前，在国内外众多的烟气脱硫技术中，大型火电厂机组烟气脱硫多数以石灰石—石膏湿法工艺为主，且石灰石—石膏湿法已成为中国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺。烟气—烟气换热器(简称GGH)堵塞一直是火电厂湿法烟气脱硫系统中的1个难点。本文叙述了GGH结垢对电厂运行造成的不利影响以及造成GGH结垢的原因，并提出设置GGH的湿法烟气脱硫工程的防止措施。
近年来，建在大、中城市周围的电厂由于环保要求而需要设置GGH。从已投运的设置了GGH湿法烟气脱硫装置情况来看，或多或少均出现过GGH换热面结垢现象，有的结垢非常严重，严重影响到脱硫装置的运行。
另外，目前运行的GGH本身也存在不少技术问题，最突出的是运行泄漏严重，不仅影响脱硫经济性，还降低脱硫效率。除此之外，GGH还存在着诸如能源消耗、腐蚀等问题，其运行维护费用高，造价昂贵，对于2台300 MW机组安装GGH的总投资为3 000×104元以上，约占FGD总投资的20%以上，运行费用约890×104元/a。另外，GGH占地面积大，1台300 MW机组烟气脱硫系统GGH的传动齿轮直径一般可达2 m～3 m，同时，GGH还是造成FGD事故停机的主要设备。
1 气气换热器的作用
1.1 GCH工作原理
GGH是利用从锅炉尾部来的温度较高的原烟气通过GGH换热元件时与换热面进行热交换，将热量蓄于换热元件，经过热交换的原烟气温度降低进人吸收塔。从吸收塔出来的饱和净烟气经过GGH换热元件时，换热元件从原烟气中吸收的热量释放出来使净烟气得到加热温度升高，达到设计要求的烟气排放温度。
1.2 作用
湿式石灰石—石膏法脱硫系统，原烟气(烟气温度为110 ℃～196 ℃)经吸收塔吸收净化降温，吸收塔排出的净烟气温度一般为45 ℃～55 ℃，由于净烟气温度较低，基本处于酸露点温度以下，烟气中含有的饱和水蒸气、SO2，SO3等易冷凝产生腐蚀性的H2SO4、H2SO3液体，对吸收塔下游设施或设备有很强的腐蚀性。同时，排烟温度的降低造成烟囱排放口烟羽抬升高度下降，不利于烟气扩散。为提高净烟气温度，以获得较高的烟羽抬升高度而利于烟气扩散和尽量降低吸收塔下游设施腐蚀，目前比较普遍的解决办法是在烟气脱硫系统中设置烟气—烟气换热装置。
现在，国际国内90%以上采用的GGH型式为回转式GGH，其作用可归纳为2个方面。
1.2.1 提升经过脱硫后烟气进入烟囱的温度
在湿法烟气脱硫塔中，烟气中的SO2和浆液中的CaCO3，最佳反应温度为17 ℃左右，pH值在5.6左右。从吸收塔出来的烟气温度一般在47 ℃左右，此温度低于脱硫后烟气酸露点温度。又由于尾部烟道和烟囱内壁的温度低，所以如果直接排放，内壁将结露，造成尾部烟道及烟囱的腐蚀。利用GGH将已脱硫的烟气加热，然后排放，以期能避免低温湿烟气腐蚀管道、烟囱内壁。
1.2.2 提高烟气的抬升高度
烟气的抬升高度与烟囱出口的温度，烟囱的几何高度，环境温度，烟囱的出口内径，以及烟囱出口的环境风速等参数有关。对于特定的地区、特定电厂，环境参数不变，烟囱几何尺寸确定，则烟气的抬升高度只与烟囱出口温度有关，随着温度的上升而上升。增加烟气的抬升高度有利于增强污染物的扩散。
此外，设置CCH后，烟囱出口的烟气观感好，降低了烟羽的可见度，避免了烟囱降落液滴，即所谓的“烟囱雨”现象。
2 GGH结垢造成的危害
