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烟气换热器一:烟气换热器
烟气换热器概述：
烟气换热器，又名烟气冷却器，烟气余热回收器，实际上是利用废弃烟气的热量转换成生产生活所需要的热水，热风，或者热流体的余热回收的热交换设备。烟气换热器利用工业窑炉、锅炉、焦化炉、高炉、冶金炉所产生的高温或中温烟气的热量，经过换热器换热，回收其热量，加热水或空气。产生的热水、蒸汽或高温空气，满足生活用热水、采暖、发电用蒸汽或食品、材料烘干。
目前烟气热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项。烟气余热利用换热器对烟气余热的二次吸收，提升余热利用效率，对于提升锅炉运行效率有重要的意义。另外烟气余热利用换热器配合除尘设备使用可以明显增强除尘效率，有助于降低烟气污染排放。烟气余热利用换热器在锅炉系统中的增配使用能有效节约能源，降低烟气污染排放，有效推动我国锅炉使用行业“节能减排”，践行绿色低碳城市，“美丽中国”。
烟气换热器四大优点：
1、减轻了城市热污染:将烟气中余热回收后，使排烟温度降低至50℃以下，大大的减少了高温气体的排放，减少了城市的热污染。
2、、减少碳排放:由于能耗的降低减少CO2排放15%以上，产生“低碳”效益。
3)节能效率高:回收了燃油（气）锅炉、工业窑炉对空排放的高品味乃至低品位热量。并提升其商品价值（热水的温度），排烟温度在220℃时节能率高达15%。4）、高脱硫效果好:脱硫率96.9%，企业由被动脱硫变成主动脱硫，且脱硫成本仅为传统技术的四分之一。
烟气换热器的分类：
1、按温度可以分为三个型号：
高温烟气换热器：高于450度的烟气使用
中温烟气换热器，低于450度的烟气使用
低温烟气换热器：低于220℃的烟气使用
2、按换热器传热利用方式：
烟气-空气-水余热利用回收，烟气-蒸汽热回收换热器，空气-乙二醇溶液换热器，空气-水蒸气余热利用，空气-水热回收，烟气-水换热器，高温烟气余热回收换热器，退火炉烟气余热利用，窑尾尾气再利用热风换热器，反应釜油气余热利用换热器。
烟气换热器（含高温烟气换热器）选型设计技术参数采集要求
1、烟气来源、燃料名称、烟气温度、烟气主要成分、烟气压头、允许压降、烟气流量（标态时），排烟口尺寸。 2、拟被加热介质名称，进出口温度要求、流量、工作压力、允许压降等。 3、材质要求：主要材质、外壳材质。 4、外形尺寸要求： 5、安装要求： 6、其它： 针对解决高温下换热器受应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀、露点腐蚀造成设备渗漏和破坏，我厂研发了并设计制造一系列具有自主知识产权的烟气换热器。其设计和工艺要求超越远远传统管换热器，具有换热系数高，使用寿命长，综合技术性价比处于行业领先地位。
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烟气换热器二:氟塑料烟气换热器
技术说明
1. 技术特点
烟气换热器是以小直径氟塑料软管作为换热元件，主要采用的是可熔性聚四氟乙烯（PFA）作为软管制造原料。由于氟塑料具有极强的耐腐蚀性、良好的表面不沾性、较宽的温度范围和耐老化等优点，因此氟塑料管式换热器具有以下特点：
1） 优异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求
由于聚四氟乙烯属化学惰性材料，除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外，几乎可以在所有的介质中工作，因此氟塑料换热器对烟气成分没有特殊要求，对换热器管壁温度和烟气酸露点没有特殊要求。
2） 换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理
由于聚四氟乙烯管的化学惰性、表面光滑性、绕曲性和高膨胀系数，使换热管表面及内壁都十分光滑，管外烟尘不易粘结、堆积，管内热媒在换热面很难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。同时，由于氟塑料不怕酸腐蚀，可以设置在线水冲洗对其进行清灰，清灰方便、彻底。
3） 薄管壁，换热性能良好，体积小
氟塑料换热器采用的是薄壁管，壁厚0.3～1mm，所以克服了聚四氟乙烯材料导热系数低的缺点，换热器整体换热性能良好。同等换热量量的情况下，氟塑料管换热器的体积是金属管换热器体积的1/4。
4） 柔性疲劳强度高，经久耐用
聚四氟乙烯具有较高的柔性疲劳强度，且不含光敏基因，具有优异的耐大气老化性，因此其加工的管材经久耐用。
在焊接强度保证的情况下，运行中氟塑料换热管不会发生应力开裂，无泄露风险，基本可以做到免维护。
5） 耐温耐压性能良好
