脫硫系統(tǒng)GGH換熱元件化學清洗應用

王 偉，顧建軍

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

1 概述

北侖發(fā)電廠一、二期5×600 MW機組煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，一爐一塔，鍋爐煙氣從引風機后煙道引出，通過增壓風機升壓，再進入GGH（氣氣換熱器）降溫后進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，凈煙氣經(jīng)除霧器除去水霧后，再經(jīng)GGH加熱升溫，進入凈煙道從原有煙囪中排入大氣。

GGH是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的重要設備，主要作用是將脫硫裝置出口凈煙氣溫度加熱到80℃之后再排放，以達到以下目的：減輕甚至避免對下游設備產(chǎn)生酸腐蝕；提高煙囪排放煙氣的抬升高度，加強煙氣擴散，減小主要污染物的落地濃度；解決煙囪冒白煙等問題。

北侖發(fā)電廠一、二期脫硫裝置GGH為德國巴克杜爾公司制造的回轉(zhuǎn)式氣氣換熱器，轉(zhuǎn)子采用圍帶驅(qū)動方式，設兩臺電動驅(qū)動裝置（一運一備）。換熱元件采用靜電濕法噴涂搪瓷工藝，大通道L形板型，波形平滑，易于清除表面附著物。GGH吹灰方式為壓縮空氣吹掃和高低壓水沖洗。

自2006年脫硫設施投運開始，GGH就成為整個煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）的故障點之一。其中，GGH換熱元件結(jié)垢堵塞造成系統(tǒng)壓降增加，并致使脫硫系統(tǒng)無法正常運行是最為常見和突出的問題。為清洗GGH換熱元件堵垢，傳統(tǒng)的清洗方式是撤出脫硫系統(tǒng)并用高壓清洗設備對換熱元件進行離線清洗，該清洗方式工期較短，一般72 h內(nèi)完成。但隨著離線高壓水沖洗次數(shù)的增多，弊端越來越明顯，主要表現(xiàn)為：

（1）由于GGH結(jié)構(gòu)和清洗工藝的原因，GGH的離線高壓水清洗不完全，造成清洗的頻率越來越高，脫硫系統(tǒng)投運率受到嚴重影響。

（2）GGH換熱元件波紋板受高壓水沖擊后，頂部部分歪曲或破損，表面的搪瓷釉面也隨之破壞，暴露于煙氣的波紋鋼板更易受到腐蝕。

為消除以上弊端，經(jīng)過對GGH換熱元件其他清洗方式的調(diào)研后，決定采用換熱元件化學清洗方式。

2 清洗劑試驗

2.1 垢樣分析

為了明確GGH換熱元件結(jié)垢物化學成分，對不同機組的垢樣進行成分分析，分析結(jié)果如表1、表2所示。

通過垢樣分析，發(fā)現(xiàn)北侖發(fā)電廠GGH換熱元件結(jié)垢成分主要是硫酸鹽、硅酸鹽和金屬氧化物。針對該廠GGH垢樣中硫酸鹽含量較高的特點，決定采用中性螯合清洗劑進行螯合反應后再用水沖洗的清洗方式。

2.2 清洗劑試驗

在對國內(nèi)市場上GGH換熱元件清洗劑進行充分調(diào)研的基礎上，對6種清洗劑做清洗實驗。將清洗劑按廠家編號為 A1，B1，B2，C1，D1，E1。其中A1，B1，C1，D1為無色或淡黃色液體，無刺激性氣味，pH值為7～8；B2為無色液體，有刺激性氣味，pH值為13～14；E1為紅褐色液體，有類似硫化氫的刺激性氣味，pH值為3～4。

試驗前先制作一個清洗水箱，選取6個垢量相當且出自同機組同一圈的換熱元件吊入水箱中，結(jié)垢部分朝下，加入200 kg清洗劑，浸泡24 h后取出，再用工藝水（壓力0.8 MPa）清洗，再重復一次上述步驟，最后比較換熱元件的剩余垢量和結(jié)垢分布，按照垢量多少判斷清洗劑效果?，F(xiàn)場照片如圖1所示。

通過清洗實驗對比，A1試劑效果最好，因此采用A1清洗劑對3號、5號機組的GGH進行化學清洗。

3 實際應用

3.1 結(jié)垢較少機組的化學清洗

3.1.1 清洗流程

3號機組GGH化學清洗前原煙氣側(cè)差壓約為550 Pa，進行過1次離線高壓水清洗，機組檢修期間檢查換熱元件，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢主要出現(xiàn)在波紋板上部，結(jié)垢高度約50 mm，波紋板下部附著少量積灰，并未堵塞換熱元件，波紋板中部沒有結(jié)垢。由于GGH線速度的影響，內(nèi)外圈結(jié)垢量也不同，內(nèi)三圈結(jié)垢量明顯大于外圈。

表1 3號機組GGH換熱元件垢樣分析結(jié)果

表2 5號機組GGH換熱元件垢樣分析結(jié)果

圖1 清洗劑試驗結(jié)果現(xiàn)場照片

3號機組GGH換熱元件化學清洗分兩個步驟進行。

（1）在換熱元件上部布置清洗劑臨時噴淋管，投用7 t清洗劑，噴淋時間為24 h，噴淋泵流量為0.2 m3/min，按計劃每2 h噴淋一次，每次3～5 min，噴淋過程中GGH始終保持運行狀態(tài)，噴淋24 h后，再用GGH在線高壓水清洗，清洗壓力11.5 MPa。

