300MW火電廠GGH低泄漏系統改造研究

摘要：我國是以火力發電為主的燃煤大國，燃煤產生的煙氣中的SO2是大氣污染的主要來源。在配有GGH設備的火電廠中，部分未經過脫硫處理的煙氣經過GGH設備時因為差壓及設備轉子的轉動而直接泄漏排放到大氣中，而低泄漏系統是控制未經脫硫的原煙氣在GGH設備中直接泄漏至凈煙氣側的重要系統。現介紹了GGH低泄漏系統的作用，針對廣州珠江電廠GGH低泄漏系統漏風率大的現象，制定了低泄漏系統優化方案并加以實施，最終解決了廣州珠江電廠GGH低泄漏系統漏風率大導致脫硫效率低的問題，實現了電廠煙氣的超低排放。

關鍵詞：脫硫效率;煙氣泄漏率;優化改造;GGH低泄漏系統

0 引言

煙氣-煙氣再熱器是一種利用原煙氣將脫硫后的凈煙氣進行加熱，使排煙溫度達到露點以上，以減輕對進煙道和煙囪腐蝕的設備[1]。來自鍋爐引風機出口的原煙氣經煙道引入脫硫系統，煙氣經過增壓風機（目前改造增引風機已合一）進入氣-氣熱交換器（GGH）低溫側降溫后進入吸收塔脫去SO2，而經過脫硫后的煙氣通過吸收塔頂部除霧器除去煙氣帶有的液滴后，經過吸收塔出口煙道重新進入氣-氣熱交換器（GGH）高溫側加熱至80 ℃以上，通過凈煙道從煙囪排出[2]，在GGH設備中，通常將煙氣系統分隔成原煙氣側和凈煙氣側兩部分，由于原煙氣與凈煙氣間存在壓差及密封系統的間隙，必將使高壓的原煙氣向低壓的凈煙氣泄漏（自主泄漏），并且煙氣旋轉過程中容易將原煙氣攜帶進入凈煙氣（攜帶泄漏）。因此，GGH設備中一般會配備低泄漏系統來控制煙氣泄漏。

1 GGH低泄漏系統的作用

低泄漏系統是火力發電廠GGH設備的配套系統。火力發電廠燃燒煤種的過程中會產生大量的SO2[3]，煙氣進入吸收塔之前一般在120 ℃左右，這樣的煙氣溫度使吸收塔中石灰石漿液對SO2的吸收極為不利。煙氣溫度越低，石灰石漿液對SO2的吸收率越高，而煙氣經過吸收塔脫硫后，進入尾部煙道煙囪時溫度需要控制在100 ℃左右，防止因煙氣冷凝形成酸腐蝕尾部煙道。而GGH的作用就是將進入吸收塔前的煙氣降溫，經過脫硫后再把熱量重新傳給煙氣進行升溫。由于煙氣在GGH設備內有壓力，未經過脫硫的煙氣通常稱之為原煙氣，經過吸收塔脫硫后的煙氣一般稱為凈煙氣，原煙氣比凈煙氣的壓力高，它在GGH內部會發生主動泄漏現象，由高壓側直接泄漏到低壓側，也就是說會有部分煙氣未經過脫硫就透過GGH設備中心扇形板的間隙泄漏到凈煙氣側，另外在GGH設備轉動的過程中，會直接攜帶部分原煙氣到凈煙氣側，這種現象稱為攜帶泄漏[4]，攜帶泄漏是煙氣泄漏的主要形式，主動泄漏次之，而低泄漏系統正是用于減少這兩種泄漏現象的配套系統，這個系統一般從凈煙氣中獲取入口風，通過閥門及風機的運轉來控制輸出風道的風量，風道一般設置在GGH煙氣泄漏的必經之道扇形板處，當低泄漏風的風量及風向與原煙氣的流向及風量相符時，就能很好地阻隔GGH內原煙氣向凈煙氣側的泄漏，從而保證煙氣的脫硫效果，提高脫硫效率。

2 GGH低泄漏系統改造背景

當GGH低泄漏系統的進氣方向（指凈煙氣通過低泄漏系統進入GGH的方向）與廠家本身的煙道系統原煙氣走向不一致時，如低泄漏系統的進氣方向為“由上往下”進入GGH內部，而現場本身實際的煙道系統走向是原煙氣“由下往上”進入GGH，此時GGH設備原有的低泄漏系統雖可保證一定的密封性，但是仍存在以下缺陷：難以完全置換攜帶的原煙氣，導致整個GGH原煙氣攜帶泄漏量及主動泄漏量都有所增大，使得GGH漏風率偏大，直接導致脫硫效率降低，不能滿足密封需求。

