2×220mW機(jī)組煙氣脫硫GGH換熱元件技術(shù)改造

王傳棟，梁福建，時(shí)世明

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司，江蘇徐州 221166

1 概述

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司#7、8爐2×2 20mW機(jī)組煙氣脫硫工程，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，處理2臺(tái)220mW機(jī)組的鍋爐100%煙氣量.FGD裝置由上海龍凈環(huán)?？萍加邢薰驹O(shè)計(jì)，采用濕式強(qiáng)制氧化、石灰石-石膏回收工藝，為兩爐一塔制。吸收塔采用三層噴淋兩級(jí)除霧，脫硫GGH由豪頓華生產(chǎn)，換熱元件波型為DU 型，傳熱表面積：10 524m2（單面），氣流布置：原煙氣向下，凈煙氣向上。每爐設(shè)一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)與兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)配套運(yùn)行來(lái)克服FGD系統(tǒng)阻力，風(fēng)機(jī)出口緊靠GGH的緊湊布置，采用“兩爐一塔”型式的脫硫裝置，于2006年11月27日投產(chǎn)。

自脫硫投運(yùn)以來(lái)，即存在GGH換熱元件易堵灰，GGH差壓大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了脫硫投運(yùn)率和效率。雖然采取了一些補(bǔ)救措施，但無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。2010年6月1日至2010年6月14日利用脫硫小修機(jī)會(huì)對(duì)GGH進(jìn)行化學(xué)清洗除垢。在檢查中發(fā)現(xiàn)，GGH大部分換熱元件已經(jīng)變得松散和波紋板下滑錯(cuò)位，一部分換熱元件已經(jīng)變得凌亂和塌陷，65%的換熱元件發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，并且隨著時(shí)間的推移，換熱元件的破壞和腐蝕會(huì)進(jìn)一步加劇。

換熱元件損壞、堵塞情況

2 GGH堵塞的危害

由于我公司脫硫系統(tǒng)為兩爐一塔布置，GGH換熱元件堵塞后，輕者造成增壓風(fēng)機(jī)阻力增大、兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行困難，曾發(fā)生增壓風(fēng)機(jī)嚴(yán)重“喘振”現(xiàn)象，脫硫電耗增加；堵塞嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成增壓風(fēng)機(jī)失速，振動(dòng)超標(biāo)，風(fēng)機(jī)無(wú)法并列運(yùn)行，導(dǎo)致旁路擋板門(mén)不能關(guān)閉，脫硫投運(yùn)率降低、脫硫效率無(wú)法保證，甚至造成風(fēng)機(jī)軸承體損壞或葉片疲勞損壞，對(duì)鍋爐爐膛負(fù)壓影響較大，威脅鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 GGH換熱元件堵塞的原因分析及改造

3.1 GGH換熱元件波形的分析

早期投運(yùn)的GGH為了考慮傳熱效率普遍采用D波形 - 緊密形使得進(jìn)入GGH石膏和少量飛灰粘結(jié)在換熱元件經(jīng)沖洗后在直紋與斜紋交接處殘留物較多無(wú)法清洗，而采用L波形-大通道就較容易清洗，以下波形圖及沖洗效果圖說(shuō)明GGH加熱元件波形的選擇也是至關(guān)重要的。

a. 波形圖D波形-緊密型 L波形-大通道

b. L波形-大通道換熱元件與D波形-緊密形換熱元件沖洗效果對(duì)比圖

緊密形換熱元件沖洗后在直紋與斜紋交接處殘留物較多無(wú)法清洗干凈，隨著沖洗次數(shù)的增加，每次的殘留物沉積越來(lái)越厚越來(lái)越凝固至堵塞全部空間，當(dāng)高壓水沖洗起不到清除效果時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

選用的L型大通道換熱元件，沖洗動(dòng)能可保持較長(zhǎng)的時(shí)間沖洗效果好.

3.2 GGH換熱元件波形選型

在進(jìn)一步對(duì)GGH換熱元件進(jìn)行分析中表明：原設(shè)計(jì)中由于過(guò)多地考慮了GGH的換熱量，使凈煙氣溫度達(dá)到要求（脫硫系統(tǒng)凈煙氣排出溫度在95℃左右），過(guò)多地重視了加熱元件的換熱效率采用原換熱波型也不利于元件的清洗，不適用于煙塵及雜質(zhì)較多的煙氣加熱。國(guó)華徐州發(fā)電有限公司通過(guò)多方調(diào)研與實(shí)地考察，最終確定了選用江蘇金羊能源環(huán)境工程有限公司引進(jìn)德國(guó)專(zhuān)利的L波形 －大通道換熱元件，改造從保證出口煙溫、GGH壓差能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行并確保換熱元件壽命的可行性考慮：

1）適當(dāng)增加GGH換熱元件的高度，增加煙氣流道通路面積，保證凈煙氣出口溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，增加GGH的有效可投入率，最終達(dá)到節(jié)能減排的目的；

2）換熱元件鋼板采用干法靜電噴涂工藝確保加熱元件邊緣及各面涂搪的均勻、光滑，從而使石膏和飛灰粘結(jié)加熱元件的面積減少，降低堵塞的幾率。從L波形剖面圖可以看出該項(xiàng)設(shè)計(jì)及制造工藝使的石膏和飛灰粘結(jié)換熱元件的面積明顯減少。

