煙氣再熱系統結垢問題探討
GGH不是濕法煙氣脫硫工藝本身必需的設備，是否需要設置GGH主要取決于電廠所在地環保是否允許。我國初期建設的石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工程均安裝了GGH，近年來建設的濕法煙氣脫硫大多也安裝了GGH。隨著對安裝了GGH帶來的眾多問題和是否安裝GGH對環境的影響程度認識的深入，建在遠離大、中城市，人口稀少的地區有的電廠環保允許不安裝GGH，如陜西國華錦界電廠4X600MW機組、河北國華黃驊滄東發電廠2X600MW機組、浙江國華寧海電廠二期2X1000MW機組、粵電國華臺山電廠一期3#、4#、5#600MW機組等。建在大、中城市周圍的電廠由于環保要求而需要設置GGH。從已投運的設置了GGH濕法煙氣脫硫裝置情況來看，或多或少均出現過GGH換熱面結垢現象，有的結垢非常嚴重，嚴重影響到脫硫裝置的運行。
一、GGH結垢造成的危害
1、GGH工作原理
GGH是利用從鍋爐尾部來的溫度較高的原煙氣通過GGH換熱元件時與換熱面進行熱交換，將熱量蓄于換熱元件，經過熱交換的原煙氣溫度降低進入吸收塔；從吸收塔出來的飽和凈煙氣經過GGH換熱元件時,換熱元件從原煙氣中吸收的熱量釋放出來使凈煙氣得到加熱溫度升高，達到設計要求的煙氣排放溫度。
2、GGH結垢造成的不利影響
結垢造成凈煙氣不能達到設計要求的排放溫度，并對下游設施造成腐蝕。表面結垢使GGH換熱效率降低。GGH換熱面結垢后，污垢的導熱系數比換熱元件表面的防腐鍍層小，熱阻增大。隨著結垢厚度的增加，傳熱熱阻增大，在原煙氣側高溫原煙氣熱量不能被GGH換熱元件有效吸收，換熱元件蓄存熱量達不到設計值。換熱元件回轉到凈煙氣側，GGH換熱元件本身沒有儲存到充足熱量，由于結垢而不能釋放出來被凈煙氣吸收，因此凈煙氣的溫升達不到設計要求。結垢越嚴重換熱效率就越差，凈煙氣的溫升就越小，凈煙氣對外排放溫度就越低。
結垢會造成吸收塔耗水量增加。由于結垢GGH換熱元件與高溫原煙氣不能有效進行熱交換，經過GGH的原煙氣未得到有效降溫，進入吸收塔的煙氣溫度超過設計值。進入吸收塔的煙氣溫度越高，從吸收塔蒸發而帶走的水量就越多。對于600MW機組，進入吸收塔的煙氣溫度每升高10℃,大約水耗量增加10t/h。
結垢會引起增壓風機（如果脫硫增壓風機與鍋爐引風機合并，則為引風機）能耗增加，如果結垢嚴重可能造成風機喘振。GGH結垢后，煙氣通流面積減小，阻力增大。換熱面結垢后表面粗造度增大，也使阻力增大。GGH正常阻力約1000Pa，結垢后阻力增大。對于600MW機組，GGH阻力每增加100Pa，電耗大約增加100KW/h。如果結垢特別嚴重，煙氣通流面積減小使煙氣通流量減小，風機出口壓力升高。當GGH煙氣通流量與風機出口壓力處于風機失速區，風機處在小流量高壓頭工況下運行，易造成風機喘振。
二 、GGH結垢的原因
造成GGH結垢的因素是多方面的，有設計方面、設備方面、運行方面。通過對幾個電廠GGH結垢情況的分析，歸結起來有以下情況之一均可造成GGH結垢。
1、凈煙氣側攜帶的石膏混合物顆粒，在換熱面上的累積。
吸收塔漿液循環泵工作時，吸收塔內整個彌漫著含有石灰石和石膏混合物顆粒的霧狀液滴。在原煙氣側，氣流方向是抑制此霧狀液滴向GGH的方向擴散，煙氣系統投運時霧狀液滴從原煙氣側進入到GGH而吸附的可能性幾乎沒有，只有是凈煙氣攜帶所致。
噴淋層或噴嘴設計不合理、噴嘴霧化效果不好、除霧器除霧效果不好、凈煙氣流速不合理、吸收塔內漿液濃度過高均可造成凈煙氣攜帶大量含有石灰石和石膏混合物顆粒到GGH。凈煙氣攜帶的液滴附著在GGH換熱片表面，當GGH回轉到原煙氣側，在原煙氣高溫作用下，液滴水份蒸發，而液滴中石灰石和石膏混合物顆粒粘結在換熱片表面。
2、原煙氣灰濃度高和（或）灰的粘結性強。
3、運行中吸收塔液位過高，漿液從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH。
吸收塔在運行時由于氧化空氣的鼓入液位有一定的上升，另外吸收塔運行時在液面上常會產生大量泡沫，泡沫中攜帶的石灰石和石膏混合物顆粒。液位測量反應不出液面上虛假的部分，造成泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH。原煙氣穿過GGH時，泡沫在原煙氣高溫作用下，水份被蒸發，泡沫中攜帶的石灰石和石膏混合物顆粒粘附在換熱片表面。在此過程中，原煙氣中的灰塵首先被吸附在泡沫上，隨著泡沫水份的蒸發進而粘附在換熱片表面，造成結垢加劇。
4、GGH本身設計不合理。
GGH換熱面高度、換熱片間距、換熱片表面材質、吹灰方式、布置形式、吹灰器數量、吹灰器噴頭吹掃位置、覆蓋范圍等，對GGH積灰、結垢均有影響。
