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火电厂湿法烟气脱硫改造工程配置气-气换热器(GGH)利弊的再探讨

北极星电力网新闻中心  来源:大唐华银电力股份有限公司    2011/3/1 13:33:38  我要投稿  

北极星节能环保网讯:0 前言

在脱硫系统中,为避免吸收塔排出的低温湿烟气腐蚀烟道和烟囱内壁,同时提高烟囱排出烟气的抬升高度以利于污染物的扩散,避免排烟降落液滴,常设气-气换热器(简称GGH)装置。我国《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》(2004)规定,烟气系统宜装设烟气换热器。;在欧洲、日本,环保标准要求烟囱排烟温度不低于75℃,因此,其烟气脱硫系统基本上都设置了GGH。

我国自2006年以来,大量的火电机组在短短两、三年的时间内集中进行了加装脱硫系统的改造。当初根据国内有些专家和学者的意见,参照美国20世纪 80年代中期以后安装的脱硫系统基本不设置GGH的情况,同时取消GGH可节省脱硫系统建设投资,经济性显著,因此,国内绝大部分火电厂烟气脱硫系统都取消了GGH。

由于火电厂烟气脱硫技术在我国起步晚,缺乏运行管理经验,对一些潜在的技术问题认识不全面。从近几年的实际运行情况看,老机组脱硫改造取消GGH后烟囱防腐问题难以解决,即影响到了脱硫系统的稳定运行,也影响到了烟囱的长期安全运行。

1 业界关于配置和取消GGH的观点

在我国进行大规模脱硫改造阶段的初期,配置和取消GGH两家流派进行了长时间的争论和交锋,普遍认为应配置和和取消GGH的理由是:

配置GGH的优缺点:

(1)可提高烟囱排出烟气的抬升高度以利于污染物的扩散,防止NOX落地浓度超标。

(2)解决烟囱冒"白烟"问题,无视觉污染。避免排烟降落液滴问题。

(3)烟囱防水防腐问题较单一。

(4)安装GGH后,由于GGH部件的腐蚀和换热元件的堵塞会降低FGD系统的可用率,增加GGH的维修费用。

取消GGH的优缺点:

(1)无论安装GGH与否,经石灰石-石膏湿法脱硫工艺处理后的烟气均存在对烟囱和烟道的腐蚀问题,烟道和烟囱防腐措施仍必不可少。认为安装GGH是多余的。

(2)取消GGH,由于不存在GGH的腐蚀和堵塞问题,可提高FGD系统的可靠性和可用率。

(3)取消GGH,脱硫烟气系统得以简化,减少了与GGH相配套的蒸汽吹扫系统、压缩空气、冲洗水系统。可节省脱硫系统建设投资和GGH的维护费用,经济性显著。

(4)烟囱防水防腐环境复杂、优良的防腐材料价格高昂。

不少文献指出,取消GGH后对大气环境的不利影响是增加的。同时很显然,烟囱防腐是近期才被人们所认识的问题,以前取消GGH更多的不是从环保的诉求和本质改善来考虑的,可降低脱硫建设的直接成本(不含烟囱防腐的成本和维护费用)才是主要的。

2 老机组脱硫改造中取消GGH实际运行中遇到的主要难题

我公司某厂有300MW机组和600MW机组各2台,2006年全部进行烟气脱硫改造,配备了GGH。后来,我公司其他机组的脱硫改造中,参照国内的普遍做法,都取消了GGH。经过几年的脱硫实际运行,我们发现GGH堵塞对脱硫设施的投运率有较大的影响,但每年的老烟囱防腐对脱硫设施投运率也有很大的影响,详见下表2-1。

表2-1 GGH冲洗时间和烟囱防腐脱硫停运时间对脱硫投运率的影响分析

因为在取消GGH的脱硫机组实际运行中,一方面是进入脱硫塔的烟温偏高(一般高于150℃),因蒸发使烟气携带的水汽大幅增加,烟囱内凝结水酸的浓度有时高、有时低,同时烟气中含有F、CL等离子,渗透性较强,腐蚀性很强。另一方面是大部分老机组脱硫前烟囱结构形式一般都是锥体单筒砖内衬结构, 从外及内分别是混凝土筒体、岩棉类保温层、耐酸砖或保温砖,锥体结构的烟囱使无GGH脱硫后的烟囱内部全年呈微正压(最大可达200Pa),因而烟囱防腐、防水问题十分棘手。

目前采用各种防腐涂料如OM、美国萨伟真、胶泥涂料等对老烟囱进行防腐处理,都因材料性能不佳和施工质量难以控制而效果不理想,大约在半年至一年时间左右防腐涂料就会失效,烟囱防腐费时费力且效果差。

另外,抬升高度的降低,凝结水近距离形成的酸性降水造成电厂设备的腐蚀问题也较突出。

3 GGH堵塞的主要原因分析及防止堵塞的根本途径

图3-1是某厂1号机组GGH严重积灰的图片。配置GGH存在的主要问题是除尘器效率不高、积灰严重导致GGH易堵塞,同时也降低脱硫系统投运率。从图3-1和运行实际情况看,GGH积灰结垢后,垢样与换热元件的结合较松散,对垢样的初步分析,发现85%以上的成分是粉煤灰。

