脫硫系統取消旁路煙道后取消GGH的必要性及環境影響分析

朱仁涵

摘 要：文章針對環保部門關于脫硫系統取消旁路煙道的政策要求，討論脫硫系統取消旁路煙道后脫硫系統取消GGH裝置的必要性，有無GGH脫硫系統的比較，以及取消GGH后的環境影響分析。

關鍵詞：旁路煙道；GGH；取消；環境影響

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0179-02

隨著國家環保政策的日益嚴格，脫硫取消旁路煙道已是大勢所趨，部分省份已有明確文件要求，如福建省減排工作聯席會議辦公室《關于裝機容量300 MW以上燃煤電廠取消脫硫旁路煙道和建設投運煙氣脫硝設施的通知》要求，各燃煤電廠需完成取消脫硫旁路煙道及安裝脫硝裝置的減排項目改造，據此電廠需進行相應的改造。鑒于目前國內運行的脫硫系統GGH普遍存在的堵塞等問題，進行相應的GGH改造是原設計安裝有GGH的脫硫系統急需考慮的問題。本文對脫硫系統取消旁路煙道后脫硫系統取消GGH進行簡要的論證，并對取消GGH后的環境影響進行分析。

1 取消GGH的必要性分析

1.1 GGH的作用

由吸收塔出來的煙氣，溫度降至45～55 ℃，已低于酸露點。由于尾部煙道和煙囪內壁溫度較低，所以直接排放將會使內壁結露，造成腐蝕。針對這一問題，普遍的做法是在FGD裝置中加裝煙氣再熱器（即GGH），以避免低溫煙氣腐蝕管道和煙囪內壁，同時提高煙囪排出煙氣的抬升高度以利于污染物擴散，降低煙羽可見度，避免排煙降落液滴。

GGH并不會減少煙氣中的SO3造成的腐蝕問題，因為吸收塔出來的煙氣中SO3呈狀，GGH反而使煙氣中的SO3霧滴汽化，煙氣中氣態SO3濃度提高，致使煙氣酸露點隨之升高，造成酸腐蝕。因此，換熱器的作用主要是降低吸收塔入口煙溫，提高排煙溫度以利于煙氣抬升和污染物的輸運擴散。經過GGH之后的煙氣溫度一般在80 ℃左右。

1.2 有無GGH的比較

安裝GGH可提高排煙溫度，從而提高煙氣從煙囪排放時的抬升高度，以利于污染物擴散，降低污染物的落地濃度，降低煙羽可見度，對于減輕濕煙囪周圍地區的煙囪雨和煙囪冒白煙的問題有一定效果。但安裝GGH的同時也將造成投資成本、運行成本、維修費用的增加，降低FGD運行可靠性和可利用率。GGH的投資較高，一臺GGH的價格占整個FGD設備投資的10～15%；安裝GGH后煙道壓降約在1 200 Pa左右，為克服這些阻力，須增加增壓風機的壓頭，FGD運行費用也將大幅增加；營運過程中GGH的沖洗需要提供相應的沖洗水、壓縮空氣或高壓蒸汽；運行中煙氣攜帶的吸收塔漿液液滴會沉積在GGH換熱元件上，同時GGH熱側產生粘稠的濃酸液也會粘附大量煙氣中的飛灰后在GGH換熱元件的表面形成固體的結垢物，進一步增加了GGH的壓降，甚至造成堵塞，造成FGD系統停運，目前GGH是造成FGD裝置事故停機的主要設備。

取消GGH不但能夠降低FGD裝置初投資，還可以簡化FGD系統布置，降低FGD裝置總阻力，降低增壓風機容量和電耗，可極大地降低運行、維護和檢修費用。但更容易出現因煙氣中夾帶的液滴在重力作用下降落形成的所謂“煙囪雨”；因進入吸收塔煙氣溫度的提高導致FGD系統水耗增加50%左右；設計時注意濕煙囪和濕煙道的防腐。

