一、濕法脫硫煙氣需要進行再熱的原因

(一)、“白煙”現象

　　濕法脫硫之所以會產生白煙,是因為在濕式脫硫系統中,脫硫劑溶液和高溫煙氣直接接觸,使煙氣被增濕冷卻,而脫硫劑溶液中的水分則吸熱汽化,導致煙氣中的水蒸氣總量大大增加。而隨著脫硫過程的進行,煙氣溫度逐漸降低,煙氣溫度的降低使煙氣攜帶蒸汽的能力降低,如蒸汽總量超出了煙氣的攜帶能力,就會有大量的水蒸汽凝結為小水滴,濕煙氣直接排放形成白煙。

(二)、“降雨”、“石膏雨”、“酸雨”現象

　　濕法煙氣脫硫(WFGD)出口凈煙氣溫度低、濕度大，并夾帶很多細小的液滴，煙囪附近時常會出現“降雨”現象，影響局地氣候。

　　“石膏”是煙氣中夾帶的石膏漿液隨煙氣排放落到地面形成的。脫硫裝置凈煙氣中的石膏漿液主要來源于吸收塔噴淋層噴嘴霧化后的細小液滴，石膏漿液經噴嘴霧化后霧滴直徑一般在920μm，經碰撞后會產生少量在15μm左右的霧滴。除霧器無法攔截15μm以下的霧滴，因此凈煙氣中有一定量的石膏漿液是必然的。而且如果煙氣在除霧器處的流速超過設計值，除霧器的效果將大大降低，除霧器也會在高速的煙氣下發生二次攜帶現象，大量的石膏漿液將會隨煙氣被帶入煙囪，形成凈煙氣帶漿現象。

　　煙氣中凝結的液態水與凈化煙氣中殘存的SO2會生成亞硫酸液滴,在氧氣的作用下,亞硫酸會進一步轉化成腐蝕能力更強的硫酸液滴,在煙囪內形成的硫酸液滴對煙囪構成露點腐蝕,縮短煙囪使用壽命。在煙囪外部,因蒸汽冷凝形成的硫酸液滴則以酸雨的形式回落至地面,進而加劇煙囪周圍設備的腐蝕速率。

(三)、地面污染

　　脫硫后濕煙氣的溫度比較低，為45～55℃,處于濕飽和狀態,抬升高度較小,不能充分擴散，會造成地面污染濃度相對較高。

　　總結：可以看出，以上幾個問題之所以會發生，根本原因在于經過濕法脫硫后凈煙氣溫度過低，所以解決問題的方法就是如何提高凈煙氣溫度，從而引入煙氣再熱技術。

　　由于所有這些問題都是濕法煙氣脫硫(WFGD)引起的，所以我們有必要對這一工藝進行簡單了解，這對我們理解后面的分析有很大幫助。下圖1就是典型石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的工藝流程：

圖1典型石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統

二、凈煙氣再熱技術方案

（一）、熱管式GGH再熱方案

熱管工作原理

　　熱管是一種具有高傳熱性能的傳熱元件，它通過密閉真空管殼內工作介質的相變潛熱來傳遞熱量，其傳熱性能類似于超導體導電性能，它具有傳熱能力大，傳熱效率高的特點。典型的重力熱管如圖2所示，在密閉的管內先抽成真空，在此狀態下充入少量工質。在熱管的下端加熱，工質吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下，上到熱管上端，并向外界放出熱量，且凝結為液體。冷凝液在重力的作用下，沿熱管內壁返回到受熱段，并再次受熱汽化，如此循環往復，連續不斷地將熱量由一端傳向另一端。由于是相變傳熱，因此熱管內熱阻很小，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱功率，且結構簡單，具有單向導熱的特點，特別是由于熱管的特有機理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進行，并可以方便地進行強化傳熱。此外,由于熱管內部一般抽成(0.13～1.3)×10-4Pa的真空,工質極易沸騰與蒸發,熱管起動非常迅速,具有很高的導熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比,單位質量的熱管可多傳遞幾個數量級的熱量。

熱管式GGH技術的工藝原理

　　熱管式GGH利用除塵器出口至吸收塔的這段高溫煙氣(130～150℃)加熱脫硫后的凈煙氣，凈煙氣通常被加熱到80℃左右,然后排放。

　　熱管外殼由碳鋼制成，管內換熱介質主要是水。熱管組合分整體布置和分體布置兩種。典型的整體式熱管GGH主要由殼體和成百上千根熱管元件組成。殼體是鋼結構件,熱管管束固定在殼體中的中隔板上,下部為原煙氣通道（蒸發段）,上部為凈煙氣通道（冷凝段）,中隔板用以分割冷熱流體的通道。熱管內的工作介質在蒸發段從原煙氣中吸熱蒸發,蒸汽進入凝結段被凈煙氣冷卻而凝結,凝結液靠重力回流到蒸發段,通過工質的循環,達到換熱的目的。熱管的蒸發段和凝結段可根據實際情況加裝肋片以強化傳熱。為了清灰,在殼體外部布置了若干吹灰器接口。同時,在GGH的冷、熱流體通道中,每隔4～6排管排就留出人行通道,必要時可采取人工進入徹底清灰,也利于設備的內部維護。設備底部和中部均留有排污口和排液口,方便清灰處理和及時排污。

