脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器清洗劑及其應(yīng)用*

蘆洪濤，謝愛軍，尤國(guó)彪

（1.沈陽(yáng)市石油化工研究院，遼寧沈陽(yáng)110036；2.上海立昌環(huán)境工程有限公司，上海200135）

脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器清洗劑及其應(yīng)用*

蘆洪濤1，謝愛軍2，尤國(guó)彪2

（1.沈陽(yáng)市石油化工研究院，遼寧沈陽(yáng)110036；2.上海立昌環(huán)境工程有限公司，上海200135）

大型火力發(fā)電機(jī)組脫硫系統(tǒng)的煙氣換熱器（gas-gas heater，GGH）容易積垢堵塞,嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行,必須對(duì)其進(jìn)行清洗除垢。通過對(duì)GGH積垢成分的分析，采用鰲合劑、膨化劑、有機(jī)酸復(fù)配，制備出溶垢快速、對(duì)GGH元件及其配件無(wú)腐蝕的中性清洗劑CHT-2012，并介紹了清洗火電廠脫硫系統(tǒng)GGH中性清洗劑CHT-2012的清洗原理、清垢方法,清洗后GGH運(yùn)行差壓分別為原煙氣459 Pa，凈煙氣364 Pa，同比下降65%和70%，應(yīng)用效果良好。

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)；GGH；清洗劑；清洗工藝

目前，在我國(guó)，濕式石灰石/石膏濕法脫硫工藝約占電廠裝機(jī)容量的85%，而大部分脫硫裝置選擇了回轉(zhuǎn)再生式氣-氣換熱器，即煙氣換熱器（gas-gas heater,GGH）[1]。回轉(zhuǎn)再生式原煙氣/凈煙氣換熱器（GGH）是除吸收塔（含內(nèi)件）外的高耗資設(shè)備。其作用是原煙氣通過緩慢旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子一側(cè)，凈煙氣通過其另一側(cè)，換熱元件繞垂直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)輪流通過熱的原煙氣和冷的凈煙氣。原煙氣通過換熱元件時(shí)，將其部分熱量傳給換熱元件蓄熱；在換熱元件轉(zhuǎn)到凈煙氣側(cè)時(shí)，其釋放熱量至逆流通過的凈煙氣（經(jīng)洗滌脫硫后的濕煙氣），使其在進(jìn)入煙囪排放前升溫至80℃以上，從而減小凈煙氣中的水蒸氣、SO2、SO3在低溫條件產(chǎn)生冷凝酸，以改善脫硫后的煙道和煙囪的腐蝕狀況，并使煙氣浮力增加[2]。在脫硫系統(tǒng)GGH運(yùn)行過程中，即便采用在線吹灰裝置，長(zhǎng)期運(yùn)行后絕大多數(shù)電廠都存在GGH積垢堵塞、換熱效率變差、運(yùn)行壓差增大的問題，既影響了系統(tǒng)的尾氣處理效果，又增加了增壓風(fēng)機(jī)電能的消耗甚至是鍋爐的安全運(yùn)行，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，GGH中的固體沉積物越積越多，使得GGH壓差大大高于設(shè)計(jì)值，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

上海某電廠1號(hào)機(jī)組，于1998年安裝了濕式石灰石-濕法煙氣脫硫裝置，脫硫系統(tǒng)的GGH原煙氣側(cè)設(shè)計(jì)煙氣阻力418 Pa，凈煙氣側(cè)設(shè)計(jì)煙氣阻力382 Pa。投入運(yùn)行以來(lái)，煙氣阻力不斷上升，原煙氣達(dá)到1 430 Pa，凈煙氣達(dá)到1 300 Pa，運(yùn)行中吹灰器高壓水沖洗已經(jīng)不能降低差壓，需要停機(jī)進(jìn)行除垢。傳統(tǒng)的除垢方法是拆卸搪瓷元件進(jìn)行物理清洗，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)對(duì)搪瓷元件造成物理?yè)p壞、除垢不徹底。針對(duì)這一問題，開發(fā)了高效中性清洗劑。

