火電廠濕法煙氣脫硫改造工程配置氣-氣換熱器（GGH）利弊的再探討
0 前言
在脫硫系統中，為避免吸收塔排出的低溫濕煙氣腐蝕煙道和煙囪內壁，同時提高煙囪排出煙氣的抬升高度以利于污染物的擴散，避免排煙降落液滴，常設氣-氣換熱器（簡稱GGH）裝置。我國《火力發電廠煙氣脫硫設計技術規程》(2004)規定，煙氣系統宜裝設煙氣換熱器。；在歐洲、日本，環保標準要求煙囪排煙溫度不低于75℃，因此，其煙氣脫硫系統基本上都設置了GGH。
我國自2006年以來，大量的火電機組在短短兩、三年的時間內集中進行了加裝脫硫系統的改造。當初根據國內有些專家和學者的意見，參照美國20世紀80年代中期以后安裝的脫硫系統基本不設置GGH的情況，同時取消GGH可節省脫硫系統建設投資，經濟性顯著，因此，國內絕大部分火電廠煙氣脫硫系統都取消了GGH。
由于火電廠煙氣脫硫技術在我國起步晚，缺乏運行管理經驗，對一些潛在的技術問題認識不全面。從近幾年的實際運行情況看，老機組脫硫改造取消GGH后煙囪防腐問題難以解決，即影響到了脫硫系統的穩定運行，也影響到了煙囪的長期安全運行。
1 業界關于配置和取消GGH的觀點
在我國進行大規模脫硫改造階段的初期，配置和取消GGH兩家流派進行了長時間的爭論和交鋒，普遍認為應配置和和取消GGH的理由是：
配置GGH的優缺點：
（1）可提高煙囪排出煙氣的抬升高度以利于污染物的擴散，防止NOX落地濃度超標。
（2）解決煙囪冒"白煙"問題，無視覺污染。避免排煙降落液滴問題。
（3）煙囪防水防腐問題較單一。
（4）安裝GGH后，由于GGH部件的腐蝕和換熱元件的堵塞會降低FGD系統的可用率，增加GGH的維修費用。
取消GGH的優缺點：
（1）無論安裝GGH與否，經石灰石-石膏濕法脫硫工藝處理后的煙氣均存在對煙囪和煙道的腐蝕問題，煙道和煙囪防腐措施仍必不可少。認為安裝GGH是多余的。
（2）取消GGH，由于不存在GGH的腐蝕和堵塞問題，可提高FGD系統的可靠性和可用率。
（3）取消GGH，脫硫煙氣系統得以簡化，減少了與GGH相配套的蒸汽吹掃系統、壓縮空氣、沖洗水系統。可節省脫硫系統建設投資和GGH的維護費用，經濟性顯著。
（4）煙囪防水防腐環境復雜、優良的防腐材料價格高昂。
不少文獻指出，取消GGH后對大氣環境的不利影響是增加的。同時很顯然，煙囪防腐是近期才被人們所認識的問題，以前取消GGH更多的不是從環保的訴求和本質改善來考慮的，可降低脫硫建設的直接成本（不含煙囪防腐的成本和維護費用）才是主要的。
2 老機組脫硫改造中取消GGH實際運行中遇到的主要難題
我公司某廠有300MW機組和600MW機組各2臺，2006年全部進行煙氣脫硫改造，配備了GGH。后來，我公司其他機組的脫硫改造中，參照國內的普遍做法，都取消了GGH。經過幾年的脫硫實際運行，我們發現GGH堵塞對脫硫設施的投運率有較大的影響，但每年的老煙囪防腐對脫硫設施投運率也有很大的影響，詳見下表2-1。
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表2-1 GGH沖洗時間和煙囪防腐脫硫停運時間對脫硫投運率的影響分析
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因為在取消GGH的脫硫機組實際運行中,一方面是進入脫硫塔的煙溫偏高(一般高于150℃),因蒸發使煙氣攜帶的水汽大幅增加，煙囪內凝結水酸的濃度有時高、有時低，同時煙氣中含有F、CL等離子，滲透性較強，腐蝕性很強。另一方面是大部分老機組脫硫前煙囪結構形式一般都是錐體單筒磚內襯結構,從外及內分別是混凝土筒體、巖棉類保溫層、耐酸磚或保溫磚，錐體結構的煙囪使無GGH脫硫后的煙囪內部全年呈微正壓（最大可達200Pa），因而煙囪防腐、防水問題十分棘手。
目前采用各種防腐涂料如OM、美國薩偉真、膠泥涂料等對老煙囪進行防腐處理，都因材料性能不佳和施工質量難以控制而效果不理想，大約在半年至一年時間左右防腐涂料就會失效，煙囪防腐費時費力且效果差。
另外，抬升高度的降低，凝結水近距離形成的酸性降水造成電廠設備的腐蝕問題也較突出。