4 GGH換熱元件改造實(shí)施

1）更換大波紋直通道（L型）換熱元件將原來(lái)的緊湊型換熱元件（DU 型）更換為大波紋直通道（L 型）換熱元件。其特點(diǎn)為：采用日本新日鐵生產(chǎn)的涂搪專(zhuān)用鋼板及進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)釉粉；

2）采用日本新日鐵生產(chǎn)的涂搪專(zhuān)用零碳鋼板(含碳量低于0.0015%)；

3）進(jìn)口的國(guó)際優(yōu)質(zhì)品牌釉粉-FERRO；

4）干法靜電噴涂工藝生產(chǎn)的高質(zhì)量產(chǎn)品；

5）GGH改造數(shù)據(jù)。

（1）元件波形：L型（大通道型）；

（2）換熱元件高度：460mm；

（3）換熱面積：10 462m2（單面）；

（4）元件重量：約80t；

（5）總壓降：＜800Pa；

（6）凈煙氣排煙溫度：≥ 80℃。

2011年3月23日～2011年4月2日，對(duì)GGH換熱元件進(jìn)行了改造。本工程歷時(shí)11天，完成了#2脫硫島GGH換熱元件改造工作，主要更換GGH搪瓷傳熱元件一套，共計(jì)336箱，重約87噸。更換GGH換熱元件上部徑向密封片一套，含螺栓、螺母、墊圈。并對(duì)徑向、軸向、環(huán)向密封間隙進(jìn)行了調(diào)整，共計(jì)花費(fèi)成本208萬(wàn)元。

更換后的大通道（L型）換熱元件

5 改造后要達(dá)到的主要目標(biāo)

1）在設(shè)計(jì)煤種100%負(fù)荷工況參數(shù)下，入口原煙氣溫度在大于或等于設(shè)計(jì)溫度時(shí)，煙氣換熱器出口凈煙氣溫度在80℃以上。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保經(jīng)濟(jì)適用的加熱系統(tǒng)；

2）設(shè)計(jì)工況100%負(fù)荷，煙氣換熱器凈煙氣、原煙氣側(cè)壓降和≤800Pa。能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)需進(jìn)行停機(jī)人工沖洗；

3）凈煙氣排煙溫度：煙氣換熱器的凈煙氣出口煙溫在設(shè)計(jì)工況機(jī)組100%負(fù)荷條件下＞80℃；

4）換熱元件必須能承受溫度350℃，壓力為1.5MPa的蒸汽由

上、下槍同時(shí)進(jìn)行每天不少于六次（每次1小時(shí)）在線(xiàn)吹掃以及必要的15Mpa高壓水清洗；

5）換熱元件設(shè)計(jì)使用壽命大于60 000小時(shí)。在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)，應(yīng)保證換熱元件無(wú)嚴(yán)重腐蝕；

6）GGH改造后的性能參數(shù)：設(shè)計(jì)工況（100%工況）。

換熱元件波紋形式 大波紋直通道、易吹掃、不堵塞的波形原煙氣入口流量（NM3/h） 1753842凈煙氣入口流量（NM3/h） 1860081原煙氣入口溫度（℃） 133凈煙氣出口溫度（℃） 80原煙氣側(cè)壓差（Pa） 344Pa凈煙氣側(cè)壓降（Pa） 441Pa

6 改造效益

6.1 改造后效果

1）改造后GGH 壓差降至原來(lái)的50%，單側(cè)壓差在400Pa以下，保證了GGH和脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；

2）脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率保證在95%以上。在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，不需要進(jìn)行離線(xiàn)人工 高壓水沖洗，如果半年中鍋爐有停爐時(shí)間，可利用停爐機(jī)會(huì)進(jìn)行檢查沖洗；

3）改造后脫硫系統(tǒng)能耗明顯降低，而且能保證增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)增壓風(fēng)機(jī)的電流由原來(lái)的220A降至180A；

4）無(wú)需進(jìn)行停機(jī)人工沖洗，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本大大降低。

6.2 經(jīng)濟(jì)性分析

增壓風(fēng)機(jī)節(jié)能（計(jì)算）：

改造后2 臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行在180A，改造前2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)電流220A（滿(mǎn)負(fù)荷）增壓風(fēng)機(jī)電流下降約40A。

按照每年運(yùn)行5500 小時(shí)計(jì)算，每度電0.43元計(jì)算：

節(jié)約能耗公式：P =V 'DI ' 3Cosj V：【風(fēng)機(jī)電壓（6 000V）DI：改造后下降電流（40A）】。

2*6000*40*1.732*0.9*5500*0.43/1 000=177萬(wàn)元

每年可節(jié)約177萬(wàn)元。

7 結(jié)論

將原來(lái)的緊湊型換熱元件（DU 型）更換為大波紋直通道（L型）

換熱元件，從根本上解決了GGH換熱元件易堵灰，GGH差壓大等問(wèn)題；提高了GGH運(yùn)行的可靠性和使用壽命；提高了脫硫投運(yùn)率和效率；脫硫GGH換熱元件技改的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯著的。

[1]李繼蓮.煙氣脫硫?qū)嵱眉夹g(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2011(4).

[2]郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007(5).

[3]孫克勤.電廠(chǎng)煙氣脫硫設(shè)備及運(yùn)行[M].中國(guó)電力出版社，2007(4).