煙氣加熱器（GGH）是濕法煙氣脫硫裝置（FGD）重要設(shè)備之一。該設(shè)備一般安裝在濕法煙氣脫硫裝置（FGD）煙氣進入吸收塔之前。通過用原煙氣加熱傳熱元件、或通過用原煙氣加熱熱媒水或用蒸汽加熱煙氣，通過熱傳遞的結(jié)果，將吸收塔出口凈煙氣在流入電廠煙囪前被加熱至規(guī)定的溫度。通常凈煙氣溫度被加熱升高35至45℃。
濕法煙氣脫硫裝置采用的煙氣加熱器型式主要有3種：回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器（煙氣加熱器）和兩種管式加熱器：管式熱媒水強制循環(huán)式加熱器（MGGH）和管式蒸汽熱交換式加熱器。
一、濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置煙氣加熱器的特點及優(yōu)勢
濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置煙氣加熱器的特點及優(yōu)勢如下。
1.減少電廠用水量。在濕法煙氣脫硫工藝中，脫硫煙氣被石灰石漿液洗滌，大量水被高溫?zé)煔馄?，使煙氣中的水處于飽和狀態(tài)，排放煙氣遇到冷的空氣，煙氣中處于飽和或者接近飽和（煙氣加熱排放）的水蒸氣將會凝結(jié)成水滴。如果煙氣系統(tǒng)不設(shè)置換熱器降溫，為達到吸收塔內(nèi)防腐材料要求的進塔煙氣溫度，必須利用直接噴水的方式降低煙氣溫度。增加噴水有兩大缺點：
（1）增加工藝水量。由于原煙氣降溫的需要，系統(tǒng)的耗水量要比帶煙氣加熱器增加30%以上。在火電廠綜合節(jié)水技術(shù)研究課題中，我們對不同煤種條件下采用濕法煙氣脫硫工藝水量進行計算后，得出如下結(jié)論：
當(dāng)采用濕法煙氣脫硫工藝時，工藝用水量主要與鍋爐燃用煤種的煙氣量、FGD裝置煙氣進出溫差有著密切的關(guān)系，并與是否設(shè)置煙氣加熱器有關(guān)。
當(dāng)燃用相同煤種，濕法煙氣脫硫裝置不設(shè)煙氣加熱器時，吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水量較設(shè)置煙氣加熱器增加工藝水量較多，其中2×1000MW機組耗水量相差87t/h，耗水量比帶煙氣加熱器增加37%，如一年按5500利用小時計算，將多耗水量47.85萬t,對于2×600MW機組,當(dāng)燃內(nèi)蒙古地區(qū)褐煤煤種時，耗水量相差85t/h,如一年按5500利用小時計算，將多耗水量46.85萬t。
當(dāng)燃用煤種不同時，同為2×600MW機組，水量有很大差別，當(dāng)燃內(nèi)蒙古霍林河煤種時，帶煙氣加熱器耗水量為215t/h，當(dāng)不帶煙氣加熱器時，耗水量為300t/h，比帶煙氣加熱器時增加水耗39.5%，當(dāng)燃山西神華煤種時，帶煙氣加熱器耗水量為173t/h，當(dāng)不帶煙氣加熱器時，耗水量為214t/h，比帶煙氣加熱器增加水耗23.7%。燃內(nèi)蒙古褐煤和山西煙煤條件，在帶煙氣加熱器和不帶煙氣加熱器耗水量分別差42t/h和86t/h，主要是由于煙氣量相差較大原因。
（2）增加電廠周圍地區(qū)的酸性降水。脫硫后煙氣排入大氣后在重力沉降作用下，由于煙氣的pH值在6左右，就將形成酸性降水，它們降落在電廠周圍。雖然其酸性不高，但電廠幾十年的長期運行，將會造成電廠周圍土壤、湖泊水庫水質(zhì)酸化，破壞了環(huán)境。還有酸性降水將腐蝕電廠周圍建構(gòu)（筑）物和設(shè)施，增加設(shè)施和建筑物的維護，浪費資源。
2.設(shè)置煙氣加熱器使煙氣抬升高度比較適合。某2×300MW電廠脫硫和不脫硫煙氣抬升高度比較見表1，由表1可以看出，脫硫后加熱排放的煙氣有效高度降低約25%，不加熱將降低52%。使得脫硫不能脫除的污染物排放濃度升高，加大了該類污染物對環(huán)境的影響。
3.煙氣加熱器的設(shè)置對煙囪的安全運行有利。在濕法煙氣脫硫工藝中的煙氣露點溫度通常是降低的，但煙氣的腐蝕性等級卻并不降低，相反會明顯升高，其原因是在濕法煙氣脫硫工藝中產(chǎn)生的酸性煙霧和酸性帶水、鹵化物腐蝕等現(xiàn)象。脫硫后的煙氣中SO3含量雖有所降低但煙氣中所含腐蝕物質(zhì)總量反而增多，其中包括來自煤燃燒和來自脫硫劑漿液制備水中所含氯化物和氟化物等強腐蝕性物質(zhì)。如果脫硫后的煙氣溫度低于酸露點溫度，煙氣的腐蝕性等級將增加得更加厲害。取消煙氣加熱器后，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。因此，煙氣加熱器的設(shè)置對煙囪防腐有利，由于熱應(yīng)力減小，對煙囪的安全運行也有利。