3 GGH堵塞的主要原因分析及防止堵塞的根本途徑
圖3-1是某廠1號機組GGH嚴重積灰的圖片。配置GGH存在的主要問題是除塵器效率不高、積灰嚴重導致GGH易堵塞，同時也降低脫硫系統投運率。從圖3-1和運行實際情況看，GGH積灰結垢后，垢樣與換熱元件的結合較松散，對垢樣的初步分析，發現85%以上的成分是粉煤灰。
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圖3-1，GGH積灰情況圖 |
一般情況下，在火電廠脫硫除塵運行中，我們采取以下減少主要措施來GGH堵塞：
（1）減少吸收塔和除霧器出口的攜漿量。通過優化噴淋層設計、除霧器及煙道設計，提高除霧器的除霧效果，減少進入GGH的漿液量；
（2）在GGH設計制造方面，選擇容易吹透的換熱元件形式，設置充分的吹灰措施（包括高壓水沖洗、壓縮空氣吹掃、蒸氣吹灰等）；
（3）運行中嚴格定期吹灰，定期檢查，發現有結垢先兆就應進行處理，處理時一定沖洗干凈，不留余垢。
但以上辦法未能從根本上解決GGH堵塞的技術難題，要解決GGH堵塞的難題只能另辟蹊徑。2009年5月我們將某廠1號機組的電除塵器改為了布袋除塵器，情況出現根本性的變化。
表3-1是某廠不同機組和除塵器效率情況和GGH沖洗頻次情況，圖3-2 是2010年1月某廠布袋除塵與電除塵出口煙塵濃度曲線DCS紀錄對比。從圖表中可看出，除塵效率越高，煙塵排放濃度越低，GGH的沖洗頻次大幅下降。1號機組改布袋除塵器后，GGH幾乎不發生堵塞，全年運行4300小時，GGH不用停機清洗。
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表3-1 除塵效率對GGH堵塞的影響
圖3-2 2010年1月某廠布袋除塵與電除塵出口煙塵濃度曲線DCS紀錄對比
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（①-1號機組布袋除塵，②-2號機組電除塵，1號機組的煙塵濃度比2號機組低一倍多）
新增GGH和老煙囪脫硫后的防腐費用的簡要比較分析：
如果每1年進行一次煙囪防腐處理，按國內最低的OM涂料計，大約需450萬元費用；配置GGH，300MW機組脫硫改造增加費用約1500-1800萬元。所以長期來看，進行布袋改造和配置GGH總體費用更低一些。
因此，我們認為火電廠采用布袋除塵+GGH的系統配置，主要有以下優點：
（1）布袋除塵可適用不同性質的煤種，不受飛灰比電阻的影響，可節約廠用電，運行維護簡單，除塵效率高，可滿足國家新的排放標準的要求；
（2）布袋除塵效率提高后從根本上解決了GGH堵塞的問題，提高了脫硫裝置的投運率；
（3）加裝GGH脫硫后煙氣無冷凝水流出，運行中煙囪可長時間保持負壓運行，單筒煙囪防腐問題較簡單。一般采用膠泥和涂料防腐處理即可，防腐材料的使用壽命得到明顯延長。
鑒于效果良好，2010年6月，我們又將2號機組的電除塵器改為了布袋除塵器。
4 結論與建議
（1）我們認為，火電廠采用布袋除塵+GG H的系統設計可以從根本上很好地解決煙塵達標排放、GGH堵塞、脫硫后老煙囪防腐等棘手的難題。隨著國家環保標準的進一步提高，電除塵器全部改布袋或電袋除塵是必然的趨勢。在火電廠脫硫除塵改造可進一步推廣應用。
（2）從技術經濟的角度看，改布袋除塵器和配置GGH，對脫硫系統運行的長期的可靠性、環境效益和經濟效益優勢十分明顯。已配置GGH的脫硫機組建議不宜取消GGH，應盡早進行布袋或電袋改造；未配置GGH的脫硫機組，如煙囪防腐問題無法有效解決，建議增設GGH，同時提前進行布袋或電袋改造。
（3）隨著我國經濟社會的進一步發展和進步，今后脫硫系統不得設置煙氣旁路，除塵系統不設置旁路也是必然趨勢，因此提高袋式除塵器的可靠性十分重要。建議今后在600MW及以上的大容量新機組的設計建設中，采用分體式電除塵+布袋除塵的方式，這樣可進一步提高除塵器系統和脫硫系統的可靠性。
參考文獻：
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