消换热器的可行性分析探讨[J].中国电力环保,2007(02):48-51.
[2] 陈志强，马文静，朱庆芳.燃煤电厂烟气脱硫配置GGH 的探讨[J].
中国电力环保2007(02):15-19.
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