由于脱硫后烟气在GGH中由45 ℃左右升高到80 ℃左右，所以GGH一般在酸露点以下运行。因此，在GGH的冷端会产生大量黏稠的浓酸液。这些酸液不但对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且会黏附大量烟气中的飞灰[2]。另外，穿过除雾器的微小浆液液滴在换热元件的表面上蒸发之后，也会形成固体的结垢物。这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加GGH的压降。以北京电厂和半山电厂为例，这2个电厂都安装了回转式GGH，运行过程中都有不同程度的积灰、腐蚀和磨损。
结垢造成净烟气不能达到设计要求的排放温度，并对下游设施造成腐蚀。表面结垢使GGH换热效率降低。GGH换热面结垢后，污垢的导热系数比换热元件表面的防腐镀层小，热阻增大。随着结垢厚度的增加，传热热阻增大，在原烟气侧高温原烟气热量不能被GGH换热元件有效吸收，换热元件蓄存热量达不到设计值。换热元件回转到净烟气侧，GGH换热元件本身没有储存到充足热量，由于结垢而不能释放出来被净烟气吸收，因此净烟气的温升达不到设计要求。结垢越严重换热效率就越差，净烟气的温升就越小，净烟气对外排放温度就越低。
结垢会造成吸收塔耗水量增加。由于结垢GGH换热元件与高温原烟气不能有效进行热交换，经过GGH的原烟气未得到有效降温，进入吸收塔的烟气温度超过设计值。进入吸收塔的烟气温度越高，从吸收塔蒸发而带走的水量就越多。对于600 MW机组，进人吸收塔的烟气温度每升高10 ℃，大约水耗量增加l0 t/h。
结垢会引起增压风机(如果脱硫增压风机与锅炉引风机合并，则为引风机)能耗增加，如果结垢严重可能造成风机喘振。GGH结垢后，烟气通流面积减小，阻力增大。换热面结垢后表面粗糙度增大，也使阻力增大。GGH正常阻力约1 000 Pa，结垢后阻力增大。对于600 MW机组，GGH阻力每增加100 Pa，电耗大约增加100 kW/h。如果结垢特别严重，烟气通流面积减小使烟气通流量减小，风机出口压力升高。当GGH烟气通流量与风机出口压力处于风机失速区，风机处在小流量高压头工况下运行，易造成风机喘振。
3 GGH结垢的原因
造成GGH结垢的因素包括设计、设备、运行等多个方面的因素。通过对几个电厂GGH结垢情况的分析，归归纳起来有以下情况之一均可造成GGH结垢。
a)净烟气侧携带的石膏混合物颗粒，在换热面上的累积。
吸收塔浆液循环泵工作时，吸收塔内整个弥漫着含有石灰石和石膏混合物颗粒的雾状液滴。在原烟气侧，气流方向是抑制此雾状液滴向GGH的方向扩散，烟气系统投运时雾状液滴从原烟气侧进入到GGH而吸附的可能性几乎没有，只有是净烟气携带所致。
喷淋层或喷嘴设计不合理、喷嘴雾化效果不好、除雾器除雾效果不好、净烟气流速不合理、吸收塔内浆液浓度过高均可造成净烟气携带大量含有石灰石和石膏混合物颗粒到GGH。净烟气携带的液滴附着在GGH换热片表面，当GGH回转到原烟气侧，在原烟气高温作用下，液滴水分蒸发，而液滴中石灰石和石膏混合物颗粒粘结在换热片表面;
b)原烟气灰浓度高和(或)灰的粘结性强;
c)运行中吸收塔液位过高，浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH，吸收塔运行时由于氧化空气的鼓入液位有一定上升。另外，吸收塔运行时液面上产生的大量泡沫中携带着石灰石和石膏混合物颗粒。液位测量反应不出液面上虚假的部分，造成泡沫从吸收塔原烟气入口倒流入GGH。原烟气穿过GGH时，泡沫在原烟气高温作用下，水分被蒸发，泡沫中携带的石灰石和石膏混合物颗粒粘附在换热片表面。在此过程中，原烟气中的灰尘首先被吸附在泡沫上，随着泡沫水分的蒸发进而粘附在换热片表面，造成结垢加剧;