聚四氟乙烯的使用温度为-180～+260℃，其加工的氟塑料软管可在200℃以下的各种强腐蚀性介质中良好运行。经过测试，壁厚小于0.3-1mm 的小直径氟塑料软管可在≤1.0MPa 的压力下，长期安全工作，因此其可以满足除盐水烟气换热需求。
6） 优化的结构设计
换热器采用模块化设计的垂直悬挂结构，结构简单，强度可靠，便于安装和检修更换，能够很好的吸收因温度变化引起的热变形。
7） 全面的防腐保护
8） 换热器的换热元件采用耐腐蚀的氟塑料管，所有的支撑结构件均采用碳钢衬氟塑料材料，连接螺栓采用C276或904合金材料，避免了材质腐蚀，最大限度地延长了换热器的使用寿命。
9） 在线冲洗系统
换热器的水冲洗系统采用在线固定式高压水冲洗装置，并装设有深入式冲洗支管，可以冲洗到管束内部，保证了良好的冲洗效果，避免了灰尘的堆积与结垢。
2. 氟塑料换热器与其他类型换热器的比较
1) 氟塑料换热器
1972年美国杜邦公司开发了可熔性氟塑料，德国在上世纪80年代中期将这种材料应用到了管式换热器行业，目前氟塑料管式换热器在欧洲有广泛的应用。
氟塑料管换热器以小直径氟塑料软管作为换热组件﹐常用的氟塑料有PTFE、FEP和PFA。氟塑料换热器主要用于工作压力为0.2~1.0MPa﹑工作温度在200℃以下的各种强腐蚀性介质的换热﹐如硫酸﹑腐蚀性极强的氯化物溶液﹑醋酸和苛性介质的冷却或加热。
氟塑料的化学性能极稳定﹐抗蚀性能尤好。氟塑料管壁表面光滑﹐并且有适度的挠性﹐使用时微有振动﹐故不易结垢。
由于氟塑料导热系数很低，仅为0.19w/mK（纯铁为80 w/mK），为了达到好的换热效果，需要采用小管径，小壁厚管材来实现大的换热面积。氟塑料换热器体积小﹐结构紧凑﹐设备单位体积内传热面积为金属管换热器的4倍多。
下表为近期国外部分氟塑料换热器的使用业绩情况。
2) 金属换热器
金属管换热器的应用非常广泛，在电力行业也有应用，主要用于低温省煤器和换热器。
华能重庆珞璜电厂是应用金属管换热器比较早的电厂之一。该电厂为2×360MW机组（91年投运），系统采用三菱脱硫技术（填料塔），烟气换热器采用水热媒介质换热器(换热器)，换热管件采用管箱式安装方式。燃煤含硫量最高5％左右，低时也在3.5％以上。降温段和升温段原始设计采用日本原产钢管（材质为CRIA，据介绍介于ND钢(09CrCuSb)和corten钢（10CrNiCuP)之间的一种钢材，无国产），使用4年后更换（91年投运，95年更换）。
降温段使用过搪瓷翅片管和ND钢翅片管。搪瓷翅片管翅片端部搪瓷存在脱落情况，使用中存在腐蚀泄漏问题。耐硫酸露点腐蚀用钢ND钢理论上耐蚀性能比普通碳钢提高10倍以上，但在使用中背风面仍受到严重腐蚀。
升温段采用普通碳钢管，运行中泄漏部位在停机、小修时处理或解列局部管箱。每年小修中升温段管箱均维修迎风面第一排管箱（主要是将换热管更换，因管箱架采用316L材质，仍继续使用），并将第二排调换至第一排运行。
电厂还试验在升温段采用316L材质的换热管，腐蚀现象仍然严重。
总的来说，金属管换热器在火力发电厂一直在使用，但腐蚀和结垢等问题也一直存在，这也严重影响了金属管换热器的使用寿命。
烟气换热器三:石灰石湿法烟气脱硫取消烟气换热器（GGH）运行后的效益分析
The benefit analysis of Limestone wet flue gas desulfurization cancelled flue gas heat exchanger (GGH)
王刚
（四川广安发电有限责任公司，四川，广安，638000）
(Sichuan ga-power company, Sichuan, guang’an , 638000)
摘要：本文主要针对石灰石湿法烟气脱硫机组运行中，烟气换热器因堵塞、腐蚀已经严重影响锅炉燃烧的稳定性、及脱硫系统的安全运行。在采取取消烟气换热器（GGH）后，机组运行稳定，并对其产生的经济效益进行分析。
关键词：烟气换热器 增压风机 烟囱防腐 经济分析
Abstract：In this paper, for the limestone wet flue gas desulfurization unit operation, flue gas heat exchanger due to clogging, corrosion has been seriously affect the stability of the boiler combustion, and the safe operation of the desulfurization system. Taken to cancel the flue gas heat exchanger (GGH), the unit stable operation, and generate economic benefits analysis.