1 清洗劑配制

1.1 垢樣成分

由表1可知垢樣主要成分是硫酸鈣和硅酸鹽。

表1垢樣成分分析Table 1Composition analysis of the scale

GGH系統(tǒng)結(jié)垢的主要成分是硫酸鈣和硅酸鹽及氧化鋁及氧化鐵，其中以硫酸鈣和硅酸鹽垢最難除去，不同的電廠，二者的所占比例稍有不同，為全面了解脫硫系統(tǒng)的GGH結(jié)垢化學(xué)成分，判斷CHT-2012中性清洗劑的適應(yīng)性,確保清洗效果，對(duì)上海某電廠進(jìn)行了GGH結(jié)垢情況檢查，取樣進(jìn)行成分分析。外觀檢查該結(jié)垢，垢質(zhì)堅(jiān)硬，附著牢固，呈灰黃色。

用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）進(jìn)行垢樣的元素分析[3]，得到垢樣的基本組成成分，分析數(shù)據(jù)見表1。

1.2 清洗原理

對(duì)于硅酸鹽和硫酸鹽這種復(fù)合難溶垢物,傳統(tǒng)的鍋爐清洗方法一般采用堿煮轉(zhuǎn)型（酸洗）溶解法[4]，但在脫硫系統(tǒng)的GGH中不具備這種清洗條件。利用清洗劑在水溶液中離解成具有螯合性的陰離子，快速潤(rùn)濕硬垢，螯合性陰離子對(duì)鈣、鎂等二價(jià)金屬離子及Ca2+和Mg2+的無(wú)機(jī)鹽有很好的螯合作用[5]。在螯合反應(yīng)的作用下,使垢的致密結(jié)構(gòu)變得松散[6]。配合膨化劑，使得堅(jiān)硬的垢轉(zhuǎn)化為松散的粘泥狀物質(zhì)，再進(jìn)行水沖洗，達(dá)到除垢目的。

1.3 清洗劑的配制清洗劑的開發(fā)主要考慮以下兩方面的因素：（1）安全性。清洗劑呈中性，對(duì)系統(tǒng)中搪瓷和不銹鋼等設(shè)備應(yīng)無(wú)腐蝕。

（2）保證較短的時(shí)間能夠有效的除垢。為此，進(jìn)行了大量的溶垢試驗(yàn)，確定了清洗劑的組分。最終試驗(yàn)時(shí)，對(duì)垢物不進(jìn)行破碎處理，盡量保持原樣，置于清洗劑中浸泡，直至完全溶解。專用清洗劑包括螯合劑、滲透劑、緩蝕劑、膨化劑4部分組成。

以羥基乙酸、EDTA四鈉、碳酸氫鈉、膨化劑DP及水混合制備成中性清洗劑CHT-2012，具體組成見表2。

表2清洗劑組成Table 2Composition of cleaning agent

為驗(yàn)證CHT-2012中性清洗劑的清洗效果，對(duì)CHT-2012中性清洗劑進(jìn)行了溶垢試驗(yàn)。溶垢試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí),用CHT-2012中性清洗劑在試驗(yàn)容器中浸泡GGH積垢樣品,浸泡4 h后觀察,膨化效果明顯，堅(jiān)硬積垢變?yōu)橄∧酄?。溶垢效果如圖1所示。

2 清洗工藝

2.1 清洗工藝流程

利用臨時(shí)加裝的清洗箱配制清洗藥品。常溫下，通過輸送水泵、清洗管道，把清洗劑從GGH檢修人孔門引入，利用自制的噴淋裝置對(duì)GGH換熱元件進(jìn)行噴淋清洗。清洗液通過自制的集水回收裝置進(jìn)行收集后，通過回收水泵輸送到清洗箱中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)清洗。清洗期間定期補(bǔ)充清洗劑。當(dāng)結(jié)垢變?yōu)樗绍洜钫衬鄷r(shí)，化學(xué)清洗過程結(jié)束。清洗廢液匯集到集水池,排到電廠廢水處理中心。廢液排空后,利用電廠脫硫系統(tǒng)的吹灰器對(duì)GGH換熱元件進(jìn)行高壓水沖洗。

GGH清洗工藝流程：配管→化學(xué)清洗→高壓水沖洗（30 MPa以下）。

2.1.1 配管

（1）安裝噴淋器：打開GGH上人孔，在GGH一側(cè)沿其半徑位置上方固定安裝噴淋器。

（2）安裝循環(huán)配液槽：在GGH下方安放配液槽及循環(huán)泵。

（3）安裝回收器：打開GGH底部人孔，在其內(nèi)部搭腳手架至GGH下人孔，同時(shí)鋪板搭建施工平臺(tái)并安裝回收器。

（4）用管線聯(lián)接循環(huán)泵出口至噴淋器、回收器至配液槽，構(gòu)成循環(huán)回路。

2.1.2 化學(xué)清洗

（1）操作：將GGH專用清洗劑加入配液槽，啟動(dòng)循環(huán)泵對(duì)GGH進(jìn)行噴淋清洗，同時(shí)通過GGH盤車手柄人工緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)GGH。

