從脫硫塔出來的凈煙氣溫度一般在45～55℃之間為濕飽和狀態(tài)，如果直接排放會帶來兩種不利的結(jié)果：一是煙氣抬升擴(kuò)散能力低，在煙囪附近形成水霧污染環(huán)境，即所謂煙流下洗；二是由于煙氣在露點(diǎn)以下，會有酸滴從煙氣中凝結(jié)出來，即所謂的下雨即污染環(huán)境又對設(shè)備造成低溫腐蝕。因此在煙氣脫硫系統(tǒng)中通常在脫硫塔后設(shè)置煙氣加熱器（GGH），利用鍋爐來的原煙氣對脫硫后煙氣進(jìn)行加熱，使煙氣溫度由45～55℃提升到80℃左右，提高凈煙氣的抬升高度及擴(kuò)散能力，降低SO2、粉塵和NOX等污染物的落地濃度，減輕濕煙氣的冷凝現(xiàn)象緩解對后續(xù)煙道和煙囪和腐蝕，并消除凈煙氣煙囪冒白煙的現(xiàn)象。

1加熱器的作用與現(xiàn)狀

1.1降低了煙氣對脫硫塔的熱沖擊，減少脫硫塔的蒸發(fā)量

由于原煙氣的溫度一般在130～150℃左右，這樣高的溫度對脫硫塔內(nèi)襯的防腐層是很大的熱沖擊，而加熱器使進(jìn)入脫硫塔內(nèi)的煙氣溫度降到90℃左右，這對脫硫塔內(nèi)襯的防腐層起到了很好的保護(hù)作用；同時(shí)，由于原煙氣溫度的下降，也降低了脫硫塔內(nèi)水的蒸以量。

1.2提高排煙溫度增強(qiáng)了煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力

由于加熱器使脫硫后的凈煙氣由40℃～50℃提高到80℃左右，使?jié)駸煔馓嵘?5℃左右，排入煙囪的煙氣密度降低，煙氣抬升能力增強(qiáng)，煙氣的有效抬升，增大了煙氣中水蒸氣、二氧化碳和氮氧化物的擴(kuò)散空間，減輕了煙氣對地面的污染。

1.3降低了煙羽的可見度

經(jīng)脫硫后的凈煙氣在飽和狀態(tài)，在當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度較低時(shí)凝結(jié)水汽會形成白色的煙羽，當(dāng)加熱器對凈煙氣進(jìn)行再加熱時(shí)，飽和煙氣溫度上升到未飽和狀態(tài)，煙氣透明度上升，從煙囪排出的煙氣可見度降低，煙囪出現(xiàn)白煙的情況有所改善。但徹底解決冒白煙現(xiàn)象則必須將煙氣加熱到100℃以上，而加熱器只能將煙氣溫度加熱到80℃，所以靠安裝加熱器來解決冒白煙現(xiàn)象是根本作不到的。

2加熱器對排煙的影響

2.1對煙氣抬升的影響

按照國標(biāo)《GB13223－1996》標(biāo)準(zhǔn)，煙氣抬升高度為：

ΔH＝1.303QH1/3Hs2/3/Vs（1）

式中：

ΔH：煙氣抬升高度m；

QH：煙氣釋放率KJ/s；

Hs：煙氣幾何高度m；

Vs：煙氣抬升計(jì)算風(fēng)速m/s。

脫硫后濕煙氣溫度約45℃，經(jīng)加熱器后煙氣溫度年升到約80℃。按上式計(jì)算，對比加熱器前后計(jì)算結(jié)果見圖1，由圖1可知，煙氣抬升高度降低約80m，地面最大濃度與污染物排放量成正比，與有效源高（煙囪幾何高度加煙氣抬升高度）的平方成反比，雖然脫硫后煙氣抬升高度降低，落地濃度增大，但由于脫硫后煙氣中的粉塵和SO2濃度已大為減少，而從環(huán)境質(zhì)量的角度來看，主要關(guān)注點(diǎn)是粉塵和SO2，因此對地面的影響較小。而NOX并沒有有效的去除，因此，是否安裝加熱器對NOX的落地濃度有較大的影響。但在實(shí)際上僅靠通過擴(kuò)散來降低NOX落地濃度只能減輕局部環(huán)境污染，不能從根本上減輕總體環(huán)境污染，降低NOX 對環(huán)境的影響的根本措施是安裝脫硝裝置。