熱管式GGH具有以下特點:

       (1)可以完全避免原煙氣和凈煙氣間的煙氣泄漏。

       (2)沒有任何附加動力消耗，結構緊湊,煙氣流動阻力小。

       (3)傳熱效率高,熱管的冷、熱側均可根據需要采用高頻焊翅片強化傳熱,彌補了一般GGH換熱系數低的缺點。

       (4)熱管元件間相互獨立,即使單根或數根熱管損壞,也不會造成煙氣泄漏,不影響整體換熱效果。

       (5)可以針對不同的WFGD系統量身定做,不僅適用于新建大型火力發電機組的煙氣脫硫項目,也特別適合老廠改造項目場地狹小、條件多變的情況。

       (6)相對于回轉式GGH而言,熱管式GGH一旦發生嚴重的冷端堵灰或腐蝕,則很難處理,除非進行拆除更換。

       (7)大型煙氣脫硫工程由于其換熱量很大,要求具有很大的傳熱面積,考慮到熱管的攜帶極限,需要加大管徑,這就加大了熱管的加工、制造、運輸難度。管徑的加大,還會影響換熱裝置的剛度、防振以及結構性能,而且還會加大占地面積。

       總結：對于大機組濕法脫硫系統,一般優先考慮回轉式GGH；而對于小機組或者是空間位置受限時,熱管式GGH更具優勢。

（二）、中間熱媒體煙氣換熱器方案

MGGH技術工藝原理（mediagas--gasheater，MGGH）

　　MGGH技術是從日本三菱公司的電除塵器+濕法煙氣脫硫工藝的單一除塵、脫硫工藝路線演變而來的。MGGH技術的主要設備是降溫換熱器和升溫換熱器，兩者之間用熱媒水管連接，通過熱媒水的密閉循環流動，實現熱量從原煙氣向凈煙氣的轉移。降溫換熱器放在鍋爐空氣預熱器與電除塵器之間，熱媒水吸收原煙氣熱量，使其溫度由以前的140℃左右下降到90℃左右，煙氣中的SO3與水蒸氣因為溫度低于露點而冷凝，吸附在飛灰顆粒上。隨著煙氣的流動進入電除塵器時，含有硫酸酸霧的飛灰被除去。MGGH的升溫換熱器安裝在吸收塔的出口。在降溫換熱器中升溫后的熱媒水，在升溫換熱器中放出熱量，使凈煙氣的溫度從50℃左右升高到80℃以上。其原理及工藝流程示意如圖3所示。

圖3MGGH工作原理

MGGH工藝的特點：

       （1）實現氣氣換熱過程的煙氣零泄漏，提高脫硫效率，采用機組主凝結水作為熱媒體，可有效利用回收的煙氣余熱，降低發電煤耗，提高機組熱經濟性。

       （2）MGGH的降溫換熱器出口煙氣溫度降低，煙氣實際流量減少，能降低系統中風機電耗。在除塵器中除去煙氣中大部分SO3,大大降低了后續濕法脫硫工藝中SO3腐蝕。同時吸附了硫酸的灰塵容易被除去，可提高除塵器效率，煙氣含塵量的降低又相應提高了石膏質量。

       （3）MGGH在運行過程中也會出現積灰堵塞、磨損、腐蝕等問題，應針對這些問題采取相應的防控措施。

　　總結：MGGH技術適合新建機組，煙氣中SO2濃度很高或要求脫硫效率非常高的情況下使用，將煙氣脫硫、除塵綜合考慮，但投資費用高，在350MW以上，尤其在1000MW大機組上應用綜合經濟性才有優勢。

（三）、直接混合再熱方案

直接混合再熱工藝原理

　　對于鋼鐵廠燒結機煙氣經濕法脫硫和濕式電除塵綜合治理后，仍然存在冒“白煙”的現象。直接混合再熱工藝是將濕式電除塵器排出的50℃低溫飽和濕煙氣與來自平燒冷卻段160℃廢氣直接充分混合加熱，使混合后的煙氣溫度升高，再熱混合均流器為再熱系統的關鍵設備，它通過特殊設計的多通道變截面等壓均流技術來保證低溫飽和濕煙氣與高溫冷卻段廢氣混合加熱均勻，避免出現加熱盲區，只有溫度均勻才能有效消除“白煙”現象。

直接混合再熱的特點

       （1）系統的安裝和運行相對低廉，能在較短的停機時間內實現再熱管道兩端與原有系統的對接，改造工期對燒結機的生產影響很小。

       （2）再熱混合均流器為再熱系統的關鍵設備，因為混合均勻程度直接影響消白煙#####終效果。

　　總結：適用于鋼鐵廠燒結機煙氣經濕法脫硫和濕式電除塵綜合治理后的低溫煙氣再熱，鋼鐵廠平燒冷卻段的高溫廢氣成為直接混合再熱的熱源。

　　以上介紹了三種濕法脫硫煙氣再熱技術方案，對于具體工程項目，需要根據機組容量、煙氣成分、流量、溫度、當地大氣環境、現場布置空間、經濟性等因素綜合考慮，選擇一種適宜的再熱技術方案來消除煙囪大白煙現象。