Key words :Flue gas heat exchanger ; Booster fan ; Stack anticorrosion ; Economic Analysis
前言
在燃煤电厂烟气脱硫装置中，石灰石湿法烟气脱硫装置以其成本低、脱硫效果显著（95%以上）、且不受地理环境限制等特点而得到普遍推广应用。最初的设计者为提高湿法脱硫后净烟气排放温度，使其扩散范围增大，在设计中对排烟前的净烟气进行加热。烟气加热器（GGH）以采用原烟气加热净烟气，不需要另外供能，而备受设计者青睐。因此在石灰石湿法烟气脱硫系统中采用烟气加热器（GGH）加热净烟气已广泛应用。
随着烟气加热器的投入使用，在高灰分、高含硫量燃煤电厂石灰石湿法烟气脱硫中，其弊端日益显现出来，严重影响脱硫装置正常运行及锅炉的稳定性。
1. 烟气加热器（GGH）运行中常见的问题
在电煤博弈激烈的今天，燃煤电厂获取的燃煤品质多为高灰分、高硫份，且煤源、煤种不固定，导致实际燃烧的燃煤与设计煤质有着较大的差距，锅炉燃烧情况不为乐观。随着FGD系统投运的时间增长，烟气加热器（GGH）设备也暴露出诸多问题。其中最主要的是，由于烟气中较高灰分导致GGH运行时经常严重堵塞造成压差大幅增大，引起增压风机超负荷运行、出现喘震甚至跳闸现象，从而导致整个FGD系统的运行障碍，甚至无法正常运行。最为严重时，GGH因积灰严重，原烟气、净烟气温度差导致GGH两侧热膨胀系数不一致，GGH直接卡涩，无法转动，导致增压风机停运。
长期燃烧高硫煤，烟气中含有二氧化硫的浓度较高，对GGH换热元件有着较大腐蚀。腐蚀脱落的换热元件是导致GGH换热元件通道堵塞的另一重要原因，也增加了GGH两侧压差不稳，降低了GGH两侧原烟气、净烟气热交换效果，进一步加大了低温腐蚀，同时对GGH压缩空气清扫和高压冲洗水在线冲洗带来了难度。
随着国家对燃煤电厂二氧化硫排放的管理越来越严格---要求保证脱硫系统投运率要达到95%以上，且对脱硫旁路挡板门施行铅封，对整个FGD的稳定运行也提出了更高更严格的要求。因此，如何运用新的方法从根本上解决因GGH堵塞带来的难题已经迫在眉睫。
某燃煤电厂烟气换热器（GGH）换热元件堵塞及腐蚀情况：
2. 如何解决烟气换热器（GGH）带来的问题，确保机组安全经济的运行
烟气换热器（GGH）为脱硫系统中最重要的一个设备，对整个脱硫系统的安全稳定运行起着决定性的作用，然而以上所反映的GGH堵塞和腐蚀问题，又是我们所必须面对的实质性问题，那么如何正确处理及解决上述情况所带来的问题。在燃煤性质多为高灰分、高硫分、且煤种不稳定的特性情况下，我们利用防腐技术的突破，决定采取脱硫机组烟气换热器（GGH），将原有烟气换热器中换热元件拆除，改为烟道，同时对烟囱、烟道进行防腐，并对因取消烟气换热器带来的负面影响进行技术处理。
3.取消烟气换热器（GGH），存在的负面影响
烟气脱硫后无烟气换热器（GGH）时，从FGD进入烟囱的烟气温度由有烟气换热器（GGH）时排放温度85℃左右降低到45～60℃之间, 低于酸露点温度,这区域酸液腐蚀性最强，且此时将全溶于水中, 烟气会在尾部烟道和烟囱内壁结露。对1台600MW 机组来说,烟气中水汽结露后形成的具有腐蚀性水液的理论计算量约35～48t/h。经脱硫处理后的烟气一般还含有氯化物等强腐蚀性物质,该类物质属于腐蚀强度高、渗透性强，对烟道烟囱有着较大的危害性。尽管烟气中酸性SO2气体减少, 但烟气的腐蚀性并未比脱硫前减少, 加上烟囱正压区的增大, 烟囱会出现腐蚀, 烟囱和尾部烟道必须进行防腐处理。
由于取消烟气换热器（GGH）会降低烟羽的抬升高度，不利于烟气扩散，在烟囱附近形成大量的雨雾，对电厂附近区域的环境质量、电厂职工及周围居民的工作和生活也会造成一定影响。
4.取消烟气换热器（GGH），对烟道和烟囱进行防腐处理及防腐材料要求
为了解决没有烟气换热器带来的烟道及烟囱低温腐蚀，可以采取对烟道和烟囱进行防腐处理。考虑到烟囱防腐的难度系数较高，且在使用中维护难度系数大，因此对烟囱防腐材料要求较为严格，经久耐用、后期少维护是防腐材料的选择基准。下面就介绍一下当前烟囱防腐材料中运行的最好的一种防腐材料：