1.3 取消GGH的必要性

GGH是FGD早期發展過程中的認識，長期的實踐證明，GGH在FGD系統中的作用不大，也不是經濟地解決下游設備材料腐蝕的好方法，反而由此帶來的負面影響卻很大。GGH的投資和運行維護費用十分昂貴，營運過程中頻繁暴露的GGH堵塞等問題給FGD的正常運行造成困難，往往需要FGD裝置事故停機才可以處理，這一問題引發的后果將在脫硫取消旁路煙道改造后進一步被放大，可能造成主機的事故停機，嚴重影響了發電機組的運行可靠性及電網供電安全。所以在取消旁路煙道改造后同步取消GGH是十分必要的。

2 取消GGH的環境影響分析

從環境質量的角度來看，主要關注的是主要污染物（SO2、粉塵和NOx）對地面濃度的貢獻。在電廠靜電除塵、FGD裝置處理之后，SO2、粉塵濃度大大降低，按照新發布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）中的NOx100 mg/km3排放限值要求，火電廠基本上均需加裝脫硝裝置方可符合要求，以下環境影響分析也是基于同步安裝脫硝裝置的基礎上進行的。

2.1 煙氣抬升高度的變化

當煙氣熱釋放率Qh大于或等于是2 100 kJ/s，且煙氣溫度與環境溫度的差值△T大于或等于35 K時，？駐H采用下式計算：

？駐H=nQHU

Qh=0.35PaQv

？駐T=Ts-Ta

式中：no為煙氣熱狀況及地表系數，農村或城市遠郊區按1.427計；

n1為煙氣熱釋放率指數，農村或城市遠郊區按1/3計；

n2為排氣筒高度指數，農村或城市遠郊區按2/3計；

Qh為煙氣熱釋放率，kJ/s；

H為排氣筒距地面幾何高度，m，超過去240 m時，取H=240 m；

Pa為大氣壓力，hPa；

Qv為實際排煙率，1 041 m3/s；

△T為煙氣出口溫度與環境溫度差，K；

Ts為煙氣出口溫度，K；

Ta為環境大氣溫度，K；

U為排氣筒出口處平均風速，m/s。

當Qh≤1 700 kJ/s或者△T<35 K時，

？駐H=2（1.5 VsD+0.01Qh）/U

式中：Vs為排氣筒出口處煙氣排出速度，m/s；

D為排氣筒出口直徑，m。

由以上計算方法得煙氣抬升高度計算結果見表1。

2.2 主要污染物濃度的變化

根據《環境影響評價技術導則大氣環境》計算取消GGH前后污染物濃度變化情況見表2。

由上表可知，取消GGH后，由于排煙溫度的降低，煙氣抬升高度下降，SO2和PM10的最大落地濃度增加幅度小于15%左右，而經過煙氣脫硝后，NOx最大落地濃度將會降低66%左右。

2.3 大氣污染物濃度預測結果

取消GGH后，排放的主要污染物SO2、NO2和PM10的年均濃度貢獻值的最大占標率分別為0.27%、0.75%和0.05%，污染物年均濃度均低于SO2（0.06 mg/m3）、NO2（0.08 mg/m3）、PM10（0.10 mg/m3）的評價標準。經過預測分析，取消GGH后，排放的煙氣對周圍的影響在環境可容納范圍以內，從大氣環境影響角度分析，取消GGH裝置是可行的。SO2年均濃度貢獻值等值線分布圖如圖1所示。

3 結 語

文章通過對脫硫系統取消GGH裝置的必要性及環境影響進行分析，基于同步安裝脫硝裝置的基礎上，從大氣環境影響角度分析，取消GGH后對周圍的影響在環境可容納范圍以內，取消GGH是可行的；在滿足環保要求的基礎上，兼顧發電機組運行可靠性及電網供電安全，在脫硫取消旁路煙道的同時取消脫硫GGH裝置是十分必要的。

參考文獻：

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