本文以珠江電廠的現有低泄漏系統改造為例展開研究，珠江電廠原有的GGH低泄漏系統的吹掃風道設置于GGH上部，扇形板往下吹出密封風，而進入GGH的原煙氣由下往上進入GGH，此時低泄漏系統輸出的吹掃密封風所形成的風簾與原煙氣的方向相對而行，如圖1所示，這樣的吹掃風方向有個缺點，當原煙氣的風壓及風速隨著機組負荷上升而上升時，密封效果會變差，特別是當珠江電廠針對脫硫系統將原來的“兩爐一塔”改造為“一爐一塔”后，在吸收塔內增加了2層托盤，導致GGH內部原煙氣及凈煙氣的壓力差增大，GGH的漏風率增大，從而直接導致脫硫效率下降，曾讓第三方檢測單位對珠江電廠的GGH漏風率進行了檢測，漏風率為2.19%（正常值應小于1%）。在這種情況下，GGH設備原有的低泄漏系統并不完全適用于現場使用。

3 GGH低泄漏系統改造的具體方案

根據現有GGH的進出口風道、煙氣流向、煙溫、煙速以及現有GGH低泄漏密封系統的結構、密封風設置及相關風量，新設計的低泄漏系統吹掃風設置與原煙氣同向，風道位置設置于現有GGH下部扇形板處，如圖2所示，原煙氣由下往上進入GGH內部，凈煙氣20由上往下進入GGH內部，原有的低泄漏系統由低泄漏風機送出一路隔離吹掃風，通過入口電動調節門控制風量，由上往下進入GGH內部進行隔離，效果不佳，現研究的低泄漏系統由新增的低泄漏風機負責送出一道由下往上吹出的吹掃風隔離原煙氣的攜帶泄漏及自主泄漏，新增吹掃風道設置于GGH原煙氣側下部扇形板處，吹掃風口吹出吹掃風，通過新增入口電動調節門及出口手動隔離門來控制其風量。

新增低泄漏系統總體布局如圖2所示。

4 GGH低泄漏系統改造后的效果

（1）低泄漏系統改造前電廠的脫硫效率平均值為95%左右，SO2排放量在35 mg/m3，改造后的脫硫效率明顯提高，對煙囪入口的SO2含量進行測量[5]，SO2含量控制在20 mg/m3，脫硫效率平均值達到98.11%，在超潔凈排放的標準上進一步減少了SO2的排放量。

（2）低泄漏系統改造前的漏風率經第三方機構檢測為2.19%，改造后漏風率大幅下降，經廣州粵能電力科技開發有限公司現場檢測，機組在滿負荷320 MW運行時，漏風率為0.69%，機組在中負荷240 MW運行時，漏風率為0.64%，均達到了脫硫GGH漏風率小于0.8%的設計要求。

5 結語

隨著我國對環保要求的日益提高，所有火電廠都面臨著煙氣超低排放的挑戰，如何提高脫硫設備的效率及可靠性顯得至關重要。本文對300 MW火電廠GGH低泄漏系統進行了改造，提高了整個GGH低泄漏系統的可靠性和有效性，減少含有大量SO2的原煙氣直接泄漏到凈煙氣煙道處，使煙氣得到完好脫硫，達到國家規定的排放指標后再排出，減少對周邊空氣、環境的污染。

[參考文獻]

[1] 蔡明坤.FGD系統用GGH設備設計[J].鍋爐技術，2004，9（5）：35-37.

[2] 黃泳華.300 MW火電廠漿液循環泵運行方式對機組經濟性影響[J].電力系統設備，2019，42（8）：99-100.

[3] 張鎖.600 MW機組脫硫系統國產GGH風率綜合治理[J].山東工業技術，2016，19（8）：10-11.

[4] 李建波，陳志忠，蘭建輝.脫硫系統煙氣換熱器密封系統改造[J].電力安全技術，2009，11（5）：46-47.

[5] 李紅，張全勝.燃煤火電廠脫硫系統煙氣換熱器密封技術改進及應用[J].發電設備，2014，28（4）：310-314.

收稿日期：2020-09-07

作者簡介：黃泳華（1987—），男，廣東中山人，工程師，從事火力發電廠檢修工作。