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(jìn)入吸收塔之前。通過(guò)用原煙氣加熱傳熱元件、或通過(guò)用原煙氣加熱熱媒水或用蒸汽加熱煙氣，通過(guò)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(qiáng)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(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置煙氣加熱器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)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)煔馄篃煔庵械乃幱陲柡蜖顟B(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(huì)凝結(jié)成水滴。如果煙氣系統(tǒng)不設(shè)置換熱器降溫，為達(dá)到吸收塔內(nèi)防腐材料要求的進(jìn)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(diǎn)：
（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(duì)不同煤種條件下采用濕法煙氣脫硫工藝水量進(jìn)行計(jì)算后，得出如下結(jié)論：
當(dāng)采用濕法煙氣脫硫工藝時(shí)，工藝用水量主要與鍋爐燃用煤種的煙氣量、FGD裝置煙氣進(jìn)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(shí)，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(jī)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(shí)計(jì)算，將多耗水量47.85萬(wàn)t,對(duì)于2×600MW機(jī)組,當(dāng)燃內(nèi)蒙古地區(qū)褐煤煤種時(shí)，耗水量相差85t/h,如一年按5500利用小時(shí)計(jì)算，將多耗水量46.85萬(wàn)t。
當(dāng)燃用煤種不同時(shí)，同為2×600MW機(jī)組，水量有很大差別，當(dāng)燃內(nèi)蒙古霍林河煤種時(shí)，帶煙氣加熱器耗水量為215t/h，當(dāng)不帶煙氣加熱器時(shí)，耗水量為300t/h，比帶煙氣加熱器時(shí)增加水耗39.5%，當(dāng)燃山西神華煤種時(shí)，帶煙氣加熱器耗水量為173t/h，當(dāng)不帶煙氣加熱器時(shí)，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(zhǎng)期運(yùn)行，將會(huì)造成電廠周圍土壤、湖泊水庫(kù)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(hù)，浪費(fèi)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(jiàn)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(duì)環(huán)境的影響。
3.煙氣加熱器的設(shè)置對(duì)煙囪的安全運(yùn)行有利。在濕法煙氣脫硫工藝中的煙氣露點(diǎn)溫度通常是降低的，但煙氣的腐蝕性等級(jí)卻并不降低，相反會(huì)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(lái)自煤燃燒和來(lái)自脫硫劑漿液制備水中所含氯化物和氟化物等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。如果脫硫后的煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度，煙氣的腐蝕性等級(jí)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(qiáng)。因此，煙氣加熱器的設(shè)置對(duì)煙囪防腐有利，由于熱應(yīng)力減小，對(duì)煙囪的安全運(yùn)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(diǎn)。其原理和特點(diǎn)（表略）經(jīng)過(guò)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(jì)性差。目前國(guó)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(dá)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(jì)性。
2.多管式熱媒強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行了比較，比較結(jié)果為：采用多管式熱媒強(qiáng)制循環(huán)式加熱器盡管一次性投資較多，但運(yùn)行費(fèi)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(jiǎn)單，煙氣泄漏率為1%左右?；剞D(zhuǎn)式煙氣加熱器的優(yōu)點(diǎn)是其對(duì)煙氣的適應(yīng)能力強(qiáng)，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(jī)較多、運(yùn)行和維護(hù)方便等特點(diǎn)。因此在我國(guó)新上機(jī)組濕法煙氣脫硫工藝考慮帶煙氣加熱器時(shí)普遍采用。
根據(jù)技術(shù)比較和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性情況，以下主要針對(duì)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與多管式熱媒強(qiáng)制循環(huán)式加熱器運(yùn)行情況及技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行深入研究。
三、國(guó)內(nèi)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器與管式加熱器運(yùn)行情況
1.國(guó)內(nèi)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器運(yùn)行情況。國(guó)內(nèi)目前大多數(shù)運(yùn)行的大多數(shù)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器存在一些問(wèn)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(diǎn)溫度以下運(yùn)行。酸和霧氣形成了腐蝕和容易堵塞的環(huán)境。以國(guó)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(wèn)題為例，進(jìn)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(yùn)行。運(yùn)行5個(gè)月后發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器壓降超過(guò)報(bào)警值，機(jī)組停機(jī)后發(fā)現(xiàn)煙氣加熱器有較嚴(yán)重的阻塞。電廠按照運(yùn)行維修手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行清洗后投入運(yùn)行。時(shí)隔5個(gè)月同樣阻塞現(xiàn)象又有出現(xiàn)。電廠仍然按照運(yùn)行維修手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行清洗后投入運(yùn)行，但是阻塞的間隔時(shí)間變得越來(lái)越短，清洗后壓降減少越來(lái)越?jīng)]有效果。電廠在在線清洗無(wú)效的情況下，采用停機(jī)后人工高壓清洗（壓力為40MPa）壓降效果有所改進(jìn)，但投運(yùn)后壓頭增加趨勢(shì)較快,總體效果未有改善。為此，特地成立了項(xiàng)目攻關(guān)組，針對(duì)煙氣加熱器的結(jié)垢，阻塞問(wèn)題開(kāi)展充分研討，在研討會(huì)上邀請(qǐng)了各方面的專家，集思廣益，以求得一個(gè)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(duì)策進(jìn)行了分析。