二、.回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與管式加熱器技術(shù)比較
回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器、管式加熱器根據(jù)加熱方式和原理不同，又各有各的特點。其原理和特點（表略）經(jīng)過技術(shù)分析比較，得出以下結(jié)論：
1.多管式蒸汽熱交換式加熱器消耗蒸汽量較大，經(jīng)濟性差。目前國內(nèi)唯一采用蒸汽加熱煙氣的是重慶電廠脫硫裝置，脫硫后的煙氣采用蒸汽加熱方式，蒸汽取自6段抽汽及輔助蒸汽聯(lián)箱，加熱輔助蒸汽量達35.3t/h（蒸汽參數(shù)：壓力0.26MPa，溫度257℃/300℃），每天用幾百噸蒸汽加熱煙氣，大大降低了電廠經(jīng)濟性。
2.多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器：日本三菱公司采用該型式煙氣加熱器。它是一種借助熱媒水介質(zhì)循環(huán)吸熱與加熱的熱交換器。三菱公司在華能珞璜電廠一期、二期采用了該多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器。并把其與多管式蒸汽熱交換式加熱器進行了比較，比較結(jié)果為：采用多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器盡管一次性投資較多，但運行費用低。
3.回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器工作原理相同。但采用煙氣加熱煙氣，該加熱器換熱系統(tǒng)比較簡單，煙氣泄漏率為1%左右?；剞D(zhuǎn)式煙氣加熱器的優(yōu)點是其對煙氣的適應(yīng)能力強，改善吸收塔后煙道及煙囪的工作環(huán)境，具有布置較方便、使用業(yè)績較多、運行和維護方便等特點。因此在我國新上機組濕法煙氣脫硫工藝考慮帶煙氣加熱器時普遍采用。
根據(jù)技術(shù)比較和運行經(jīng)濟性情況，以下主要針對回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器運行情況及技術(shù)發(fā)展情況進行深入研究。
三、國內(nèi)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與管式加熱器運行情況
1.國內(nèi)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器運行情況。國內(nèi)目前大多數(shù)運行的大多數(shù)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器存在一些問題。主要原因是：回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器（煙氣加熱器）中的煙氣在酸露點溫度以下運行。酸和霧氣形成了腐蝕和容易堵塞的環(huán)境。以國內(nèi)某電廠濕法煙氣脫硫裝置回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器出現(xiàn)的問題為例，進行典型的分析，并提出解決的辦法。
該電廠濕法煙氣脫硫裝置于2005年4月起投入運行。運行5個月后發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器壓降超過報警值，機組停機后發(fā)現(xiàn)煙氣加熱器有較嚴(yán)重的阻塞。電廠按照運行維修手冊規(guī)定進行清洗后投入運行。時隔5個月同樣阻塞現(xiàn)象又有出現(xiàn)。電廠仍然按照運行維修手冊規(guī)定進行清洗后投入運行，但是阻塞的間隔時間變得越來越短，清洗后壓降減少越來越?jīng)]有效果。電廠在在線清洗無效的情況下，采用停機后人工高壓清洗（壓力為40MPa）壓降效果有所改進，但投運后壓頭增加趨勢較快,總體效果未有改善。為此，特地成立了項目攻關(guān)組，針對煙氣加熱器的結(jié)垢，阻塞問題開展充分研討，在研討會上邀請了各方面的專家，集思廣益，以求得一個完善的解決方案。分別就結(jié)垢物成分、傳熱元件上的粘附情況及產(chǎn)生原因、對策進行了分析。