脫硫后煙氣是否冒白煙與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境濕度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境濕度未飽和時(shí)，煙羽的初始抬升高度比在同樣溫度下干煙羽的抬升高度要高。這是因?yàn)椋河捎跓煔庵械乃Y(jié)釋放出的潛熱，使煙羽獲得額外的浮力所致。但在達(dá)到最大抬升高度后，由于煙羽中的液態(tài)水再蒸發(fā)時(shí)吸收潛熱，煙羽下降的速度反比同溫度下的干煙氣快，不利于污染物的擴(kuò)散。

如果當(dāng)?shù)丨h(huán)境處于飽和狀態(tài)，由于煙羽的抬升甚至比加熱到80℃的煙羽還要高�？梢�，在這種情況下，不對煙氣進(jìn)行再加熱也不會造成地面污染物濃度增加。

環(huán)境濕度對煙氣擴(kuò)散的影響在南方相對要重一些，對于北方特別是東北的冬季在環(huán)境濕度處于飽和狀態(tài)時(shí)安裝GGH或不安裝GGH對煙氣抬升高度的影響不大。

2.2對煙囪內(nèi)壓力的影響

脫硫后煙囪進(jìn)口溫度從130～150℃降到50℃左右，導(dǎo)致煙氣密度增大，煙囪的自由抽吸能力降低，這樣會使煙囪內(nèi)壓力分布改變，正壓區(qū)擴(kuò)大。計(jì)算結(jié)果表明，脫硫前滿負(fù)荷時(shí)，最大靜壓為16.3Pa，出現(xiàn)在標(biāo)高為164.6m處，50%負(fù)荷時(shí)煙囪不會出現(xiàn)正壓；脫硫后滿負(fù)荷時(shí)最大靜壓為40.5Pa，出現(xiàn)在148.9m處；50%負(fù)荷時(shí)煙囪不會出現(xiàn)正壓；從中可以看出，F(xiàn)GD裝置在運(yùn)行前只在146m以上才出現(xiàn)正壓區(qū)，而脫硫后正壓區(qū)擴(kuò)大到 90～180m的范圍內(nèi)。雖然脫硫后SO2和飛灰濃度降低了很多，但由于煙氣溫度在露點(diǎn)之下，煙囪內(nèi)避必然發(fā)生酸結(jié)露現(xiàn)象，長期以往其腐蝕是非�？膳碌�，這已從運(yùn)行中得到教訓(xùn)。

煙氣溫度低、濕度大，煙囪內(nèi)的煙氣上抽力就降低，它影響著煙氣的流速和煙氣抬升高度及煙氣擴(kuò)散效果，這對排放的煙氣滿足環(huán)保要求（特別是氮氧化物 NOX指標(biāo)）帶來不利的因素。煙氣運(yùn)行壓力與煙氣的溫（濕）度和煙囪結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)。煙氣溫度低，其上抽力就小，流速就低，容易產(chǎn)生煙氣聚集并對排煙筒內(nèi)壁產(chǎn)生壓力。

錐形煙囪結(jié)構(gòu)型式（如單筒式煙囪）中的煙氣基本上是處于正壓運(yùn)行狀況，而等直徑圓柱狀煙囪（如雙管和多管式煙囪中的排煙筒）是負(fù)壓運(yùn)行狀況。煙氣正壓運(yùn)行時(shí)，易對排煙筒壁產(chǎn)生滲透壓力，加快腐蝕進(jìn)程；而負(fù)壓運(yùn)行時(shí)，煙氣滲透和腐蝕速度將大為減緩。

煙囪熱應(yīng)力與煙囪內(nèi)外溫度差成正比，脫硫后溫差由脫硫前的約120℃降低到60℃，熱應(yīng)力減小，對煙囪的安全運(yùn)行有利。

2.3煙氣溫度變化對腐蝕的影響

脫硫后的煙氣溫度一般在40℃～50℃之間，且濕度很大并處于飽和狀態(tài)。根據(jù)前述的煙氣特點(diǎn)，它是低于煙氣結(jié)露的溫度，煙氣易于冷凝結(jié)露并在潮濕環(huán)境下產(chǎn)生腐蝕性的水液液體。一般的煙氣濕法脫硫處理中是采用加設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）來提高脫硫處理后排放的煙氣溫度（約80℃及以上），以減緩煙氣冷凝結(jié)露產(chǎn)生的腐蝕性水液液體。從理論上講，采用煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）能有利于減緩煙氣的腐蝕（即提高煙氣溫度，減少結(jié)露），但煙氣濕度、水分這些誘發(fā)腐蝕的因素依然存在，況且GGH的運(yùn)行能否滿足運(yùn)行溫度值的要求，尤其是在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、機(jī)組開啟和關(guān)停期間及其它不利工況時(shí)能否滿足運(yùn)行溫度值的要求值得關(guān)注和重視。