图3-1,GGH积灰情况图

一般情况下,在火电厂脱硫除尘运行中,我们采取以下减少主要措施来GGH堵塞:

(1)减少吸收塔和除雾器出口的携浆量。通过优化喷淋层设计、除雾器及烟道设计,提高除雾器的除雾效果,减少进入GGH的浆液量;

(2)在GGH设计制造方面,选择容易吹透的换热元件形式,设置充分的吹灰措施(包括高压水冲洗、压缩空气吹扫、蒸气吹灰等);

(3)运行中严格定期吹灰,定期检查,发现有结垢先兆就应进行处理,处理时一定冲洗干净,不留余垢。

但以上办法未能从根本上解决GGH堵塞的技术难题,要解决GGH堵塞的难题只能另辟蹊径。2009年5月我们将某厂1号机组的电除尘器改为了布袋除尘器,情况出现根本性的变化。

表3-1是某厂不同机组和除尘器效率情况和GGH冲洗频次情况,图3-2 是2010年1月某厂布袋除尘与电除尘出口烟尘浓度曲线DCS纪录对比。从图表中可看出,除尘效率越高,烟尘排放浓度越低,GGH的冲洗频次大幅下降。1 号机组改布袋除尘器后,GGH几乎不发生堵塞,全年运行4300小时,GGH不用停机清洗。

表3-1 除尘效率对GGH堵塞的影响

图3-2  2010年1月某厂布袋除尘与电除尘出口烟尘浓度曲线DCS纪录对比

(①-1号机组布袋除尘,②-2号机组电除尘,1号机组的烟尘浓度比2号机组低一倍多)

新增GGH和老烟囱脱硫后的防腐费用的简要比较分析:

如果每1年进行一次烟囱防腐处理,按国内最低的OM涂料计,大约需450万元费用;配置GGH,300MW机组脱硫改造增加费用约1500-1800万元。所以长期来看,进行布袋改造和配置GGH总体费用更低一些。

因此,我们认为火电厂采用布袋除尘+GGH的系统配置,主要有以下优点:

(1)布袋除尘可适用不同性质的煤种,不受飞灰比电阻的影响,可节约厂用电,运行维护简单,除尘效率高,可满足国家新的排放标准的要求;

(2)布袋除尘效率提高后从根本上解决了GGH堵塞的问题,提高了脱硫装置的投运率;

(3)加装GGH脱硫后烟气无冷凝水流出,运行中烟囱可长时间保持负压运行,单筒烟囱防腐问题较简单。一般采用胶泥和涂料防腐处理即可,防腐材料的使用寿命得到明显延长。

鉴于效果良好,2010年6月,我们又将2号机组的电除尘器改为了布袋除尘器。

4 结论与建议

(1)我们认为,火电厂采用布袋除尘+GG H的系统设计可以从根本上很好地解决烟尘达标排放、GGH堵塞、脱硫后老烟囱防腐等棘手的难题。随着国家环保标准的进一步提高,电除尘器全部改布袋或电袋除尘是必然的趋势。在火电厂脱硫除尘改造可进一步推广应用。

(2)从技术经济的角度看,改布袋除尘器和配置GGH,对脱硫系统运行的长期的可靠性、环境效益和经济效益优势十分明显。已配置GGH的脱硫机组建议不宜取消GGH,应尽早进行布袋或电袋改造;未配置GGH的脱硫机组,如烟囱防腐问题无法有效解决,建议增设GGH,同时提前进行布袋或电袋改造。

(3)随着我国经济社会的进一步发展和进步,今后脱硫系统不得设置烟气旁路,除尘系统不设置旁路也是必然趋势,因此提高袋式除尘器的可靠性十分重要。建议今后在600MW及以上的大容量新机组的设计建设中,采用分体式电除尘+布袋除尘的方式,这样可进一步提高除尘器系统和脱硫系统的可靠性。

参考文献:

[1] 郭芳芳,FGD系统取消GGH对大气污染物扩散的影响研究〔A〕,安徽理工大学硕士论文,2009年。

[2] 施淑芳,电厂烟气脱硫机组改造取消GGH可行性研究分析〔J〕,《能源环境保护》,2008,VOL.22(6)。

[3] 郭得锋.袁布景,关于湿法脱硫系统取消GGH的研究〔J〕,《环境工程》,2007,NO.Z1,P40-43。

[4] 李七九,湿法烟气脱硫系统取消烟气-烟气再热器(GGH)的可行性分析〔J〕,《云南电力技术》,2007,VOL.22(6),P20-23。

[5] 刘贯连等,布袋除尘器在670t/h燃煤锅炉上的应用〔J〕,《电力环境保护》,2005,VOL.1。

[6] 陈发志.李久锋,电袋组合式除尘技术在国内300MW机组上的应用〔J〕,《中国电力环保》,2008,VOL.18(4),P34-37。

[7] 黄志丹,防腐涂料在烟囱防腐中出现的问题及对策〔J〕,《中国电力环保》,2010,VOL.26(2),P6-10。

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