唐体琼，徐进，陈立新，李兵，杨奇辉，刘兴仁

(都江电力设备厂，四川都江堰 611833)

摘要：珞璜电厂采用的湿法脱硫。由于燃煤含硫和含灰量大，烟气的酸露点温度高达130 ℃，而排烟温度只有 140℃。空预器中、低温段仅运行两、三个月即发生严重腐蚀和堵灰，频繁停炉清洗，不能正常运行。为了使脱硫设备正常运行，对 换热器进行了改造，换为分离型热管换热器。改造后，运行效果良好。

关键词：火电厂；烟气脱硫；热交换器

1系统简况

湿法石灰石石膏脱硫系在世界范围内应用比较成熟的一种技术。这种技术是40、50年代发展起来的，美国、日本有90%的燃煤电厂采用这种技术。

华能珞璜电厂 1号、2号(360 MW)机组由法国阿尔斯通公司供货，配套锅炉(1 100 t/h)由斯 坦因公司制造，其尾部采用容克式回转式空预器(三分仓、高、中、低温三段)。设计煤种为 C^Y＝56.03%   H^Y＝2.2%   O^Y＝2.14%   N^Y＝0.94%   S^Y＝4.02%   A^Y＝30.45% W^Y＝4.22%。经测试，烟气的酸露点温度为 130 ℃ 左右，设计排烟温度为 145 ℃。

每台机炉在电除尘后配有一套日本三菱公司生产的脱硫装置，采用石灰石石 膏湿法脱硫系 统。脱硫系统主要由烟气降温换热器(简称换热器)、脱硫塔、烟气升温换热器(简称再热器) 、辅助加热器、循环水泵和循环水管路系统以及其他辅助系统组成(如图1)。根据设计，除尘器出来的烟气(温度约142 ℃)经换热器降温至100.7 ℃后进入脱硫塔脱硫，经脱硫后的烟气温度降至 47.1 ℃，再通过再热器加热至 92 ℃ 后由烟囱排入大气。换热器和再热器 间的中间传热媒介为水，在循环水泵的作用下，流经换热器的水吸收烟气放出的热量，然后 将热量带至再热器中加热经脱硫后的烟气。在循环水系统中还设有辅助加热器，必要时可用蒸汽加热循环水。该装置换热器设计参数如下：

烟气流量：1 087 200 m³／h；

换热器进／出口烟温：142 ℃／100.7 ℃；

再热器进／出口烟温：47.1 ℃／92 ℃；

循环水流量：463 m³／h；

循环水温度：75～107.3 ℃。

在湿法脱硫系统中，烟气降、升温换热器是必不可少的换热设备。

2换热组件基本结构

2.1烟气降温换热器

换热器由八个换热组件组成(其编号顺序为A～H)。在换热器内按烟气流向又分为前侧和后侧，前侧由4组换热组件(A～D)组成，后侧由4组换热组件(E～H)组成(如图2)。前、后侧换热 组件结构形式基本相同，均由联箱、螺旋肋片管管束(材质为碳钢)和构架组成，只是螺旋肋片管的几何参数有些差别。A～H 基管均采用 φ 38×3.5，加肋后外径为 φ72 mm，每英 寸绕制 3 圈肋片，横向间距为 84 mm，纵向间距为 106 mm。A～D 肋片厚度为 1.4 mm，E ～H 肋片厚度为 1.6 mm，前、后侧的换热面积分别约为7 800 m²与 8 000 m²。

2.2烟气升温换热器(再热器)

再热器也由八个换热组件组成(A～H)，在换热器内，按烟气流向又分为前侧和后侧，前侧由 4组换热组件(A～D)组成，后侧由4组换热组件(E～H)组成。前、后侧换热组件结构形式基本 相同，均由联箱、螺旋肋片管管束(材质为碳钢)和构架组成。前、后侧的换热面积分别约为 7 000 m²与9 000 m²。

3运行情况

每台锅炉尾部配置有两台容克式回转空预器。由于燃煤含硫量为4.02%，含灰量为 30.35 %，烟气的酸露点温度高达 130 ℃，而排烟温度只有 142 ℃，空预器中、低温段仅运行两三个月即发 生严重腐蚀和堵灰，频繁停炉清洗，不能正常运行。供货方到现场解决也无好 办法，不得已只好抽掉一部份波纹板，且采用考登钢板替换中温段碳钢片，使排烟温度提高到 170 ℃～180 ℃和投入暖风器后机组才基本正常。使之锅炉效率下降 15%，由于烟 气温度升高影响了后续设备(除尘器、脱硫装置)的运行，使除尘效率下降，进入脱硫换热器 的烟温也提高到 170 ℃以上，烟气经过降温后还高于设计值近 30 ℃，严重影响脱硫效果。为防止脱硫塔内塑料软化，经过降温换热器的烟气温度必须控制在120 ℃以下，因此电厂 在降温换热器前旁路了部分烟气(保证进入脱硫塔前烟温为  100 ℃左右)。由此换热器中烟气流速降低，积灰更为严重。电厂曾考虑在回转式空预器下 部 装设前置式分离型热管空预器和在脱硫换热器前增加一附加换热器，将烟温降低至设计值 1 40 ℃左右，并邀请有关人员进行商讨研究，终因受空间限制而没有能够实施。也曾考虑在 更换脱硫换热器组件时增加换热面积，但由于受到原结构、钢架结构等的限制而未能如愿。

