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摘要：针对目前电厂湿法脱硫入口烟温高、脱硫耗水量大、脱硫效率低、烟囱腐蚀严重、及烟囱周围石膏雨等现象，本文对湿法脱硫装置前后设置烟气再热系统方案进行研究，提出设置烟气再热系统对湿法脱硫、烟道烟囱腐蚀的影响及对环境的影响。
关键词：湿法脱硫 烟气再热 石膏雨 扩散
一、 引言
目前，我国电厂石灰石一石膏湿法脱硫（FGD）仍是主要脱硫方法，占92％以上。大多数不设置烟气再热系统。脱硫吸收塔入口烟气温度约在120~160℃之间，吸收塔出口净烟气温度一般在45~55℃之间。吸收塔入口烟温高，造成的主要影响有湿法脱硫装置耗水量大，脱硫效率低，吸收塔直径增大，投资造价升高。吸收塔出口烟温低，一是烟气抬升的扩散能力低，在烟囱附近形成水雾，污染环境。二是烟气温度在露点以下，会有酸性液滴从烟气中凝结出来，既所谓的“石膏雨”现象，又会造成吸收塔出口下游设备低温腐蚀[1]。
二、 烟气再热系统原理
目前电厂使用的烟气再热系统根据换热方式的不同可分为两种，一种是气—气换热器（GGH），另一种是热媒水作为介质循环的气—水—气换热器（MGGH）。
GGH主要有两种形式：
传统的回转式GGH和管式GGH。相较于回转式GGH，管式GGH没有烟气泄露。
传统的回转式GGH换热系统无换热介质，不是靠传导作用传热，而是通过回转的换热结构在原烟气区吸热，转至净烟气区时放热来实现热量传递的，结构上比较紧凑，烟气处理量大，但漏气量大。导致净烟气被污染，脱硫效率降低。另外，低温区的结垢和腐蚀也是一个常见的问题。目前电厂的超低排放改造中基本不再采用此种换热形式。
管式GGH原烟气通过管壁的热传导作用加热净烟气，无烟气泄露，但传热系数较小，烟气处理量小，易发生低温腐蚀。堵灰和磨损问题。
MGGH一般以水作为换热介质进行冷热烟气的换热。工质在密封的热管内部，在热流体端吸热，至冷流体段放热，同时热量通过管壁传导给管外的冷流体。该换热系统无泄漏，占地面积小，烟气冷却段和再热段可分别布置于脱硫前后烟道上，布置相对灵活，是一种很有发展前途的换热器。
以下以湿法脱硫装置前后设置MGGH系统对电厂的设计、运行影响进行分析。
三、 设置MGGH对湿法脱硫系统水耗量的影响分析
目前电厂锅炉的排烟温度约在120~160℃之间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这么高的排烟温度，对于大部分电厂均采用的石灰石一石膏湿法脱硫系统而言，需要在喷淋吸收塔内用大量的工艺水来降温，最终使烟气温度平衡到45—50℃左右后排放，这部分热量对于脱硫系统来说没有起到任何作用，属于白白浪费掉。
以某2×300MW电厂为例，进入FGD烟气温度原设计值为120℃时，脱硫系统耗水量为2×60t/h，后进行超低排放改造，增设MGGH系统后，脱硫入口烟气温度由120℃降低至90℃时，脱硫系统耗水量减少至2×40t/h.以年利用小时数5000小时计算，2×300MW机组年节约用水量约20万吨，以每吨脱硫用水3元计算，可年节约费用60万元。
四、设置MGGH对湿法脱硫效率的影响分析
设置MGGH可以降低吸收塔入口烟气温度。烟气温度对脱硫效率的影响主要是：脱硫效率随吸收塔进口烟气温度的降低而增加，这是因为一方面脱硫反应是放热反应，温度升高不利用脱除SO2化学反应的进行，另一方面，吸收塔的烟气温度越低，越有利于SO2气体溶于浆液，形成HSO3-；因此，石灰石湿法烟气脱硫系统中，可采用MGGH装置，降低吸收塔入口烟气温度，以提高脱硫效率【2】。
增设MGGH烟气温度由120℃降低至90℃，经计算，进入FGD工况下烟气量减少约8%，对改造项目，不改变吸收塔直径的情况下，烟气流速降低，烟气与吸收塔浆液反应时间增加，有利于提高脱硫效率。另外，烟气流速降低有利于吸收塔除雾器的性能保证，烟气携带液滴含量减小，石膏雨产生几率减小，同时会减少吸收塔内压力损失。对新建项目，则可以减小吸收塔直径，从而减小吸收塔的体积，投资造价会降低。
五、设置MGGH对湿法脱硫后烟囱防腐的影响分析
湿法脱硫后烟气应为强腐蚀性湿烟气；湿法脱硫烟气经过MGGH再加热后的烟气应为强腐蚀性潮湿烟气。2008年以来，湿烟气 (烟囱脱硫改造工程或新建脱硫烟囱工程)单筒式烟囱出现了较严重的渗漏腐蚀现象，有的已威胁到了烟囱钢筋混凝土筒壁的安全可靠性。基于此，新颁布的中华人民共和国国家标准《烟囱设计规范》（GB50051-2013），明确规定单筒式烟囱中排放的烟气类型限定于干烟气和潮湿烟气。
因此，对于原设计为单筒式钢筋混凝土类型烟囱，本着不改变原烟囱结构型式的前提下，应对脱硫后湿烟气设置MGGH（烟气再热系统）系统，将湿法脱硫后湿烟气加热为潮湿性烟气排放。配合烟囱内壁防腐，使烟囱安全可靠运行。增设MGGH对按套筒式设计的湿烟囱防腐压力也会大大减轻，延长烟囱使用寿命。
六、设置MGGH对污染物扩散及减少“石膏雨”的影响分析
由于湿法烟气脱硫后烟气处于湿饱和状态，易形成“石膏雨”现象，但“石膏雨”不会对环境增加总的污染物排放量，因此从宏观上对整个环境不会造成影响，不会造成环境污染的加大。不过由于烟气温度较低，烟气的抬升高度会降低，会造成烟囱周围局部范围(通常在电厂围墙内)的污染物浓度升高，而远处污染物浓度会降低。
设置MGGH将脱硫后温度为45～60℃的烟气加热到70—80℃，使烟气远离水的露点温度，从而避免水蒸气凝结而形成石膏雨。
七、结语
综上所述，湿法脱硫系统设置MGGH系统降低脱硫入口烟温，升高脱硫出口烟温，会减少脱硫系统水耗，提高脱硫效率。减少电厂周围会产生“石膏雨”现象，有利于烟气污染物扩散。有利于烟囱防腐，尤其是对改造项目的单筒式钢筋混凝土烟囱，很有必要设置MGGH系统加热烟囱排烟温度。
参考文献
[1]孙克勤，钟秦．火电厂烟气脱硫系统设计建造及运行[M].北京：化学工业出版社，2005.
[2]杜雅琴．火电厂烟气脱硫脱硝设备及运行 [M].北京：中国电力出版商，2014..
作者简介
杨涛（1980-），男，工程师，硕士研究生，主要从事电厂机务设计工作。
论文作者:杨涛1,姬淼2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/20
标签：烟气论文; 吸收塔论文; 湿法论文; 烟囱论文; 温度论文; 系统论文; 电厂论文; 《电力设备》2016年第8期论文;