论文部分内容阅读
摘要：石灰石－石膏湿法脱硫工艺目前是我国烟气脱硫工程中广泛采用的脱硫技术，工程中是否采用GGH直接关系到环保排放、投资及运行成本、脱硫系统设备可用率等一系列问题。经过分析对比，取消GGH技术上是可行的。
关键词：烟气脱硫GGH
1、概述
黔北发电总厂共8台机组，总装机容量为1700MW(4×125MW+4×300MW)，4×125MW机组分别于1998年12月、1999年5月、1999年9月、2000年1月建成投产，锅炉系上海锅炉厂生产的420t／h煤粉炉，每台炉配一台电气除尘器、两台离心式引风机，两台炉共用一根高210米的单筒式烟囱，烟囱出口直径为5米，机组建设时未考虑脱硫，未预留场地。4×300MW机组分别于2003年4月、2003年8月、2004年3月、2004年9月建成投产，#1、2锅炉系北京巴威公司生产的1025t／h“W”火焰炉。#3、4锅炉系东方锅炉厂生产的1025t／h“W”火焰炉，每台炉配两台电气除尘器、两台轴流式引风机，两台炉共用一根高240米的单筒式烟囱。烟囱出口直径为7米。机组建设时未考虑脱硫，但预留有脱硫场地。燃煤为金沙当地无烟煤，燃料中的含硫量为1.19％～3.5％。
2、脱硫工艺介绍
我厂采用的是石灰石－石膏湿法脱硫工艺，该工艺是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。石灰石－石膏湿法脱硫工艺系统包括烟气系统、吸收塔系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统和废水处理系统。
烟气系统中设与不设GGH(烟气－烟气热交换器)直接影响到环保排放、烟囱防腐、场地布置及维护、投资及运行成本等一系列问题。下图所示为我厂脱硫系统的工艺流程图。
除尘后的锅炉烟气经增压风机增压后进入吸收塔，与石灰石浆液发生反应。除去烟气中的SO2，净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池，被通过氧化风机鼓入的空气强制氧化，生成CaSO4，继而生成石膏。为了使生成的石膏不断排出，新鲜的石灰石浆液需连续补充。
3、GGH的作用及利弊分析
GGH是利用未脱硫的热烟气来加热冷烟气的装置。工作原理是利用除尘器出口的锅炉烟气，加热脱硫装置吸收塔输出的脱硫烟气，以保证锅炉排放的污染物能扩散到较大范围内，从而避免其在电厂周围集中沉降。
3.1.GGH的利弊分析
3.1.1.安装GGH
3.1.1.1.提高脱硫后烟气的排放温度和抬升高度
湿法烟气脱硫中，GGH可以将吸收塔出口排烟温度从50℃升高到80℃左右，从而提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。相对于高度为210m的烟囱来说，在环境湿度未饱和的条件下，安装和不安装GGH的烟气抬升高度约为520m、270m，有明显的差异。从环境质量的角度来看，在同一个工程中，在安装和不安装GGH时，主要污染物(SO2、粉尘和NOx)的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装GGH约为10530m和6690m。
3.1.1.2.脱硫系统运行故障增加
多年的运行实践证明，GGH是整个烟气脱硫系统的故障点。影响烟气脱硫系统的可用率。由于安装了GGH，原烟气温度在GGH中会由约130℃降低到酸露点以下的80℃，因此在GGH的热侧会产生大量粘稠的浓酸液。这些酸液不仅对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且粘附大量烟气中的飞灰，飞灰与水及酸液起化学作用后发生硬结，将大部分换热器堵塞，阻力上升后导致脱硫系统被迫停运。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后，也会形成固体结垢物。目前，我国大多数的烟气脱硫系统都设计有GGH，绝大部分都用得不好，主要原因是GGH堵塞严重。
GGH属于转动机械，密封片易磨损，易造成原烟气侧向净烟气侧泄漏烟气，降低系统的脱硫效率。此外，GGH在运行中和停机后需用压缩空气、蒸汽和高压水进行冲洗，以除去换热元件上的积灰和酸沉积物，也会增加能耗和水耗，对环境产生影响，降低脱硫系统的运行可用率。
3.1.1.3.投资和运行费用增加
安装GGH而增加的间接设备费用及相应的建筑安装费用等，其总和约占FGD总投资的15％。此外，GGH本体对烟气的压降约为1000Pa，如果计算由于安装GGH而引起的烟道压降，总的压损约为1200Pa。为了克服这些阻力，必须增大增压风机的压头，这会使FGD系统的运行费用大大增加。
3.1.1.4.尾部烟道和烟囱必须进行防腐