脱硫换热器的作用是将 140 ℃左右的排烟温度降低至 100 ℃以下，以满足脱硫工艺的要求。由于烟温已降至酸露点温度(130 ℃)以下，循环水温(75～107 ℃)也远低于此温度，换热 器管壁温度肯定在酸露点温度以下，烟气中的硫酸蒸汽必然凝结成液态从而腐蚀受热面，同 时会引起受热面堵灰。运行约一年后，该脱硫装置换热器8组换热组件(A～H)的迎流面肋片已全部损坏，换热能力逐步降低，出口烟温逐渐升高，使脱硫效果进一步受到影响。

4换热组件的大修改造

1) 1995年10月，都江堰电力设备厂为珞璜电厂1号炉烟气降温换热器更换了前4组换热组件( A ～D)，由于现场位置的限制，按原结构形式，进行了国产化设计、制造。材料选用了新型的 抗腐材料 ND 钢(耐低温腐蚀钢)，基管仍为 φ38×3.5，肋距保持不变，肋片厚度由1.6  m m增为2 mm，每件换热组件重量为 25 t，总重 100 t。设备投运后，换热效果良好，抗腐性能明显优于碳钢。

2) 1997年3月对2号炉脱硫装置的烟气降温换热器A～D进行了更换，更换的方式与1号炉相同。

3) 1998年5月对1号炉的烟气降温换热器后侧4组换热组件(E～H)进行了更换。材料仍选用了  ND 钢，且在前两次成功改造的基础上，对螺旋肋片管几何参数进行了调整。顺烟气流向前两排基管由 φ38×3.5变为φ38×4，肋片厚度由1.6 mm增为2 mm，肋片间距由8 mm变为1 2 mm，肋片高度仍为 17 mm，管子横纵向间距不变(S_t=84,S₁=106)，后6排仍采用基管φ38×3.5管子，肋片厚度为 1.6 mm，肋片间距由 8 mm变为 10 mm。在确保换热效果的 基础上减轻了设备重量，并更有利于防止积灰和磨损，设备投运后达到了预期的目的，并得 到用户的首肯。

5分离型热管换热器在湿法脱硫系统的应用前景

分离型热管换热器原理如图3。其加热段和冷凝段分开，汽、液导管连通两个工作段形成工 质的闭合循环回路，热管的加热段、冷凝段各成组件式。若干带翅片的加热管、冷却和上、 下两端分别上下连接联管上，形成组合加热段、组合冷 凝段、汽、液导管与相应联箱连接。组件中充入一定量工质，当流体掠过组合加热段时，各加热管内的工质蒸发，蒸汽在上联箱汇集后经汽导管到达组合冷却段上联箱。然后，蒸汽自 行分配到各冷却管内，管外有低温流体掠过吸收热量，管内的蒸汽放热后凝结于管内壁。凝液在重力作用下汇集于组合冷却段下联箱，上液导管送回组合加热段下联箱，完成物质循环 。凝结液的回流驱动力是凝结段高位布置造成的液位差。

到目前为止分离型热管换热器在中国已属于一种成熟技术，已被广泛应用于化工、治金工业 。都江电力设备厂是最早开发的厂家。都江电力设备厂为宝钢 4 063 m³ 高炉配套设计制 造的分离型热管余热回收装置为双预热式，利用烟气中的余热通过热管工质传热，将进入热风炉内的空气和煤气分别从常温加热到 140 ℃左右。此类装置已运行8年，效果仍良好，效 益非常显著。

在湿法脱硫系统中，为达到脱硫效果需将烟气降温到 100 ℃后进入脱硫塔脱硫，脱硫后由 于较低的烟温不利于烟气向大气排放又必须将烟气升温。三菱公司采用的是水热媒式换热器 ，利用动力泵来促使作为传热媒介的水循环换热。若采用分离式热管换热器则可利用烟气自身热量，热流体为需降温的烟气，冷流体为需升温的烟气，也不需要外加辅助动力设备进行 闭式循环换热。采用分离型热管换热器不仅减少了动力设备，节约电能，而且设备的可靠性提高。此外肋片管工作壁温也可升高，降温侧腐蚀程度将会大大减轻。