火電廠濕法煙氣脫硫省卻氣氣換熱器(GGH)的可行性研究

1、火電廠濕法煙氣脫硫省卻氣氣換熱器(ggh)的可行性研究更新時(shí)間：2009-09-17 15:03:30 胡志光,惠遠(yuǎn)峰,常愛(ài)玲,汪洋,候文龍(華北電力大學(xué),河北保定071003)摘要分析脫硫后煙氣的腐蝕性,并結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素論證燃煤電廠濕法脫硫(fgd)裝置加裝ggh的利與弊。分析認(rèn)為,燃煤電廠濕法脫硫裝置不設(shè)ggh是可行性的,建議新建脫硫項(xiàng)目不裝設(shè)ggh;已安裝ggh的脫硫裝置,需對(duì)其尾部設(shè)備采取防腐措施。關(guān)鍵詞火電廠;燃煤;煙氣脫硫;氣-氣換熱器(ggh);防腐中圖分類號(hào)x511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào)10023364(2007)01000104目前,用于火電廠濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(fgd)的

2、氣-氣換熱器(ggh)存在一些技術(shù)問(wèn)題,最突出的是泄漏嚴(yán)重,不僅影響脫硫經(jīng)濟(jì)性,還降低脫硫效率。除此之外,ggh還存在著如能源消耗、腐蝕、堵灰等問(wèn)題,且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。本文分析了濕法脫硫后煙氣的腐蝕性,結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素論證了加裝ggh的利與弊。1ggh作用評(píng)價(jià)1.1ggh不能有效減輕尾部設(shè)備的腐蝕經(jīng)濕法fgd后的煙氣酸露點(diǎn)溫度在(100135)范圍,而煙氣經(jīng)ggh再熱之后的溫度為80左右,因此在fgd下游設(shè)備表面仍然會(huì)產(chǎn)生新的凝結(jié)酸液,引起煙道和煙囪點(diǎn)腐蝕。由于煙氣經(jīng)過(guò)ggh再熱以后溫度升高,造成煙道和煙囪中的環(huán)境溫度比不安裝ggh時(shí)高約30。金屬材料的酸腐蝕對(duì)溫度是非常敏感的,溫度升高會(huì)

3、使凝結(jié)酸液的腐蝕性更強(qiáng)。1.2ggh對(duì)煙氣抬升高度及so2排放速率的影響13以江蘇某電廠1600mw機(jī)組數(shù)據(jù)為例,煙囪出口風(fēng)速按4m/s計(jì),煙氣抬升高度根據(jù)gb13223-2003火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)4中城市、丘陵條件進(jìn)行計(jì)算(表1)。從表1可見(jiàn),ggh對(duì)煙氣抬升有較明顯的作用。從排放速率看,由于經(jīng)脫硫后的煙氣中so2濃度大幅度降低,實(shí)際排放速率又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于允許排放速率,因此,設(shè)與不設(shè)ggh均不會(huì)對(duì)排放速率產(chǎn)生大的影響。1.3ggh對(duì)污染物落地濃度的影響安裝濕法煙氣脫硫裝置后,由于脫硫塔具有極強(qiáng)的洗滌作用,煙氣中的大部分粉塵被除去。根據(jù)國(guó)內(nèi)幾個(gè)脫硫項(xiàng)目的性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,濕法煙氣脫硫裝置的除

4、塵效率均可達(dá)到80%以上,脫硫后煙氣中的粉塵濃度一般在20mg/m3以下。因此,本文不再計(jì)算粉塵的影響。仍以江蘇某電廠1600mw機(jī)組數(shù)據(jù)為例,計(jì)算所得的so2和nox落地濃度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),下同)見(jiàn)表2。同時(shí),將gb3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的so2、nox的濃度限值5列于表3。由表2可見(jiàn),當(dāng)穩(wěn)定度處于a與b、c、e與f時(shí),設(shè)與不設(shè)ggh污染物落地濃度的差距較小,當(dāng)穩(wěn)定度處于d時(shí),污染物落地濃度有一定的差別;由于so2源強(qiáng)度在脫硫之后大大降低,因此無(wú)論是否安裝ggh,排放的so2只為允許值的很小一部分;由于fgd不能有效脫除nox,nox的源強(qiáng)度并沒(méi)有降低。由表2、表3可以看出,n

