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      燃煤機組脫硫系統設置煙氣換熱器利弊的探討

      點擊:2044 日期:[ 2014-04-26 22:05:56 ]
                                  燃煤機組脫硫系統設置煙氣換熱器利弊的探討                                            沈 琦                          (上海交通大學機械與動力工程學院 上?!?00030) 摘要:目前國內燃煤電廠石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統采用煙氣換熱器(GGH)方案的做法較多。然而根據成熟電廠的實際情況看, GGH 容易堵塞,導致 GGH 阻力偏大,增壓風機長期運行在最高揚程區域,造成廠用電增加較多,另外 GGH 運行易造成吹灰系統煙氣的 泄漏腐蝕。本文以某在建 1 0 0 0 M W 燃煤機組脫硫工程為背景,探討設置煙氣換熱器利弊。 關鍵詞:煙氣換熱器(GGH) 石灰石 - 石膏濕法煙氣脫硫 成本 中圖分類號: TM621.9 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2008)03(b)-0017-02 目前國內燃煤電廠石灰石—石膏濕法 煙氣脫硫系統采用煙氣換熱器( G G H ) 方案 的做法較多。然而根據成熟電廠的實際情 況看,G G H 容易堵塞,導致 G G H 阻力偏 大,增壓風機長期運行在最高揚程區域, 造成廠用電增加較多,另外 G G H 運行易造 成吹灰系統煙氣的泄漏腐蝕。本文以某在 建 1 0 0 0 M W 燃煤機組脫硫工程為背景,探 討設置煙氣換熱器利弊。 1 國內外設置煙氣換熱器概況 1 . 1 國內設置煙氣換熱器情況簡介 從目前國內正在運行的濕法脫硫裝置 來看,多數安裝了煙氣再熱系統。例如應 用日本三菱技術的珞磺一、二期工程,采 用了水媒管式煙氣再熱器。后來相繼投產 的重慶電廠等引進的是德國 Steinmuller 公 司的技術,均裝設了煙氣換熱器系統,而 且采用了技術比較先進的無熱再生回轉式煙氣 / 煙氣換熱器( G G H ) 。國內一些工程 公司采用引進技術設計的火電廠濕法煙氣 脫硫裝置,例如北京京能熱電股份有限公 司石景山熱電廠,國華北京一熱二期工 程,沙角 A 廠均裝設了煙氣換熱器。 隨著國內大量脫硫裝置的實施,同時 還出現了一些不裝設煙氣換熱器的項目, 也就是將吸收塔處理后的煙氣不經過再 熱,直接排放至大氣。目前投運的項目有 福建漳州后石電廠。 1 . 2 國外設置煙氣換熱器情況簡介 1.2.1 德國 德國大規模建設脫硫工程的時間是在 上世紀 8 0 ~9 0 年代,由于當時法規的要 求,煙氣排放溫度不得低于 7 2 ℃,因此在 此期間建設的脫硫系統全部安裝了煙氣換 熱器,而且主要是回轉式煙氣換熱器。經 過多年的運行,發現煙氣換熱器是整個系 統的故障點,大大影響了系統的可用率。 據介紹,幾乎 100% 的煙氣換熱器運行過程 中都出現了故障。 德國加入歐盟后,大部分歐盟成員國 均對煙氣排放的溫度沒有法規上的要求。 因此,從 2002 年開始,德國采用歐盟的標 準,取消了對煙氣排放溫度的限制。因此 在原東德地區近期建設的脫硫工程已有部 分系統不再安裝煙氣換熱器了。德國脫硫 公司認為,不安裝煙氣換熱器是今后脫硫 發展的趨勢。 1.2.2 美國 美國的法規從來沒有對排煙溫度有限 制,因此,美國的脫硫系統只有少部分安 裝了煙氣換熱器,一些美國電廠考慮到由 于不安裝煙氣換熱器,煙溫過低時對周圍 環境可能產生不利影響,采用了在煙囪底 部安裝燃燒潔凈燃料的燃燒器,在氣象條 件不利于擴散時,對脫硫后的煙氣進行臨 時加熱。據說這種方法的投資很低,運行 費用也很低,同時,也保護了環境質量,是 一種結合實際的解決方案,可以借鑒。 