由于对FGD系统的性能尚未完全认识，多数人误认为脱硫后的净烟气通过GGH加热后，烟温升高至80℃，可以降低脱硫后烟气对下游设备的腐蚀倾向。但实践证明，烟气经过GGH加热后，烟温仍低于其酸露点，仍然会在尾部烟道和烟囱中产生新的酸凝结。所以，烟气脱硫采用湿法工艺即使安装了GGH，都必须对烟囱采取防腐措施。
3.1.2.取消GGH
3.1.2.1.由于我厂的脱硫工程属于老厂改造项目，4×125MW机组场地非常狭窄，即使取消GGH后，都还需要拆迁炉后的检修楼、渣泵房、除灰空压机房、启动锅炉房等辅助厂房及其设备。由于GGH体积庞大，一般直径约13米，连接GGH的进出口烟道还要占用一定的空间，如果设计中取消了GGH。可以使脱硫设备布置紧凑，系统简单，从而节省了场地。
3.1.2.2.节省投资。由于GGH结构复杂、造价昂贵，购买一套GGH的费用加上土建施工、基础处理、安装等一系列费用约1300万元。
3.1.2.3.节约厂用电。由于取消了GGH，烟气系统阻力降低，增压风机的功率由3600kW可以降至2100kW左右，电耗减少，同时GGH及其附属设备也需要消耗一定的电负荷。
3.1.2.4.由于没有了GCH，也就不会发生换热片腐蚀、磨损等问题，也不会发生因烟气系统堵塞而降低脱硫系统的可用率，从而降低运行、维护费用，减少工作量。
3.1.2.5.取消GGH后烟囱出口烟温低，热浮力小，烟气抬升高度低，污染物(特别是NO2、SO2)落地浓度相应增大；烟气一出烟囱口即变成白烟，在城市郊区是一种景观环境影响视觉污染；耗水量增大，从烟气脱硫吸收塔出口至烟囱出口的烟气系统，由于净烟气的温度均在酸露点以下，烟道与烟囱要进行防腐。要完全消除白烟，必须将烟气加热到100℃以上。安装GGH后排烟温度在80℃左右，因此只能使得烟囱出口附近的烟气不产生凝结，而无法避免白烟在较远的地方形成。白烟问题并不是一个环境问题，它只是一个公众的认识问题，白烟的产生对环境质量没有影响，更何况与冷却塔相比，烟囱产生的白烟要少得多。因此，我们要加强宣传，科学地认识白烟问题。
3.2.下表为有无GGH设计的对照表：
4、结论
实际上，通过扩散来降低NOx落地浓度，只能减轻局部环境污染，不能减轻总体环境污染。降低NOx对环境影响的根本措施是安装脱硝装置。但如果电厂的环境湿度处于饱和状态，FGD安装或不安装GGH对烟气抬升高度的影响都不大，不安装GGH也不会造成地面污染浓度的增大。
综上所述，在石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统中，取消GGH利大于弊。对于我厂地处偏远地区来说，可以取消GGH而采用湿烟气排放，不会显著增加当地NOx的地面浓度，以获得较好的经济效益。
关键词：烟气脱硫GGH
1、概述
黔北发电总厂共8台机组，总装机容量为1700MW(4×125MW+4×300MW)，4×125MW机组分别于1998年12月、1999年5月、1999年9月、2000年1月建成投产，锅炉系上海锅炉厂生产的420t／h煤粉炉，每台炉配一台电气除尘器、两台离心式引风机，两台炉共用一根高210米的单筒式烟囱，烟囱出口直径为5米，机组建设时未考虑脱硫，未预留场地。4×300MW机组分别于2003年4月、2003年8月、2004年3月、2004年9月建成投产，#1、2锅炉系北京巴威公司生产的1025t／h“W”火焰炉。#3、4锅炉系东方锅炉厂生产的1025t／h“W”火焰炉，每台炉配两台电气除尘器、两台轴流式引风机，两台炉共用一根高240米的单筒式烟囱。烟囱出口直径为7米。机组建设时未考虑脱硫，但预留有脱硫场地。燃煤为金沙当地无烟煤，燃料中的含硫量为1.19％～3.5％。
2、脱硫工艺介绍
我厂采用的是石灰石－石膏湿法脱硫工艺，该工艺是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。石灰石－石膏湿法脱硫工艺系统包括烟气系统、吸收塔系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统和废水处理系统。
烟气系统中设与不设GGH(烟气－烟气热交换器)直接影响到环保排放、烟囱防腐、场地布置及维护、投资及运行成本等一系列问题。下图所示为我厂脱硫系统的工艺流程图。
除尘后的锅炉烟气经增压风机增压后进入吸收塔，与石灰石浆液发生反应。除去烟气中的SO2，净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池，被通过氧化风机鼓入的空气强制氧化，生成CaSO4，继而生成石膏。为了使生成的石膏不断排出，新鲜的石灰石浆液需连续补充。
3、GGH的作用及利弊分析
GGH是利用未脱硫的热烟气来加热冷烟气的装置。工作原理是利用除尘器出口的锅炉烟气，加热脱硫装置吸收塔输出的脱硫烟气，以保证锅炉排放的污染物能扩散到较大范围内，从而避免其在电厂周围集中沉降。
3.1.GGH的利弊分析
3.1.1.安装GGH
3.1.1.1.提高脱硫后烟气的排放温度和抬升高度