5、ox的落地濃度只為允許值的10%左右,因此是否安裝ggh對(duì)環(huán)境的影響不明顯。2不設(shè)ggh的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)6某電廠2600mw機(jī)組燃煤硫分為0.7%,采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,一爐一塔,全煙氣脫硫,脫硫率不低于95%。2臺(tái)爐合用1座雙管煙囪,煙囪直徑6m。脫硫前后的煙氣參數(shù)見(jiàn)表4。脫硫系統(tǒng)不設(shè)ggh帶來(lái)運(yùn)行參數(shù)方面的變化主要有:(1)fgd排煙溫度降至52。(2)由于進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度較高,需要釋放更多的熱量和蒸發(fā)更多的水分才能夠達(dá)到絕熱飽和狀態(tài),2套fgd裝置工藝水消耗約增加76t/h。(3)由于不需要ggh驅(qū)動(dòng)電機(jī)及密封風(fēng)機(jī),功率減少約200kw,此外脫硫系統(tǒng)煙氣阻力降低,每套fgd增壓風(fēng)

6、機(jī)的軸功率約可減少800kw,2套fgd裝置功耗共降低約2000kw。濕法煙氣脫硫裝置不設(shè)ggh時(shí),煙囪需要采用防腐措施,防腐方案主要有:(1)在混凝土煙囪內(nèi)襯耐酸瓷磚;(2)鋼管煙囪內(nèi)表面襯玻璃鱗片、鈦合金板或鎳基合金板。表5是4種煙囪防腐方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。取消ggh可節(jié)省fgd建設(shè)投資約4200萬(wàn)元,其中2臺(tái)ggh設(shè)備費(fèi)約3600萬(wàn)元,ggh支架、減少的煙道及支架以及相應(yīng)的安裝和土建費(fèi)用等約600萬(wàn)元。煙囪防腐需增加費(fèi)用1800萬(wàn)元(襯鎳基合金板)。因此,2套脫硫裝置不設(shè)ggh可節(jié)省投資費(fèi)用約2400萬(wàn)元。此外,運(yùn)行費(fèi)用電價(jià)按0.35元/(kwh)計(jì),不設(shè)ggh每年可節(jié)省電費(fèi)200055

7、000.35=385萬(wàn)元;水價(jià)按1.0元/m3計(jì),不設(shè)ggh每年將增加水費(fèi)7655001.0=41.8萬(wàn)元;按設(shè)備費(fèi)的25%計(jì),不設(shè)ggh每年可節(jié)省維護(hù)費(fèi)36002.5%=90萬(wàn)元,則2600mw機(jī)組煙氣脫硫裝置采用不設(shè)ggh方案,2臺(tái)爐每年可節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)約433萬(wàn)元。對(duì)2600mw機(jī)組煙氣脫硫裝置設(shè)與不設(shè)ggh的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較,結(jié)果見(jiàn)表6。由表可見(jiàn),不設(shè)ggh的經(jīng)濟(jì)性十分顯著。3安裝ggh帶來(lái)的問(wèn)題據(jù)初步推算,目前國(guó)內(nèi)火電廠fgd采用ggh的約占80%以上,若按每年新增fgd容量3000萬(wàn)kw計(jì)算,安裝ggh的直接設(shè)備費(fèi)用就達(dá)11億元左右。其它相關(guān)費(fèi)用包括:因安裝ggh而增加的增壓風(fēng)機(jī),控