2 煙氣換熱器的作用 在火電廠的濕法煙氣脫硫工藝中,煙 氣經吸收塔的洗滌后溫度大約在 4 4 ℃~5 0 ℃,溫度較低,含水量大,基本處于飽和 狀態,而未經濕法煙氣脫硫裝置處理的煙 氣溫度一般在 1 1 0 ℃以上。根據現在被國 際上普遍接受的計算公式,排煙溫度的降 低會造成煙氣抬升高度的降低,不利于煙 氣在大氣環境中的擴散。比較普遍的做法 就是設置煙氣換熱器將排煙溫度提高,以 獲得較高的抬升高度。根據日本和歐洲一 些國家的習慣,通常將排煙溫度加熱到 8 0 ℃以上。 3 不設煙氣換熱器對整個系統的影響 3.1 對大氣環境的影響 3.1.1 小時地面濃度預測 根據本工程的氣象條件,分別計算出 了在各種穩定度情況下設計煤質和校核煤 質在設有 G G H 和不設 G G H 的污染物最大 著地濃度,如下表: 3.1.2 年均濃度預測 從上表中可以看出,設置 G G H 和不設 G G H ,盡管污染物落地濃度有一定的差距。 但由于整體污染物濃度很低,因此,無論 何種型式對地面污染物濃度的都影響很小。 3.2 對脫硫系統的影響 是否設置 G G H ,對于脫硫系統自身有較大的影響,取消 GGH ,意味著簡化系統, 對投資、運行成本都有影響,但對于脫硫 效率沒有影響。其影響主要表現在: 由于沒有 G G H ,系統阻力下降,增壓 風機電耗降低,G G H 自身電耗沒有了,2 臺爐總的電耗降低 1700kW/h。 由于進入吸收塔的煙氣溫度上升導致 水耗增加,2 臺爐總的水耗增 100t/h,工 藝水泵容量需要適當加大。 2 臺爐節約投資:5200 萬元。 取消 G G H 后,吸收塔區場地占用大大 降低,本工程有條件將脫水車間布置到吸 收塔區。 吹掃蒸汽不需要,2 臺爐節約蒸汽2.5t/h。 設備維護工作量將隨著減小。 3.3 對煙囪的影響 本工程采用的是 2 根鋼內筒煙囪,即 使設置 G G H ,鋼煙囪內壁也必須涂防腐材 料,2 根鋼煙囪的面積估計在 10000m2,按 玻璃鱗片防腐考慮,預計費用 6 0 0 萬元。 如果不設 G G H ,煙氣的腐蝕性加劇, 盡管玻璃鱗片防腐可以保證鋼煙囪不受腐蝕,但考慮到部分玻璃鱗片脫落的可能性 以及煙囪維修的不方便性,從更為安全的 角度出發,宜采用 1 . 6 m m 鈦合金或鎳基合 金(1.4529),預計費用 3200 萬元。整個煙 囪造價增加 2600 萬元。 4 結語 煙氣換熱器的投資和運行費用非常昂 貴,1 0 0 0 m w 機組安裝煙氣換熱器總投資 費用節約 2600 萬元。從目前實際使用煙氣 換熱器帶來的問題看,石灰石—石膏濕法 脫硫工藝安裝煙氣換熱器弊多利少,不但 不能有效改善總體環境質量,而且易增加 故障點,影響脫硫系統的安全、穩定、高 效運行。我們認為對不設置煙氣換熱器的 脫硫工藝,尤其要重視對濕煙囪的防腐處 理。 參考文獻 [1]徐鳳剛、許定峰,等.德國火力發電廠的 脫硫技術[R].北京: 電力工業部環境保 護辦公室,1994. [2]郝吉明、馬廣大,等.大氣污染控制工程[M ]. 北京: 高等教育出版社,1 9 9 7 . [3] 河北三融電力環保工程公司,“煙氣— 煙氣加熱器的設置及防腐措施研究”, 2005,2. [4]劉在楊、安慶升等. 大型玻璃鋼煙囪的 研究,纖維復合材料 1999(4). [5] 張華,濕法煙氣脫硫系統中GGH 對污染 物擴散影響初探[ J ] . 電力環境保護, 2005,21(2). [6] 許正濤,濕法煙氣脫硫系統中不設 G G H 的經濟及對環境的分析[J].電力環境保 護,2005,21(2). [7]趙鵬高,濕法煙氣脫硫工藝是否安裝煙 氣換氣換熱器問題探討[J].電力環境保 護,2005,21(4). [8] 國電泰州發電有限公司 2 × 1000mw 機 組脫硫工程投標文件,國電科技環保 集團有限公司,2005,12. 
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