5、GGH運行中對結垢初期處理不當。
GGH運行中沒有定期進行吹掃；吹掃的參數低、不能達到吹掃效果；吹掃的周期長，每次吹掃的時間較短，不能及時去除而形成累積；結垢后沒有及時采用高壓沖洗水在線沖洗或采用了高壓沖洗水在線沖洗但由于結垢量太大，沒有沖洗干凈，經過原煙氣加熱后板結成硬垢，造成結垢越來越嚴重。
三、防止GGH結垢措施
根據環保要求需要設置GGH的石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工程，總結可能造成GGH結垢原因，在工程設計、設備采購和運行維護等環節應采取相應措施,以緩解GGH結垢，最大限度降低因GGH結垢而造成不利影響。
1、設計環節
（1）除霧器設計：凈煙氣流經除霧器除霧元件的流速應在合適的范圍，不應太高。流速越高隨著凈煙氣被帶走的液滴越多、粒徑范圍越大，大粒徑的液滴也可能被帶走，嚴重影響除霧效果。流經除霧元件流速越低，煙氣流經除霧器的時間長，煙氣中液滴與除霧元件接觸的機率大，甚至微小粒徑的飛沫也會凝結，達到更好的除霧效果。除霧器盡可能布置在吸收塔內并水平布置，凈煙氣垂直向上流經除霧器，以保證煙氣流均勻分布，避免產生流速不均引起煙氣攜帶液滴而影響除霧效果。另外，除霧器水平布置在吸收塔內，凝結在除霧元件上的液滴在重力作用下，直接落入吸收塔漿池內，減少了除霧器結垢的機率。
（2）噴淋層設計：合理的布置噴淋層噴嘴，使噴出的循環漿液能均勻覆蓋吸收塔平面，避免吸收塔截面因漿液分布不均而產生孔穴。漿液分布不均會影響到吸收塔內流場分布不均，為煙氣攜帶液滴提供了有利條件，漿液分布量少的區域煙氣會攜帶大量液滴。流場分布不均增加了除霧的難度，不能除去的液滴將進入GGH。合理的選用噴嘴，噴嘴出口漿液霧化粒徑直接影響到進除霧器前煙氣攜帶液滴的多少。噴嘴出口漿液霧化粒徑越小，與煙氣接觸的比表面積越大，對煙氣中SO2與液滴中的石灰石反應越有利。粒徑太小的液滴易被煙氣帶走而進入GGH，液滴粒徑太大則不利于反應。因此噴嘴出口漿液霧化粒徑應在合理的尺寸范圍內。吸收塔頂層噴嘴噴射方向不宜向上噴射，應向下噴射。向上與煙氣流同向噴射，同樣粒徑的液滴更易被煙氣攜帶走。
（3）吸收塔漿液濃度和PH值：設計的漿液濃度PH值應在合理的范圍內。漿液濃度和PH值越高，相應液滴中石膏、石灰石混合物濃度越高，對于煙氣中SO2與液滴中的石灰石反應越有利，但會造成石灰石耗量增加，同樣條件下凈煙氣帶到GGH的固體物增加。
2、設備采購環節
（1）GGH采購：
采購GGH時除了常規的技術要求之外，還應提供：①煙氣成份分析；②灰份成份分析；③石灰石成份分析；④可能出現的最大漿液濃度下的組份分析等，供供貨商合理進行GGH結構設計和材質選擇。特別是對于煙氣灰濃度較高和（或）粘結性強的灰應要求供貨商除考慮防腐、防磨外，還應對換熱元件換熱片表面材質選擇時充分考慮防止灰的粘結。
對GGH供貨商提供的防止結垢、吹掃、沖洗設計方案進行嚴格評審、充分論證。重點關注內部結構、布置方式、換熱片的形式、換熱片高度、材質包括換熱片表面材質、換熱片間距、清灰方式、吹灰器數量、布置位置、清洗裝置的覆蓋范圍等。
（2）噴粒層噴嘴采購：
采購噴粒層噴嘴除了提供噴嘴常規技術要求之外，還提供①說明運行可能出現的壓力變化范圍；②煙氣空塔流速；③要求的噴嘴噴射角度；④噴嘴噴射距離和覆蓋范圍；⑤粒徑分布范圍、要求的過大粒徑上限百分比、要求的微小粒徑上限百分比等供供貨商設計噴嘴。還應要求噴嘴供貨商提供霧化試驗報告，審核粒徑是否符合要求。
（3）除霧器采購：
采購除霧器時除了提供脫硫常規技術要求之外應提供噴嘴供貨商承諾的要求的過大粒徑上限百分比和微小粒徑上限百分比，并應在次數據上增加一定富裕量。使供貨商提供的除霧器能達到要求的除霧效率。
3、運行維護
運行過程中應注意監測吸收塔液位，記錄、分析運行數據，總結吸收塔真實液位以上“虛假液位”規律，防止泡沫從吸收塔煙氣入口進入GGH。
運行過程中應嚴格將漿液濃度、PH值控制在設計范圍內，建議吸收塔漿液濃度控制在10%～15%，PH值控制在4.5～5.5，最大不超過6.0。
GGH運行中應及時進行吹掃，定期進行檢查；如果發現有結垢的預兆就應進行處理。結垢后吹掃時一定要吹掃干凈，不要留余垢，否則以后很難清理。特別是采用高壓沖洗水在線沖洗時，一定要徹底沖洗干凈，否則停留時間太長等結成硬垢后，更難清理，并且會越來越嚴重。記錄、分析GGH運行數據，掌握GGH結垢規律，確定經濟合理的吹掃周期和吹掃時間，把握高壓沖洗水投運的時機和持續時間。通過掌握的運行資料，修編適合自己的GGH運行規程。
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