技术
摘要:目前，石灰石－石膏烟气脱硫湿法工艺已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺。针对烟气脱硫湿法工艺是否需要加装烟气换热器的有关问题，结合理论研究和工程实际进行探讨，并提出建议。
关键词：烟气脱硫烟气换热器腐蚀
中图分类号：Ｘ７０１．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－９０６４（２００７）０２－００４４－０３
０前言
近年来我国烟气脱硫产业化取得了重大进展，截止到２００５年底，已建成投产５３００万ｋＷ装机的烟气脱硫设施。针对我国火电机组不同情况的烟气脱硫技术得到全面发展，脱硫设备国产化率已达９０％以上。石灰石－石膏湿法烟气脱硫（ＦＧＤ）工艺由于其适应范围广、工艺成熟、脱硫效率高、脱硫剂来源丰富且价格较低，已成为我国燃煤电厂的首选工艺［１］。
石灰石－石膏湿法脱硫工艺中，关于烟气系统的配置方案，一般有２种。即：原烟气经增压风机升压后直接进入吸收塔，脱硫后的烟气直接引至烟囱排放（排烟温度约５０℃）；或烟气经增压风机升压后再经烟气换热器（ＧＧＨ）进行高低温烟气换热降温后进入吸收塔，脱硫后的烟气经ＧＧＨ升温后再引至烟囱排放（排烟温度约８０℃）。脱硫系统中的ＧＧＨ实际上是一个再生式换热器，国际上较普遍采用的ＧＧＨ型式为回转式［２］。
湿法ＦＧＤ系统投资较大，一般占电厂投资的近８％［１］。为此，减少湿法ＦＧＤ装置的造价，降低运行、维护费用，越来越受到关注。湿法ＦＧＤ工艺是否需要进行烟气升温，即烟气脱硫是否需加装ＧＧＨ的问题一直困惑着脱硫产业界［３］。
１国内外现状和发展趋势
１．１国外现状和发展趋势
德国设置ＧＧＨ并不是基于为烟囱防腐蚀的原因，而是因不设ＧＧＨ时，排烟温度低至５０℃左右，烟囱出口烟气呈白色水雾，视觉效果较差，为防止出现这种状况，环境保护法规中有烟气温度应超过７２℃的规定，因而必须要设置ＧＧＨ［４，５］。德国大规模建设ＦＧＤ装置的时间是２０世纪８０～９０年代。因此，在此期间建设的ＦＧＤ全部设置了ＧＧＨ，而且主要是回转式ＧＧＨ。经过多年的运行，发现ＧＧＨ是整个ＦＧＤ系统的故障点，大大影响了ＦＧＤ的可用率。几乎所有的ＧＧＨ在运行过程中都出现了故障。德国加入欧盟以后，大部分欧盟成员国对烟气排放的温度没有法规上的限制。从［５］２００２年开始，德国采用了欧盟的标准，取消了对烟气排放温度的限制。因此，在原东德地区近期建设的ＦＧＤ，已有部分电厂不再设置ＧＧＨ，将脱硫后的烟气通过冷却塔排放，这样既可以省去湿烟囱的投资，又可以大大提高烟气中污染物的扩散能力，从而改善视觉效果［４］。
ＦＧＤ装置设置ＧＧＨ在亚洲地区采用的较多，如日本、韩国、中国等［２］。日本是一个面积小，地形狭长的岛国，为了减轻烟气排放对日本本土的污染。一直采用较高烟温排放，以增强烟气的扩散能力。因此，日本的ＦＧＤ装置一般都设置ＧＧＨ［３，４］。
美国环保标准对烟囱出口排烟温度无要求。因此，美国自２０世纪８０年代中期以后安装的ＦＧＤ系统基本都不设置ＧＧＨ［３，４］。美国Ｂ＆Ｗ公司在全球ＦＧＤ工程业绩中，６０％不设置ＧＧＨ；其中在美国ＦＧＤ中，９０％以上不设置ＧＧＨ，在台湾ＦＧＤ工程中均不设置ＧＧＨ。美国一些电厂考虑到ＦＧＤ不设置ＧＧＨ可能会因烟温过低对周围环境产生不利影响，采用了在烟囱底部安装燃烧洁净燃料的燃烧器，此方法可以在气象条件不利于扩散时，对脱硫后的烟气进行临时加热［３］。这种方法的投资和运行费用都很低，同时对保护环境有很好的作用，是一种比较实际的方案。
１．２国内现状和发展趋势
由于我国的ＦＧＤ事业是在引进日本和欧洲技术的基础上发展起来的，因此基本沿用了它们的技术规则［４］。国内初期建设，目前已投运的电厂ＦＧＤ装置均设置了ＧＧＨ，如利用日本三菱技术的珞磺电厂１期、期工程，ＦＧＤ装置采用了２水媒管式ＧＧＨ。重庆电厂、浙江半山电厂、北京第一热电厂的ＦＧＤ引进的是德国Ｓｔｅｉｎｍｕｌｌｅｒ公司的技术，采用了气气回转式ＧＧＨ［２，３］。国内自行设计的火电厂湿法ＦＧＤ装置，例如北京石景山热电厂，北京一热２期工程，山东黄台电厂，江阴夏港电厂、浙江钱清电厂、广东瑞明电厂和沙角Ａ厂也均设置了ＧＧＨ［５］。
但是随着脱硫技术的发展和进步以及业内人士对脱硫技术认识的深化，国内有些工程在ＦＧＤ装置后没有设置ＧＧＨ。如，常熟电厂、利港电厂、黄骅电厂、台山电厂、王滩电厂、托克托电厂、潮州电厂、乌沙山电厂、陡河电厂、唐山电厂、后石电厂等［２－５］。
从国内外燃煤电厂ＦＧＤ装置运行状况来看，存在着设置和取消ＧＧＨ系统２种情况，目前国内外在在建电厂的ＦＧＤ系统中，主张取消ＧＧＨ的，有逐渐增加的趋势［６］。
２比较
２．１设置ＧＧＨ的作用
（１）增强污染物扩散。湿法ＦＧＤ系统中设置ＧＧＨ后可以将脱硫后的排烟温度升高至８０℃左右，从而可以提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。同时也使烟气中ＳＯ２的地面最大落地浓度降低，最大落地浓度点距烟囱的距离也扩大，即烟气的扩散能力得以加强。
某电厂２台３０万ｋＷ机组合用一个烟囱，烟囱高度为２１０ｍ，设置与取消ＧＧＨ时主要污染物对地面浓度的影响对比如表１所示［３］。从表１的计算结果可以看出，由于二氧化硫和粉尘的源强度在除尘和脱硫之后大大降低。因此，无论是否设置ＧＧＨ，它们的贡献只占环境允许值的很小一部分。由于ＦＧＤ不能有效脱除氮氧化物，氮氧化物的源强度并没有降低，因此是否设置ＧＧＨ对于氮氧化物的贡献有较大影响，但从表１看出，仍然只占环境允许值的１０％左右。因此，对环境的影响不会很显著。实际上降低氮氧化物对环境影响的根本措施是安装脱硝装置，想通过扩散来降低落地浓度只是一种权宜之计，只能减轻局部环境污染，不能减轻总体环境污染。但如果电厂的环境湿度处于饱和状态，则湿烟气的抬升与其处于环境湿度未饱和时有明显不同。此时ＦＧＤ系统设置ＧＧＨ与否对烟气抬升高度差异不大，不会造成地面污染浓度的改变。