d)GGH本身设计不合理。GGH换热面高度、换热片间距、换热片表面材质、吹灰方式、布置形式、吹灰器数量、吹灰器喷头吹扫位置、覆盖范围等，对GGH积灰、结垢均有影响;
e)GGH运行中对结垢初期处理不当。GGH运行中没有定期进行吹扫。吹扫的参数低、不能达到吹扫效果。吹扫的周期长，每次吹扫的时间较短，不能及时去除而形成累积。结垢后没有及时采用高压冲洗水在线冲洗或采用了高压冲洗水在线冲洗但由于结垢量太大，没有冲洗干净，经过原烟气加热后板结成硬垢，造成结垢越来越严重。
4 防止GGH结垢措施
根据环保要求需要设置GGH的石灰石—石膏湿法烟气脱硫工程，总结造成GGH结垢原因，在工程设计、设备采购和运行维护等环节应采取相应措施，以缓解GGH结垢，最大限度降低因GGH结垢而造成不利影响。
4.1 设计环节
4.1.1 除雾器设计
净烟气流经除雾器除雾元件的流速应在合适的范围，不应太高。流速越高随着净烟气被带走的液滴越多、粒径范围越大，大粒径的液滴也可能被带走，严重影响除雾效果。流经除雾元件流速越低，烟气流经除雾器的时间长，烟气中液滴与除雾元件接触的几率大，甚至微小粒径的飞沫也会凝结，达到更好的除雾效果除雾器尽可能布置在吸收塔内并水平布置，净烟气垂直向上流经除雾器，以保证烟气流均匀分布，避免产生流速不均引起烟气携带液滴而影响除雾效果、另外，除雾器水平布置在吸收塔内，凝结在除雾元件上的液滴在重力作用下，直接落入吸收塔浆池内，减少了除雾器结垢的几率。
4.1.2 喷淋层设计
合理的布置喷淋层喷嘴，使喷出的循环浆液能均匀覆盖吸收塔平面，避免吸收塔截面因浆液分布不均产生孔穴。浆液分布不均会影响到吸收塔内流场分布不均，为烟气携带液滴提供了有利条件，浆液分布量少的区域烟气会携带大量液滴。流场分布不均增加了除雾的难度，不能除去的液滴将进入GGH。合理的选用喷嘴，喷嘴出口浆液雾化粒径直接影响到进除雾器前烟气携带液滴的多少。喷嘴出的浆液雾化粒径越小，与烟气接触的比表面积越大，对烟气中SO2与液滴中的石灰石反应越有利。粒径太小的液滴易被烟气带走而进人GGH，液滴粒径太大则不利于反应。因此,喷嘴出口浆液雾化粒径应在合理的尺寸范围内。吸收塔顶层喷嘴喷射方向不宜向上喷射，应向下喷射。向上与烟气流同向喷射，同样粒径的液滴更易被烟气携带走。
4.1.3 吸收塔浆液浓度和pH值
设计的浆液浓度pH值应在合理的范围内。浆液浓度和PH值越高，相应液滴中石膏、石灰石混合物浓度越高，对于烟气中SO2与液滴中的石灰石反应越有利，但会造成石灰石耗量增加，同样条件下净烟气带到GGH的固体物增加。
4.2 运行维护
运行过程中应注意监测吸收塔液位，记录、分析运行数据，总结吸收塔真实液位以上“虚假液位”规律，防止泡沫从吸收塔烟气入口进入GGH 。
运行过程中应严格将浆液浓度、pH值控制在设计范围内，建议吸收塔浆液浓度控制在10%～15%，pH值控制在4.5～5.5，最大不超过6.0。
GGH运行中应及时进行吹扫，定期进行检查;如果发现有结垢的预兆就应进行处理。记录、分析GGH运行数据，掌握GGH结垢规律，确定经济合理的吹扫周期和吹扫时间，把握高压冲洗水投运的时机和持续时间、通过掌握的运行资料，修编适合自己的GGH运行规程。
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