測試結(jié)果表明，經(jīng)過FGD脫硫以后的煙氣，其酸露點(diǎn)溫度在90～120℃范圍內(nèi)，而煙氣經(jīng)加熱器之后的溫度在80℃左右。因此在FGD下游設(shè)備表面上仍然會產(chǎn)生新的酸凝結(jié)液。經(jīng)GGH加熱后的煙氣高于煙氣的水露點(diǎn)溫度，因此可以防止新的凝結(jié)水的產(chǎn)生，但在只有80℃這樣的低溫?zé)煔猓瑹o法在短時(shí)間內(nèi)將凝結(jié)在煙道或煙囪表面上的霧滴快速蒸干，只能使這些霧滴慢慢地濃縮干燥，這個(gè)過程使得原來酸性不強(qiáng)的液滴變成腐蝕性很強(qiáng)的酸液，在煙道或煙囪上形成點(diǎn)腐蝕。

3加熱器帶來的問題

3.1降低脫硫效率

早期加熱器漏風(fēng)率約在10%左右，雖然經(jīng)過不斷的改進(jìn)目前漏風(fēng)率已降到1%。但加熱器的原煙氣側(cè)向凈煙氣側(cè)泄漏降低了脫硫效率，按1%的泄漏率計(jì)，則由于加熱器泄漏使脫硫后凈煙氣中SO2濃度增加30～50mg/m3。雖然增加的負(fù)荷不多，但畢竟是一種無謂的損失。

3.2增加脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行故障

加熱器是在干濕煙氣交替環(huán)境中運(yùn)行，原煙氣在加熱器中由130～150℃降到90左右，因此在加熱器的熱側(cè)會產(chǎn)生大量粘稠性的濃酸液，這些酸液不但對加熱器的加熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用，原煙氣帶來的飛灰極易粘結(jié)在加熱元件上，阻礙煙氣正常流動和換熱元件換熱。另外，穿過除霧器的微小漿液液滴粘附在加熱元件的表面上，蒸發(fā)后會形成固體結(jié)垢物，上述這些物質(zhì)會堵塞加熱元件的通道，進(jìn)一步增加加熱器的壓降、漏風(fēng)率、減少壽命。國內(nèi)已有由于加熱器粘污嚴(yán)重而造成增加風(fēng)機(jī)振動過大的例子。

另外，由于GGH運(yùn)行的溫度要求在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，在機(jī)組開啟和關(guān)停狀況下難以保證的情況下，其運(yùn)行的可靠性是難以保證的。

3.3增加系統(tǒng)的投資與運(yùn)行費(fèi)用

GGH是除脫硫塔外最大的單體設(shè)備，其初投資及安裝等費(fèi)用約占FGD的15%，GGH及其煙道的總壓損約1200Pa，接近FGD總壓損的三分之一，該壓損需要提高脫硫增壓風(fēng)機(jī)的壓頭來克服，GGH運(yùn)行本身的電耗、水耗、氣(汽)耗和由此增加的脫硫增壓風(fēng)機(jī)的電耗都會引起FGD系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的增加，其運(yùn)行費(fèi)用約占FGD系統(tǒng)的8%左右。

3.4加速凈煙氣側(cè)的腐蝕

凈煙氣經(jīng)GGH加熱后，溫度升高約30℃，而酸對金屬材料的腐蝕與關(guān)系密切，按Arrheius法則，煙氣溫度每升高10℃化學(xué)反應(yīng)速度就會增加1 倍，因此煙氣經(jīng)加熱器加熱后腐蝕更強(qiáng)。另外，由于煙氣在GGH側(cè)會產(chǎn)生大量粘稠的酸性物質(zhì)粘附在GGH上，這些酸性液體不但對GGH有很強(qiáng)的腐蝕作用，而且還粘附大量的飛灰。這些飛灰中含有大量重金屬，這些重金屬對煙氣中的SO2還具有催化作用，將SO2轉(zhuǎn)化成SO3，根據(jù)已運(yùn)行的脫硫系統(tǒng)分析，濕法脫硫工藝對煙氣中的SO2脫除效率很高，但對造成煙氣腐蝕主要成分的SO3脫除效率不高，約20%左右。因此，煙氣脫硫后，對煙囪的腐蝕隱患并未消除；相反地，脫硫后的煙氣環(huán)境（低溫、高濕等）可能使腐蝕狀況進(jìn)一步加劇了。