宾高德玻璃砖作为防腐材料，具有优越的防腐性能，且能完全抗浓硫酸，即使在高温下和浓 / 气体环境中也能够对基层起到完全的保护作用，对水和水蒸气，酸和酸蒸汽都有气密性，不吸附吸收可燃液体；其本身是无机物，不会燃烧，不含氯氟化合物，因此不会造成环境污染；形状稳定，热膨胀系数非常小，无论是长期使用或者是在恶劣运作环境中，都能可以保持其形状和稳定性。宾高德玻璃砖内衬系统厚度为38 mm 或者更厚, 但是重量却非常轻并且不需要锚定，可以施工于钢结构、混凝土或者砖表面，容易在现场进行切割，施工方法简便。以其卓越的使用性能，经久耐用，后期维护成本低。宾高德玻璃砖20年以上的维修保养面积小于0.1％每年。
因此宾高德玻璃砖内衬系统是火力发电厂烟道及烟囱最可靠耐用的一种内衬方式，该系统同时具有隔热和防腐蚀性能，且施工周期短，使用寿命长，维护工作少（基本不需要维护）。通过宾高德玻璃砖对烟囱内衬进行全部覆盖，使得运行中排烟因低温产生的雨露与烟道、烟囱完全隔绝，到达保护烟道、烟囱不受腐蚀的目的。同时为了防止烟道、烟囱底部烟气脱硫后的“雨露”堆积，可以在施工过程中，在净烟道、烟囱底部上分别各安装了两个疏水管道，将烟道和烟囱底部形成的酸液导流至吸收塔积水坑稀释后排出。
5. 实际案例及经济效益分析
四川某电厂三期#61（600MW）脱硫机组因烟气换热器（GGH）长期堵塞、且换热元件腐蚀严重，于2011年5月至同年9月，对该机组脱硫装置施行技改，将原有烟气换热器（GGH）及烟气换热器（GGH）附属系统拆除，并对烟道烟囱进行防腐，从根本上解决了烟气换热器（GGH）堵塞问题，保证了脱硫机组及锅炉的安全运行，真正意义上是为电厂的节能减排方面做贡献。同时，为了面对将来更为严厉的环保政策及更为复杂的燃煤品质，该公司拿出专项资金增添了脱销装置，并在原有5台吸收塔浆液循环泵的情况下，增添了2台浆液循环泵做为备用。
该厂使用宾高德玻璃砖作为烟囱防腐材料，设计使用寿命40年，烟囱高度240米，直径10米，防腐面积约7600平米。宾高德防腐材料工程造价约2000元/平米，该烟囱防腐所用1520万元。烟道防腐采用了玻璃鳞片，使用寿命约5年，工程造价约350元/平米，防腐面积约800平米，烟道防腐所用28万元。
该电厂在取消烟气换热器（GGH）后，于2011年10月初投入运行至今，各项参数合格，增压风机电流在原来同等锅炉负荷下，电流约下降了150A左右，一年按320天运行时间计算，一年可以节电：6KV×150A×24h×320d×0.89≈615万度电，若上网电价0.3837元/度计算，每年可节约电费约236万元。
若烟囱防腐按20年运行时间折旧，每年花费76万元，烟道防腐按5年折旧，每年话费约6万年，两者每年合计折旧82万元。然而因为取消烟气换热器（GGH），每年节约的电费是236万元，远远大于每年消耗的防腐费用。同时因为取消烟气换热器（GGH）及其附属系统（烟气换热器清扫系统、烟气换热器密封系统）大大减少维修人员的日常维护工作，使得这些专业人员可以专心致力于其他电力设备的维护，也节约一大笔维护费用。
因此，在石灰石湿法烟气脱硫装置中取消烟气换热器（GGH）是可行的，同时实现了电厂节能减排，还能为电厂创造更多的利润。
6. 总结
综上所述，选择取消烟气换热器（GGH）、并对烟囱和烟道进行防腐处理是从根本上解决了石灰石湿法烟气脱硫装置中因烟气换热器（GGH）堵塞、腐蚀等因素，保障了脱硫机组、锅炉安全生产运行。同时实现了电厂的节能减排，减轻了维护员工的日常维护量，也为企业赢得了更多的利润。
参考资料：
1、赵毅.环境质量评价[M].北京：中国电力出版社.1997
2、刘忠等.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制[M].北京:中国电力出版社.2005
3、龙辉 于永志，“影响600MW机组湿法烟气脱硫装置厂用电率主要因素分析”《热机技术》，2007，第1期
4、于盛君 汪波，“浅谈烟气—烟气加热器（GGH）的利弊”《中国电力环保》，2007，第5期