（2）清洗時(shí)間：以GGH轉(zhuǎn)4～8圈為宜。

（3）清洗終點(diǎn)：當(dāng)GGH結(jié)垢全部膨脹疏松后，結(jié)束化學(xué)清洗，前后時(shí)間約48 h。

2.1.3 高壓水沖洗

（1）根據(jù)GGH結(jié)垢嚴(yán)重程度，必要時(shí)首先采用消防水沖洗。

（2）采用高壓水對(duì)GGH上部及下部進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致沖洗。

2.2 清洗效果

2009年12 月23 —26 日,對(duì)上海石化電廠1號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)GGH實(shí)施了化學(xué)清洗，清洗過程安全順利。

檢查結(jié)果（滿負(fù)荷時(shí)）如下：

（1）清洗后的GGH運(yùn)行差壓分別為原煙氣459 Pa，凈煙氣364 Pa同比下降65%和70%；

（2）清洗后GGH進(jìn)（出）口煙溫為123（86）℃，設(shè)計(jì)值分別為126（≥85）℃，未降低GGH換熱效率；

（3）GGH上表面搪瓷基本見藍(lán)色，搪瓷層沒有損壞，如圖2所示。

3 結(jié)論

CHT-2012中性清洗劑對(duì)脫硫GGH上硅酸鹽和硫酸鹽復(fù)合積垢的清洗效果良好，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕。通過循環(huán)噴淋在使全部積垢軟化成泥狀，除垢速度快。清洗后廢液pH值呈中性，無(wú)需中和處理。該中性清洗劑可以代替常規(guī)的機(jī)械除垢法和酸性清洗劑，應(yīng)用于GGH元件的清洗。清洗后,該電廠脫硫裝置的GGH運(yùn)行壓差明顯降低,達(dá)到設(shè)計(jì)范圍，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

[1]曾庭華.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2]郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[3]Kim，K.，S.Yang，et al.Studies on the analyses for the scale of FGD process[J].Korean Journal of Chemical Engineering，2002，19（1）：46-51.

[4]劉揚(yáng)清.淺談中性除垢劑在消除難溶性水垢中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009（22）：2.

[5]石步乾，黃青松，馮興武，等.清除硫酸鹽垢的有機(jī)溶垢劑研究[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2004（5）：27-30；34.

[6]崔勛章，韓祺召，崔軍偉.鍋爐硫酸鹽垢的化學(xué)清洗[J].清洗世界，2005，21：18-20.

Cleaning Agent for Gas-Gas Heater of the Desulfurization System and Its Application

LU Hong-tao1，XIE Ai-jun2，YOU Guo-biao2
（1.Shenyang Research Institute of Petrochemical Technology，Liaoning Shenyang 110036，China；2.Shanghai Lichang Environmental Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200135，China）

The gas-gas heater（GGH）in the desulphurization system of large thermal power plant is susceptible to scale and blockage，which gravely impacts safe operation of boiler.By analyzing the scale composition of GGH，the cleaning agent CHT-2012 that can dissolve scale fast and not corrode elements and parts of the GGH was prepared from chelating agent，expanding agent，organic acid and corrosion inhibitor.The cleaning principle and descaling means of CHT-2012 neutral cleaning agent specially used for the GGH in the desulphurization system of thermal power plant were introduced.Differential pressures of original flue gas and purified flue gas after cleaning GGH were 459 and 364 Pa respectively，decreased by 65%and 70%.

Wet flue gas desulfurization system（FGD）；Gas-gas heater（GGH）；Cleaning agent；Cleaning process

TQ649

A

1671-0460（2010）02-0186-04

2010-03-21

蘆洪濤（1977-），男，工程師，遼寧沈陽(yáng)人，2000年畢業(yè)于遼寧大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，目前主要從事工業(yè)循環(huán)水處理劑及工業(yè)清洗劑的研發(fā)。E-mail:chemistry.lht@gmail.com。