8、制系統(tǒng)增加的控制點(diǎn)數(shù),增加煙道長(zhǎng)度和ggh支架及相應(yīng)的建筑安裝費(fèi)用等,其總和約占fgd總投資的15%20%。安裝ggh對(duì)煙氣的壓降約為1200pa,為了克服這些阻力,必須增加增壓風(fēng)機(jī)的壓頭,這就使fgd系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用大大增加。脫硫后煙氣在ggh中由45左右升高到80左右,即ggh一般在酸露點(diǎn)以下運(yùn)行,因此在ggh的冷端會(huì)產(chǎn)生大量粘稠的濃酸液,這些酸液不但對(duì)ggh的換熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用,而且會(huì)粘附大量煙氣中的飛灰;另外,穿過(guò)除霧器的微小漿液液滴在換熱元件的表面上蒸發(fā)之后會(huì)結(jié)垢,這些固體物會(huì)堵塞換熱元件的通道,進(jìn)一步增加ggh的壓降。國(guó)內(nèi)有的電廠存在ggh粘污嚴(yán)重而造成增壓風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大的

9、問(wèn)題。以北京熱電廠、半山電廠和重慶電廠為例,這3個(gè)電廠的fgd系統(tǒng)都裝有g(shù)gh(前2個(gè)電廠的ggh為回轉(zhuǎn)式,后者為蒸汽加熱器),在運(yùn)行過(guò)程中都有不同程度的積灰、腐蝕和磨損。有關(guān)ggh結(jié)垢情況見(jiàn)圖1和圖27。4結(jié)論與建議(1)濕法脫硫再熱后的煙氣仍具腐蝕性,且腐蝕性等級(jí)增強(qiáng)。(2)脫硫后煙氣的酸露點(diǎn)溫度在100135之間。如果不安裝ggh,脫硫后的煙氣溫度在50左右;安裝ggh后的煙氣溫度在80,均低于煙氣的酸露點(diǎn)溫度,因此只要采用濕法脫硫,煙囪就必須防腐,與是否安裝ggh無(wú)關(guān),即ggh在解決fgd尾部設(shè)備腐蝕問(wèn)題上作用不大。(3)ggh本身占地面積大,還存在著腐蝕、堵灰等問(wèn)題,且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高

10、,造價(jià)昂貴;ggh還是造成fgd事故停機(jī)的主要設(shè)備;安裝ggh后,脫硫再熱后的煙氣對(duì)于fgd下游設(shè)備的腐蝕,不但沒(méi)有減輕,相反由于腐蝕環(huán)境的溫度比沒(méi)有g(shù)gh時(shí)升高了不少,反而加劇了煙氣對(duì)金屬材料的腐蝕。因此安裝ggh給fgd帶來(lái)的負(fù)面影響很大。(4)火電廠煙氣濕法脫硫后的煙氣升溫,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(kuò)散條件,而對(duì)污染物的排放濃度和排放量沒(méi)有影響。(5)so2的源強(qiáng)度在脫硫之后大大降低,因此無(wú)論是否安裝ggh,so2的排放只占環(huán)境允許值的很小一部分。此外,盡管fgd不能有效脫除nox,但因nox的落地濃度只占環(huán)境允許值的10%左右,因此對(duì)環(huán)境的

11、影響不明顯。(6)濕煙氣直接排放可能會(huì)使煙氣抬升高度降低,地面污染物濃度增高,尾部煙道與煙囪的腐蝕加劇。脫硫后煙氣抬升高度的降低可通過(guò)脫硫后煙氣中污染物的減少來(lái)補(bǔ)償,因而不會(huì)造成環(huán)境污染的加大,而尾部煙道和煙囪的腐蝕可采取防腐措施解決。(7)濕法煙氣脫硫工藝省卻ggh是可行的,不設(shè)ggh的經(jīng)濟(jì)性十分顯著。參考文獻(xiàn)1張華,何強(qiáng),陳振宇,等.濕法煙氣脫硫中g(shù)gh對(duì)污染物擴(kuò)散影響初探j(luò).電力環(huán)境保護(hù),2005,21(2):1-3.2姚增權(quán).濕煙氣的抬升與凝結(jié)j.國(guó)際電力,2003,7(1):42-46.3姚增權(quán).濕法脫硫煙氣直接排放的環(huán)境問(wèn)題探討j.電力環(huán)境保護(hù),2003,19(2):5-8.4gb12223-2003