（1）結(jié)垢物成分的調(diào)查。分別對未處理煙氣側(cè)（原煙氣）和處理煙氣側(cè)（凈煙氣）以及煙氣加熱器上粘附的結(jié)垢物進行了取樣。以外觀，硬度，晶狀等方面的觀察和以往經(jīng)驗的判斷，結(jié)垢物的組分主要是CaSO4。也就是說結(jié)垢物主要是來自凈煙氣側(cè)的飛濺漿液。
（2）在傳熱元件上的粘附、堵塞情況。結(jié)垢物主要形成區(qū)是在低溫段（煙氣加熱器上端）的大約50mm處，幾乎完全堵住了傳熱元件的流體通道。另外在單斜波紋（無槽溝板）上可明顯看到偏流導(dǎo)致的厚結(jié)垢層現(xiàn)象。
（3）吹灰器運行情況。吹灰器的壓頭：空壓機出口表壓是0.76MPa，吹灰器進口處為0.65MPakg/cm2。
吹灰器流量：由噴嘴口徑推測大約在25kg/min。
噴嘴形式和排列：雙排四個噴嘴，另加四個高壓水噴嘴縱向排列。
（4）吹灰器運行中存在的問題。一是從傳熱元件的剖析結(jié)果可見，傳熱元件的低溫端頭起50mm左右形成全面結(jié)垢。由此可判斷，煙氣加熱器的吹灰能力無法達到正常要求。正常情況下,結(jié)垢形成段不應(yīng)該堆積在傳熱元件端口,而是形成在傳熱元件的通道中,即所謂的硫酸凝結(jié)區(qū)中。二是吹灰器噴嘴,特別是高壓水噴嘴的排布不合理，該吹灰器的噴嘴排布均為雙排縱列,由于運轉(zhuǎn)中吹灰器噴嘴和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向為垂直角關(guān)系，單位體積上的吹掃量就變得十分重要。三是當(dāng)高壓水沖洗之后沒有一個空氣吹干的過程，轉(zhuǎn)子在濕潤的情況下又轉(zhuǎn)入原煙氣側(cè)造成二次結(jié)垢.吹灰器的停留時間過短，吹灰效果不充分,通過現(xiàn)場調(diào)查,發(fā)現(xiàn)吹灰器的步進速度過快，未能達到充分的吹掃效果。
（5）回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器結(jié)垢的原因和機理。回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器設(shè)備的特點是回轉(zhuǎn)式換熱。設(shè)備在未處理煙氣(原煙氣)側(cè)由在轉(zhuǎn)子中的上萬片的傳熱元件將溫度在130℃左右的熱量吸收，當(dāng)回轉(zhuǎn)到處理煙氣(凈煙氣)側(cè)時，將蓄熱的熱量放出，將凈煙氣加熱到80℃以上,使凈煙氣能在煙囪口上充分?jǐn)U散。
煙氣加熱器是安裝在脫硫系統(tǒng)的進出口處，工作環(huán)境是濕潤，容易漿液粘附的環(huán)境。平均工作溫度為80℃~90℃，又恰恰是硫酸凝結(jié)的高峰區(qū)域。煙氣加熱器就是在一個即容易阻塞又容易腐蝕的這樣一個惡劣的氛圍中工作。
在煙氣加熱器中，由于原煙氣和凈煙氣的流向相反,因此可以根據(jù)傳熱元件的上、下端的粘附狀況，判斷出是原煙氣中灰分引起的阻塞還是凈煙氣中飽和水漿液(主要成分為CaSO4)干燥結(jié)垢引起的阻塞。前者的阻塞是較為松軟，后者則是十分堅硬的結(jié)晶狀物體。一旦CaSO4在傳熱元件上形成結(jié)垢后，則很難清洗，而且對下一次的運行壓降增加有較大的影響。
（6）解決堵塞的辦法。一是提高除塵器效率。如果原煙氣灰分較高，電除塵器出口粉塵濃度較高，就會粘附在脫硫濺出的水漿液上形成較松軟的結(jié)垢。當(dāng)松軟的結(jié)垢物增多，吹灰器能力不夠的情況下，也會造成煙氣加熱器阻塞。根據(jù)日本一些電廠煙氣加熱器運行情況總結(jié)，在提高除塵器效率，保證除塵器出口粉塵濃度降低到30mg/Nm3以下,使進入煙氣加熱器的粉塵濃度大幅度降低，從而就能減少煙氣加熱器內(nèi)大量粉塵聚積并及時吹走。二是減少凈煙氣側(cè)的飛濺物。凈煙氣側(cè)的飛濺物是從除霧器帶出的飽和水漿液，主要成分為CaSO4。這種飽和水漿液會在凈煙氣側(cè)黏附在煙氣加熱器上，由于煙氣加熱器是回轉(zhuǎn)式的設(shè)備，當(dāng)煙氣加熱器轉(zhuǎn)入原煙氣側(cè)時，130℃左右的熱煙氣就會使水漿液干燥，當(dāng)過飽和后就會形成質(zhì)地堅硬的CaSO4結(jié)晶。
綜上所述，通過除霧器的改造，減少凈煙氣側(cè)的飛濺，是減輕煙氣加熱器阻塞的一個不可缺少的要因。三是傳熱元件的改型。當(dāng)煙氣加熱器上用的傳熱元件的板形是接近于鍋爐空氣預(yù)熱器中高溫端用的高性能的DU型傳熱元件時也容易造成堵塞。DU型傳熱元件的優(yōu)點是傳熱效率高，缺點是容易阻塞。從DU的下板(波紋板)的結(jié)垢痕跡可以判明,DU的下板存在著明顯的偏流，這也是造成阻塞的原因之一。
