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摘 要

现阶段，我国电厂脱硫主要使用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，但是用这种方法脱硫后的烟气温度过低，这将很容易产生石膏雨、低温腐蚀等等问题。为了解决这种问题，一般脱硫后的湿烟气都会进行预热处理，把湿烟气加热到80℃以上进行排放。我国的电厂目前一般使用WGGH烟气换热器来实现以上目标。该系统的烟气冷却器可以吸收原烟气的热量，然后通过循环水把热量传递给湿烟气。

根据多个系统的实际运行情况来看，这项技术能够符合国家的排放要求，拥有很好的社会效益。本文在参考了大量的资料后，结合现行的工程应用实例，设计出一套80兆瓦WGGH烟气换热器系统。

关键词：WGGH 超低排放 湿法脱硫 节能环保

Design of WGGH cooler for flue gas desulfurization of 80MW unit

Abstract

At present, the limestone-gypsum wet desulfurization technology is mainly used in power plants in China, but the flue gas temperature is too low after desulfurization by this method, which will easily lead to gypsum rain, low temperature corrosion and so on. In order to solve this problem, the wet flue gas after desulfurization will be preheated, the wet flue gas heated to more than 80℃for emissions. At present, WGGH flue gas heat exchanger is generally used in power plants in China to achieve the above goals. The system's flue gas cooler can absorb the heat of the original flue gas, and then transfer the heat to the wet flue gas through circulating water. According to the actual operation of several systems, this technology can meet the national emission requirements and has good social benefits.In this paper, a set of 80 MW WGGH flue gas heat exchanger system is designed with reference to a large amount of data and current engineering application.

Key words: WGGH, ultra-low Emission, wet desulfurization, energy saving and environmental protection

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1燃煤电厂脱硫的重要性 1

1.2烟气脱硫措施 1

1.3石灰石湿法脱硫的优劣 1

1.4烟气换热器 1

1.5WGGH系统 2

1.5.1系统简介 2

1.5.2系统构成 2

1.5.3换热器材料 2

1.5.4存在问题和建议 3

第2章 80兆瓦机组WGGH烟气换热器计算 4

2.1已知参数 4

2.2煤耗计算 4

2.3理论燃烧烟气量的计算 4

2.4实际烟气量的计算 4

2.5原烟气物性参数的计算 5

2.5.1原烟气的密度 5

2.5.2原烟气的比热容 6

2.5.3原烟气的动力粘度 6

2.5.4原烟气的导热系数 7

2.5.5原烟气的普朗特数 8

2.6湿烟气量的计算 8

2.7湿烟气物性参数的计算 9

2.7.1湿烟气的密度 9

2.7.2湿烟气比热容的计算 9

2.7.3湿烟气动力粘度的计算 10

2.7.4湿烟气导热系数的计算 10

2.7.5实验的普朗特数的计算 12

2.8 WGGH烟气冷却器的计算 12

2.9 WGGH烟气加热器的计算 17

第3章 总结 21

参考文献 22

符号表 25

致谢 29

第1章 绪论

1.1燃煤电厂脱硫的重要性

我国是能源消耗大国，在我国的能源消耗结构当中，煤炭占有非常之大的比重，然而，煤炭在燃烧过程中，会产生大量的大气污染物，例如：氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、烟尘等^[1]。在我国的电厂中，燃煤电厂又占有很大的比例，电站锅炉产生的这些废气对我国的环境产生很大的破坏。由二氧化硫形成的酸雨会对电厂周围环境造成极大的破坏：农作物产品减产甚至绝收、建筑物受到严重腐蚀、影响人和动物的健康^[2]。为了保护环境，我国制定了越来越严厉的大气污染物排放标准。各火电厂也纷纷采取相应的措施，减少污染废气的排放。

1.2烟气脱硫措施

目前，烟气脱硫的方法十分多，按脱硫过程中脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可以分为:湿法、干法、半干法三种脱硫工艺^[3]。按吸收剂的种类，主要可以划分为：1、钙法（以石灰石-石膏为主）2、钠法（氢氧化钠、碳酸钠）3、镁法（氧化镁）4、氨法（氨或者碳铵）5、有机碱法等^[4]。

1.3石灰石湿法脱硫的优劣

目前，我国的电厂脱硫大多数使用石灰石-石膏湿法烟气脱硫的方法，并且该工艺技术成熟、运行可靠、脱硫剂成本低廉、能耗较低^[5]。然而该工艺脱硫吸收塔的出口烟温在50摄氏度左右，未能达到我国烟气脱硫技术的规定。过低的烟气出口温度使得石膏雨、低温腐蚀等问题非常严重 ^[6]。

1.4烟气换热器

为了解决石灰石湿法脱硫带来的问题，我国早前从国外引进了烟气换热器系统（GGH）。它的作用是利用原高温烟气对蓄热部件进行加热，脱硫过后的低温烟气吸收蓄热部件的热量后温度上升(一般能从50摄氏度升高到80摄氏度)，可以减轻石膏雨、低温腐蚀等问题，并提高烟气向周围扩散的程度^[7，8]。然而GGH在运行过程中非常容易出现问题，在实际运行过程中主要有以下几个问题：换热部件容易结垢、堵塞，可能使设备停止运行；低温区容易造成低温腐蚀；烟气容易泄露，使脱硫效率降低^[9，10]。

1.5WGGH系统

1.5.1系统简介

WGGH（热媒水烟气加热器）系统利用热媒水作为热量传递的中间载体，在高温烟气和低温烟气之间交换热量^[11]。热媒水首先在烟气冷却器当中吸收热量将高温烟气的温度降低，然后进入到烟气加热器当中放出热量使脱硫后的烟气温度升高，热媒水在这个系统中可以循环使用^[12]。

1.5.2系统构成

该系统主要由烟气冷却器、烟气加热器、热媒补给系统、热媒辅热系统、热媒加压系统，以及各种支撑结构、管道、阀门^[13]。其中，热媒辅热系统用来加热在低负荷时的热媒水，从而保证烟气加热器出口处的烟温不低于设计温度。而热媒补给系统可以平衡水系统压力和热媒水量，其采用相配的水箱、水位调节系统，并且补水来自于除盐水箱，并通过凝结水泵进行输送^[14，,15]。

1.5.3换热器材料

由于WGGH在尾部烟道工作,需要面临低温腐蚀、飞灰磨损等问题，因此要找到合适的材料制作换热管，延长换热管的工作寿命，降低电厂成本^[16]。目前常用的材料有304不锈钢、ND钢、20钢、316L,以及氟塑料和搪瓷管。其中氟塑料和搪瓷是近年来应用于电厂防腐中比较新颖的材料，目前国内的经验还不是非常的丰富，仍然需要大量的研究 ^[17,18]。

1.5.3.1氟塑料优缺点

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