湿法烟气脱硫中，GGH可以将吸收塔出口排烟温度从50℃升高到80℃左右，从而提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。相对于高度为210m的烟囱来说，在环境湿度未饱和的条件下，安装和不安装GGH的烟气抬升高度约为520m、270m，有明显的差异。从环境质量的角度来看，在同一个工程中，在安装和不安装GGH时，主要污染物(SO2、粉尘和NOx)的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装GGH约为10530m和6690m。
3.1.1.2.脱硫系统运行故障增加
多年的运行实践证明，GGH是整个烟气脱硫系统的故障点。影响烟气脱硫系统的可用率。由于安装了GGH，原烟气温度在GGH中会由约130℃降低到酸露点以下的80℃，因此在GGH的热侧会产生大量粘稠的浓酸液。这些酸液不仅对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且粘附大量烟气中的飞灰，飞灰与水及酸液起化学作用后发生硬结，将大部分换热器堵塞，阻力上升后导致脱硫系统被迫停运。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后，也会形成固体结垢物。目前，我国大多数的烟气脱硫系统都设计有GGH，绝大部分都用得不好，主要原因是GGH堵塞严重。
GGH属于转动机械，密封片易磨损，易造成原烟气侧向净烟气侧泄漏烟气，降低系统的脱硫效率。此外，GGH在运行中和停机后需用压缩空气、蒸汽和高压水进行冲洗，以除去换热元件上的积灰和酸沉积物，也会增加能耗和水耗，对环境产生影响，降低脱硫系统的运行可用率。
3.1.1.3.投资和运行费用增加
安装GGH而增加的间接设备费用及相应的建筑安装费用等，其总和约占FGD总投资的15％。此外，GGH本体对烟气的压降约为1000Pa，如果计算由于安装GGH而引起的烟道压降，总的压损约为1200Pa。为了克服这些阻力，必须增大增压风机的压头，这会使FGD系统的运行费用大大增加。
3.1.1.4.尾部烟道和烟囱必须进行防腐
由于对FGD系统的性能尚未完全认识，多数人误认为脱硫后的净烟气通过GGH加热后，烟温升高至80℃，可以降低脱硫后烟气对下游设备的腐蚀倾向。但实践证明，烟气经过GGH加热后，烟温仍低于其酸露点，仍然会在尾部烟道和烟囱中产生新的酸凝结。所以，烟气脱硫采用湿法工艺即使安装了GGH，都必须对烟囱采取防腐措施。
3.1.2.取消GGH
3.1.2.1.由于我厂的脱硫工程属于老厂改造项目，4×125MW机组场地非常狭窄，即使取消GGH后，都还需要拆迁炉后的检修楼、渣泵房、除灰空压机房、启动锅炉房等辅助厂房及其设备。由于GGH体积庞大，一般直径约13米，连接GGH的进出口烟道还要占用一定的空间，如果设计中取消了GGH。可以使脱硫设备布置紧凑，系统简单，从而节省了场地。
3.1.2.2.节省投资。由于GGH结构复杂、造价昂贵，购买一套GGH的费用加上土建施工、基础处理、安装等一系列费用约1300万元。
3.1.2.3.节约厂用电。由于取消了GGH，烟气系统阻力降低，增压风机的功率由3600kW可以降至2100kW左右，电耗减少，同时GGH及其附属设备也需要消耗一定的电负荷。
3.1.2.4.由于没有了GCH，也就不会发生换热片腐蚀、磨损等问题，也不会发生因烟气系统堵塞而降低脱硫系统的可用率，从而降低运行、维护费用，减少工作量。
3.1.2.5.取消GGH后烟囱出口烟温低，热浮力小，烟气抬升高度低，污染物(特别是NO2、SO2)落地浓度相应增大；烟气一出烟囱口即变成白烟，在城市郊区是一种景观环境影响视觉污染；耗水量增大，从烟气脱硫吸收塔出口至烟囱出口的烟气系统，由于净烟气的温度均在酸露点以下，烟道与烟囱要进行防腐。要完全消除白烟，必须将烟气加热到100℃以上。安装GGH后排烟温度在80℃左右，因此只能使得烟囱出口附近的烟气不产生凝结，而无法避免白烟在较远的地方形成。白烟问题并不是一个环境问题，它只是一个公众的认识问题，白烟的产生对环境质量没有影响，更何况与冷却塔相比，烟囱产生的白烟要少得多。因此，我们要加强宣传，科学地认识白烟问题。
3.2.下表为有无GGH设计的对照表：
4、结论
实际上，通过扩散来降低NOx落地浓度，只能减轻局部环境污染，不能减轻总体环境污染。降低NOx对环境影响的根本措施是安装脱硝装置。但如果电厂的环境湿度处于饱和状态，FGD安装或不安装GGH对烟气抬升高度的影响都不大，不安装GGH也不会造成地面污染浓度的增大。
综上所述，在石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统中，取消GGH利大于弊。对于我厂地处偏远地区来说，可以取消GGH而采用湿烟气排放，不会显著增加当地NOx的地面浓度，以获得较好的经济效益。