2.回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器應(yīng)用情況結(jié)論。導(dǎo)致濕法煙氣脫硫工藝腐蝕性等級增高的原因是多方面的，為此在設(shè)備、工藝設(shè)計上都應(yīng)取相應(yīng)對策（包括：高效除塵、高效除霧、高效脫水、控制脫硫漿液用水水質(zhì)、防腐設(shè)計）。而濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器，對于減輕煙氣增濕、避免含氣態(tài)SO3濕蒸汽的結(jié)露等方面還是有其價值的。
盡管回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器在國內(nèi)運行過程中出現(xiàn)與原設(shè)計想法不盡人意的地方，但這是由于在國內(nèi)使用過程中還沒有摸清它的運行特性和習(xí)性。在環(huán)評結(jié)果要求上煙氣加熱器條件下，回轉(zhuǎn)式煙氣煙氣加熱器還在不斷使用，因此在FGD整體設(shè)計過程中應(yīng)該注意以下幾點：一是提高電除塵器的效率，改進煙氣加熱器入口粉塵濃度；二是改進凈煙氣側(cè)除霧器的除霧效果，它可以明顯改善煙氣加熱器的阻塞情況；三是對冷端應(yīng)進行防低溫腐蝕的評估，其結(jié)果對傳熱元件的選型以及對于煙氣加熱器的能否正常運轉(zhuǎn)十分重要。四是吹灰器的設(shè)計優(yōu)化十分重要。
3.國內(nèi)多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器運行情況。多管式熱媒強制循環(huán)式加熱器在中國運行也出現(xiàn)過問題。三菱公司在華能珞璜一期的設(shè)計中脫硫裝置入口煙氣設(shè)計溫度為142℃。但由于華能珞璜一期鍋爐部分由ALSTOM公司設(shè)計，實際運行未在設(shè)計溫度點，而在160℃以上，溫度偏差較大，對三菱脫硫裝置有較大影響。同時進入脫硫系統(tǒng)的煙氣中SO3含量比設(shè)計值（3×10-6～8×10-6）增大許多倍，大量SO3（氣態(tài)）在加熱器鰭片管束的表面結(jié)露，形成硫酸，不僅加劇了管束的酸性腐蝕，也縮短了使用壽命。因此該型加熱器也有缺點，對溫度變化區(qū)間較敏感，濕法煙氣脫硫裝置在選該型式加熱器時應(yīng)特別注意鍋爐排煙溫度變化范圍。
四、結(jié)論
根據(jù)以上分析得出結(jié)論如下:
1.濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置煙氣加熱器具有減少電廠周圍地區(qū)的酸性降水、提高煙氣抬升高度、對煙囪安全運行有利等特點。特別是設(shè)置煙氣加熱器比不設(shè)煙氣加熱器可節(jié)水20%（煙煤）~40%（褐煤），對于2600MW機組，一年可節(jié)水幾十萬噸，這對于缺水地區(qū)新上火電機組是十分必要的。因此筆者建議在缺水地區(qū)新上火電機組采用濕法煙氣脫硫裝置時，設(shè)置煙氣加熱器。
2.對于煙氣加熱器選型：回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器仍然是目前我國濕法煙氣脫硫工藝的首選主要煙氣加熱設(shè)備。因此當(dāng)布置條件允許時，宜優(yōu)先選用回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器。
3.保證回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器的安全可靠運行的外圍條件是應(yīng)注意改進凈煙氣側(cè)除霧器的除霧效果,它可以明顯避免煙氣加熱器的阻塞情況。
4.煙氣加熱器的受熱面均應(yīng)采取防腐、防磨、防堵塞、防沾污等措施，與脫硫后的煙氣接觸的殼體也應(yīng)采取必要的防腐措施。
5.回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器換熱元件波型的選擇十分重要，應(yīng)綜合考慮傳熱效率、阻力特性、機械性能、防堵灰和可清洗等指標(biāo)。宜采用浸入式噴涂搪瓷或靜電噴涂搪瓷換熱元件。換熱元件高度宜為300mm～750mm之間。
6.煙氣換熱器吹灰系統(tǒng)和沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計噴嘴設(shè)計應(yīng)合理。