（2）手工噴淋清洗。使用4 t清洗劑，噴淋設備為普通洗車泵2臺，GGH保持靜止狀態(tài)，重點對第一階段清洗效果不好的換熱面進行噴淋，每日8時至22時進行噴淋，23時至次日8時進行GGH在線高壓水清洗，直至藥劑用完。

3.1.2 清洗效果

3號機組GGH換熱元件化學清洗后，所有換熱元件結(jié)垢率小于5%，結(jié)垢厚度小于1 mm，通光率達到99%以上，換熱元件干凈，無明顯殘留銹跡、垢跡，清洗無死角，顯出本色，清洗效果較好。機組重新投運后，GGH差壓由原來的550 Pa下降至250 Pa（主機負荷在500 MW時）；增壓風機電流由原來的236 A下降至224 A，清洗效果顯著。

從3號機組GGH換熱元件的化學清洗得出：清洗時應根據(jù)垢量分布情況調(diào)整清洗劑噴淋量和噴淋時間，避免造成藥劑浪費，同時可采取多次、分階段的噴淋清洗工藝，提高清洗效果。

3.2 結(jié)垢較多機組的化學清洗

5號機組GGH化學清洗前原煙氣側(cè)差壓約為700 Pa，投運后已進行5次離線高壓水清洗，且清洗頻率越來越高。對換熱元件解體檢查后發(fā)現(xiàn)：波紋板上部結(jié)垢200 mm，內(nèi)三圈換熱元件波紋板之間已無空隙。針對GGH內(nèi)外圈結(jié)垢量和結(jié)垢厚度不同的情況，認為采用手工噴淋清洗方法能夠最大程度地節(jié)約清洗劑用量，保證清洗劑發(fā)揮最大的作用。

3.2.1 清洗流程

此次手工噴淋清洗分為兩個階段。

（1）以48 h為1個周期，第一天8時至第二天22時進行藥劑噴淋，第二天23時至第三天8時進行在線高壓水清洗及壓縮空氣吹干。每個周期使用4 t清洗劑，3個周期后轉(zhuǎn)入第二階段。

（2）針對GGH換熱元件內(nèi)外圈結(jié)垢量不同的情況，對內(nèi)部3圈進行重點噴淋清洗，清洗仍以48 h為1個周期，共進行2個周期，方式與第一階段相同，每個周期使用1.5 t清洗劑。

3.2.2 清洗效果

吸取了3號機組的清洗經(jīng)驗后，制定了5號機組GGH換熱元件的化學清洗方案。清洗周期為12 d，共用化學清洗劑15 t。清洗后，除內(nèi)三圈因為波紋板夾層中結(jié)垢較深、藥劑未完全滲透而清洗效果不理想外，其余換熱元件已達到與3號機組同樣的清洗效果。主機負荷在500 MW時，GGH投運后的原煙氣側(cè)差壓由700 Pa下降至300 Pa；增壓風機電流由249 A下降至226 A，節(jié)能效果明顯。

由于歷次離線高壓水的沖洗，上部波紋板的垢物都沖入波紋板夾層中，導致波紋板結(jié)垢較深，有200～300 mm，因此5號機GGH內(nèi)三圈的換熱元件化學清洗效果不佳。今后GGH換熱元件應盡量避免采用離線高壓水清洗，且在GGH換熱元件結(jié)垢不太嚴重的時候就進行化學清洗，清洗費用能降到最低。

4 結(jié)論

此次北侖發(fā)電廠3號和5號機組GGH換熱元件化學清洗是對換熱元件清洗方式的一次嘗試，在離線高壓水清洗弊端越來越突出的情況下，化學清洗方式應該是GGH結(jié)垢的有效處理方法。在保證換熱元件搪瓷面、框架不受腐蝕的前提下，選擇有效的清洗劑和合適的清洗方法能解決GGH堵塞的難題。

（1）選擇手工噴淋清洗的方式，藥劑浪費少，針對性強。3號機組采用噴淋管的清洗情況證明，在線噴淋清洗方式只能使藥劑在換熱元件表面停留，不能深入波紋板夾層，且噴淋壓力小，無法及時將表層溶垢沖洗掉。手工方式進行噴淋清洗恰好能彌補以上不足，清洗人員靈活機動，可根據(jù)換熱元件結(jié)垢程度選擇清洗劑的噴淋量，洗車泵又具有一定的噴射壓力，能將換熱元件溶垢及時清理，讓溶垢反應持續(xù)進行。

（2）選擇中性清洗劑，無毒無害，避免對清洗人員及設備造成傷害。

（3）GGH換熱元件化學清洗需要較長時間，應利用機組檢修機會進行。5號機組脫硫設施自2007年5月投運以來一直未徹底清洗換熱元件，導致GGH內(nèi)三圈結(jié)垢嚴重。針對這種情況，可準備適量的換熱元件備品進行替換，將內(nèi)三圈換熱元件拆卸出來后浸泡清洗是更為有效的方法。

（4）實踐證明離線高壓水清洗方式并不是成功有效的除垢方法，且GGH換熱元件搪瓷面厚度僅約0.15 mm，離線高壓水和在線高壓水都會對其造成損害，一旦搪瓷面失去，波紋鋼板就直接暴露于煙氣中，換熱元件壽命將大為縮短。

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