4不安裝GGH帶來的問題

4.1由于凈煙氣溫度較低只有50℃左右，因此煙氣離開煙囪時(shí)易形成煙；

4.2取消GGH后，凈煙氣的溫度為45～52℃左右，并且在煙囪前為正壓(約200Pa)，因此煙氣的腐蝕性和滲透性大為增強(qiáng)；

4.3煙氣溫度低、濕度大，煙囪內(nèi)的煙氣上抽力就降低，它影響著煙氣的流速和煙氣抬升高度及煙氣擴(kuò)散效果，這對排放的煙氣滿足環(huán)保要求（特別是氮氧化物NOX指標(biāo)）帶來不利的因素。

4.4由于對原煙氣降溫的需要，系統(tǒng)的耗水量要安裝GGH增加約50%；，

4.5不安裝GGH的FGD系統(tǒng)的煙氣在煙囪中的凝結(jié)水量大，如60MW機(jī)組其在煙囪內(nèi)的凝結(jié)水量約40～50噸/小時(shí)，因此在設(shè)計(jì)濕煙囪時(shí)要考慮。

5討論

5.1因此認(rèn)為安裝后可減輕對下游設(shè)備的腐蝕是一個(gè)認(rèn)識上的誤區(qū)，另外無論是否安裝GGH濕法的煙囪都必須采取防腐，并按濕煙囪進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，這一點(diǎn)已經(jīng)被國內(nèi)、外的實(shí)踐所證實(shí)。認(rèn)為安裝了GGH就可以不對煙囪進(jìn)行防腐處理是錯(cuò)誤的。

5.2由于安裝脫硫系統(tǒng)之后，從煙囪排出的煙氣處于飽和狀態(tài)，在環(huán)境溫度較低時(shí)凝結(jié)水汽會形成的白色的煙羽。在我國南方這種煙羽一般只會在冬天出現(xiàn)，而在北方環(huán)境溫度較低的地區(qū)出現(xiàn)的幾率會更大。

5.3安裝了脫硫系統(tǒng)之后出現(xiàn)白煙問題是很難徹底解決的，如要完全消除白煙，必須將煙氣加熱到100℃以上，而安裝GGH后排煙溫度只在80℃左右，因此只能使得煙囪出口附近的煙氣不產(chǎn)生凝結(jié)，使白煙在較遠(yuǎn)的地方形成。

5.4白煙問題不是環(huán)境問題，而是一個(gè)公眾認(rèn)識問題。更何況與冷卻塔相比煙囪的白煙是很少的，因此加強(qiáng)對公眾的宣傳和溝通，應(yīng)該不會成為重大的障礙。

5.5另一個(gè)不可忽視的問題是：許多加熱器后的溫度仍在露點(diǎn)之下。因此，煙氣應(yīng)該加熱到何種程度，目前國內(nèi)普遍要求的凈煙氣加熱到80℃以上排煙是否合理。

5.6運(yùn)行表明加熱器出口溫度分布非常不均，明顯地表現(xiàn)出煙道上部溫度高，下部低的分布，上、下溫差高達(dá)20℃之多，在CRT上顯示的溫度測點(diǎn)安裝在煙道上部，其測得的溫度為煙氣的最高溫度，明顯比實(shí)際平均溫度高許多（8～10℃）。如圖所示，因此，只有用網(wǎng)絡(luò)法測出的溫度才是真正反映出加熱后煙氣的實(shí)際溫度，運(yùn)行人員以CRT上的溫度作參考，以為加熱器后溫度已達(dá)到80℃以上，實(shí)際上是一種錯(cuò)覺。顯然加熱器出口平均溫度達(dá)不到80℃，加熱器因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有較大余量。

5.7脫硫后的煙氣腐蝕性能：（1）煙氣冷凝物中氯化物或氟化物的存在將很大提高腐蝕程度。（2）處于煙氣脫硫系統(tǒng)下游的濃縮或飽和煙氣條件通常被視為高腐蝕等級（化學(xué)荷載）。（3）確定含有硫磺氧化物的煙氣腐蝕等級（化學(xué)荷載）是按SO3的含量值為依據(jù)。（4）煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，低于氯酸露點(diǎn)溫度時(shí)，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴(yán)重腐蝕。

5.8不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH的濕法脫硫煙囪防腐設(shè)計(jì)是一個(gè)新課題，在國內(nèi)沒有試驗(yàn)和檢測數(shù)據(jù)支持、并形成一套成熟的設(shè)計(jì)方案之前，參照國外的標(biāo)準(zhǔn)和工程實(shí)踐進(jìn)行設(shè)計(jì)無疑是安全的和可靠的。