（1）結(jié)垢物成分的調(diào)查。分別對(duì)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(jìn)行了取樣。以外觀，硬度，晶狀等方面的觀察和以往經(jīng)驗(yàn)的判斷，結(jié)垢物的組分主要是CaSO4。也就是說(shuō)結(jié)垢物主要是來(lái)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(wú)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(yùn)行情況。吹灰器的壓頭：空壓機(jī)出口表壓是0.76MPa，吹灰器進(jìn)口處為0.65MPakg/cm2。
吹灰器流量：由噴嘴口徑推測(cè)大約在25kg/min。
噴嘴形式和排列：雙排四個(gè)噴嘴，另加四個(gè)高壓水噴嘴縱向排列。
（4）吹灰器運(yùn)行中存在的問(wèn)題。一是從傳熱元件的剖析結(jié)果可見(jiàn)，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(wú)法達(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)中吹灰器噴嘴和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向?yàn)榇怪苯顷P(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(méi)有一個(gè)空氣吹干的過(guò)程，轉(zhuǎn)子在濕潤(rùn)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(shí)間過(guò)短，吹灰效果不充分,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)吹灰器的步進(jìn)速度過(guò)快，未能達(dá)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(jī)理。回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器設(shè)備的特點(diǎn)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(wàn)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(shí)，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(jìn)出口處，工作環(huán)境是濕潤(rùn)，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(gè)即容易阻塞又容易腐蝕的這樣一個(gè)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(jiān)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(duì)下一次的運(yùn)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(huì)粘附在脫硫?yàn)R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(huì)造成煙氣加熱器阻塞。根據(jù)日本一些電廠煙氣加熱器運(yùn)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(jìn)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(shí)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(huì)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(shí)，130℃左右的熱煙氣就會(huì)使水漿液干燥，當(dāng)過(guò)飽和后就會(huì)形成質(zhì)地堅(jiān)硬的CaSO4結(jié)晶。
綜上所述，通過(guò)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(gè)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(shí)也容易造成堵塞。DU型傳熱元件的優(yōu)點(diǎn)是傳熱效率高，缺點(diǎn)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(jí)增高的原因是多方面的，為此在設(shè)備、工藝設(shè)計(jì)上都應(yīng)取相應(yīng)對(duì)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(jì)）。而濕法煙氣脫硫工藝設(shè)置回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器，對(duì)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(jià)值的。
盡管回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器在國(guó)內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)與原設(shè)計(jì)想法不盡人意的地方，但這是由于在國(guó)內(nèi)使用過(guò)程中還沒(méi)有摸清它的運(yùn)行特性和習(xí)性。在環(huán)評(píng)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(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：一是提高電除塵器的效率，改進(jìn)煙氣加熱器入口粉塵濃度；二是改進(jìn)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(duì)冷端應(yīng)進(jìn)行防低溫腐蝕的評(píng)估，其結(jié)果對(duì)傳熱元件的選型以及對(duì)于煙氣加熱器的能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要。四是吹灰器的設(shè)計(jì)優(yōu)化十分重要。
3.國(guó)內(nèi)多管式熱媒強(qiáng)制循環(huán)式加熱器運(yùn)行情況。多管式熱媒強(qiáng)制循環(huán)式加熱器在中國(guó)運(yùn)行也出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題。三菱公司在華能珞璜一期的設(shè)計(jì)中脫硫裝置入口煙氣設(shè)計(jì)溫度為142℃。但由于華能珞璜一期鍋爐部分由ALSTOM公司設(shè)計(jì)，實(shí)際運(yùn)行未在設(shè)計(jì)溫度點(diǎn)，而在160℃以上，溫度偏差較大，對(duì)三菱脫硫裝置有較大影響。同時(shí)進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣中SO3含量比設(shè)計(jì)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(diǎn)，對(duì)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(shí)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(duì)煙囪安全運(yùn)行有利等特點(diǎn)。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(duì)于2600MW機(jī)組，一年可節(jié)水幾十萬(wàn)噸，這對(duì)于缺水地區(qū)新上火電機(jī)組是十分必要的。因此筆者建議在缺水地區(qū)新上火電機(jī)組采用濕法煙氣脫硫裝置時(shí)，設(shè)置煙氣加熱器。
2.對(duì)于煙氣加熱器選型：回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器仍然是目前我國(guó)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(shí)，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(yùn)行的外圍條件是應(yīng)注意改進(jìn)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(jī)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(jì)噴嘴設(shè)計(jì)應(yīng)合理。