5.9由于煙囪內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的特殊性，煙囪的運(yùn)行應(yīng)考慮長期和穩(wěn)定，不希望中途由于腐蝕嚴(yán)重而進(jìn)行更換（施工難度大）。因此，從長期運(yùn)行安全的角度考慮，取消煙氣加熱系統(tǒng)后，煙囪內(nèi)筒采用鈦鋼復(fù)合板這種抗?jié)B防腐和耐久的材料是一種理性的選擇，經(jīng)濟(jì)比較也是合理的。

5.10對不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH的煙氣，水份含量高，濕度大，溫度低，煙氣處于全結(jié)露現(xiàn)象。如對一臺600MW機(jī)組來說，煙氣中水氣結(jié)露后形成的具腐蝕性水液理論計(jì)算量約40~50噸/小時(shí)，它主要依附于煙囪內(nèi)側(cè)壁流下來至專設(shè)的排液口排到脫硫系統(tǒng)的廢液池中。脫硫處理后的煙氣一般還含有氟化氫和氯化物等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，是一種腐蝕強(qiáng)度高、滲透性強(qiáng)、且較難防范的低溫高濕稀酸型腐蝕狀況。

5.11脫硫后的煙氣溫度一般在40℃～50℃之間，且濕度很大并處于飽和狀態(tài)。根據(jù)前述的煙氣特點(diǎn)，它是低于煙氣結(jié)露的溫度，煙氣易于冷凝結(jié)露并在潮濕環(huán)境下產(chǎn)生腐蝕性的水液液體。一般的煙氣濕法脫硫處理中是采用加設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）來提高脫硫處理后排放的煙氣溫度（約80℃及以上），以減緩煙氣冷凝結(jié)露產(chǎn)生的腐蝕性水液液體。從理論上講，采用煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）能有利于減緩煙氣的腐蝕（即提高煙氣溫度，減少結(jié)露），但煙氣濕度、水分這些誘發(fā)腐蝕的因素依然存在，況且GGH的運(yùn)行能否滿足運(yùn)行溫度值的要求，尤其是在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、機(jī)組開啟和關(guān)停期間及其它不利工況時(shí)能否滿足運(yùn)行溫度值的要求值得關(guān)注和重視。

5.12取消GGH后不僅使FGD系統(tǒng)初投資降低15%，還可以降低8%左右的運(yùn)行成本。

6小結(jié)

6.1脫硫前煙氣溫度和煙囪內(nèi)壁溫度大于酸露點(diǎn)溫度，故煙氣不會在尾部煙道和煙囪內(nèi)壁上結(jié)露，且在負(fù)壓區(qū)不會出現(xiàn)酸腐蝕現(xiàn)象，但脫硫后凈煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度，煙氣會在后部煙道及煙囪內(nèi)壁結(jié)露，加上煙囪內(nèi)部正壓區(qū)加大，對煙囪的腐蝕也加大；

6.2經(jīng)過GGH后的煙氣溫度只有80℃左右，仍低于酸露點(diǎn)溫度，因此不能完全杜絕酸凝結(jié)和腐蝕；

6.3取消加熱器后，由于熱應(yīng)力減小，對煙囪的安全運(yùn)行有利；

6.4脫硫后煙氣抬升高度的降低可通過煙氣中污染物的減少來補(bǔ)償，因而不會對地面環(huán)境造成更大的污染；

6.5GGH不但不能降低煙氣中的污染物，其運(yùn)行時(shí)的泄漏還會降低FGD系統(tǒng)的效率，從而增大了污染物的排放量；

6.6GGH的腐蝕、磨損、結(jié)垢、堵塞等導(dǎo)致故障增多，影響FGD系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性；

6.7取消煙氣加熱系統(tǒng)GGH后，采用鈦鋼復(fù)合板或泡沫玻璃磚的煙囪投資均較取消前的煙囪和GGH投資的總和要少幾百萬～幾千萬(以600MW機(jī)組為例)。單純進(jìn)行取消GGH前和取消GGH后煙囪的投資比較是不完整的，因?yàn)槿∠鸊GH后，煙囪結(jié)露的腐蝕性水液排放量增的加和腐蝕性增強(qiáng)，而腐蝕對煙囪的安全運(yùn)行至關(guān)重要；

6.8通過對FGD系統(tǒng)的煙氣加熱器(GGH)設(shè)置利弊分析，認(rèn)為取消GGH是可行的，并可提高FGD系統(tǒng)的投資可行性(投運(yùn)率)減少SO2的排放量，但應(yīng)重視取消GGH的前提條件和分析取消GGH后所帶來的問題。

7參考文獻(xiàn)

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