石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)GGH堵塞的防治措施

辛海偵，王鵬程，劉軍峰

1.河南百川暢銀實(shí)業(yè)有限公司，河南鄭州 450008

2.鄭州裕中能源有限責(zé)任公司，河南新密 452375

0 引言

世界各國的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中都不同程度的受到GGH差壓高而引發(fā)的一系列問題的困擾，主要是GGH換熱元件堵塞造成GGH差壓高，這已經(jīng)成為影響FGD系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸之一，在當(dāng)今環(huán)保問題特別突出的時(shí)代，解決GGH差壓高成了火力發(fā)電行業(yè)必須解決的問題之一。

我國從2004年1月1日開始實(shí)施《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003）。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)火電廠鍋爐煙塵、二氧化硫及氮氧化物最高允許排放濃度和排放速率規(guī)定了更嚴(yán)格、更科學(xué)合理的排放控制要求。

目前，火電廠采用的FGD工藝基本上是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高，可達(dá)95%以上，綜合利用效果好，副產(chǎn)品為可用作建材的石膏，然而工藝系統(tǒng)中裝設(shè)的GGH（煙氣換熱器）運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，影響FGD裝置的正常運(yùn)行，成為困擾脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的固疾。

1 GGH工作原理

煙氣再加熱可以將濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的排煙溫度從50℃升高到80℃左右，從而提高煙氣從煙囪排放時(shí)的抬升高度。對(duì)于2×300MW機(jī)組合用一個(gè)煙囪，煙囪高度為210m，在環(huán)境濕度未飽和的條件下，安裝和不安裝GGH的煙氣抬升高度分別為524m和274m，有明顯的差異。

因此安裝GGH有利于將污染物抬升更高的高度，以利于其擴(kuò)散而減輕FGD對(duì)環(huán)境的污染。

2 GGH堵塞原因分析

1）由于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)要求反應(yīng)池入口煙氣溫度要盡量低于80℃，一般鍋爐的排煙溫度都在100℃～130℃左右，當(dāng)原煙氣經(jīng)過GGH時(shí)，煙氣由130℃左右降低到80℃時(shí)，會(huì)在GGH的熱側(cè)產(chǎn)生較多的濃酸液。

這些酸液不但對(duì)GGH的換熱元件和殼體有很強(qiáng)的腐蝕作用，而且會(huì)粘附煙氣中未除盡的飛灰，而飛灰中含有CaO，遇水發(fā)生放熱反應(yīng)，生成Ca（OH）2，Ca（OH）2與液滴2HF反應(yīng)生成CaF2+2H2O,其中CaF2在水泥中正是用于增加黏度的增黏劑。

此外，經(jīng)過除霧器的液滴在換熱片上蒸發(fā)之后，會(huì)形成固體的結(jié)垢物。上述這些結(jié)垢物會(huì)堵塞換熱元件的通道，加劇GGH差壓升高；

2）煙氣流速的異常加快將嚴(yán)重影響GGH的運(yùn)行。因煙氣攜帶漿液液滴的能力將隨煙氣流速加快而增強(qiáng)，而這必然加重GGH的堵塞。

系統(tǒng)通道的堵塞尤其是除霧器的堵塞將直接造成煙氣流速加快，煙氣將夾帶大量漿液液滴進(jìn)入GGH換熱面，加速GGH堵塞；

3）運(yùn)行中系統(tǒng)液氣比的異常增大將增加煙氣中漿液液滴的含量，顯然這也將加重GGH的堵塞；

4）反應(yīng)池漿液密度過高也將嚴(yán)重影響GGH的正常運(yùn)行。這是由于系統(tǒng)本身的特性造成的，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

由以上反應(yīng)看出系統(tǒng)中要產(chǎn)生一定數(shù)量的軟垢CaSO3·1/2H2O(亞硫酸鈣)，這種成分在反應(yīng)池設(shè)計(jì)密度（一般為10～20wt%）之內(nèi)只是在設(shè)備內(nèi)表面形成軟垢，沖洗或吹掃及時(shí)即可清除。

一旦反應(yīng)池密度高于設(shè)定值，將在系統(tǒng)各處設(shè)備內(nèi)壁產(chǎn)生硬度非常高的結(jié)晶體，形成硬垢，一般常規(guī)的沖洗或吹掃方式很難清除，CaSO3·1/2H2O(亞硫酸鈣)經(jīng)過GGH冷熱交換后水分蒸發(fā)，結(jié)垢更加嚴(yán)重，只能將系統(tǒng)停止，人工清理，大大降低了系統(tǒng)的可用率；

5）運(yùn)行中反應(yīng)池液位過高，鼓入氧化空氣的阻力就會(huì)上升，吸收塔正常運(yùn)行期間，在吸收塔液面上有泡沫產(chǎn)生，液位測(cè)量反應(yīng)不準(zhǔn)，從而造成泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH。

原煙氣穿過GGH時(shí)，泡沫在原煙氣高溫作用下，水分被蒸發(fā)，泡沫中攜帶的石灰石和石膏混合物顆粒粘附在換熱片表面。在此過程中，原煙氣中的灰塵首先被吸附在泡沫上，隨著泡沫水分的蒸發(fā)進(jìn)而粘附在換熱片表面，造成結(jié)垢加劇；

6）人為造成不利因素，漿液循環(huán)泵啟停不合理，除霧器和GGH的沖洗和吹掃執(zhí)行不力，導(dǎo)致除霧器和GGH不能得到正常維護(hù)而堵塞加??；

7）燃煤SO2含量不達(dá)標(biāo)，引起系統(tǒng)反應(yīng)機(jī)理惡化，使系統(tǒng)不能在正常工況下運(yùn)行，也是導(dǎo)致GGH堵塞的因素之一。

新裝的GGH換熱面圖片

GGH堵塞后的照片

3 防治GGH堵塞的措施

1）嚴(yán)格煙氣除塵。首先選擇合適高效的除塵器是關(guān)鍵，除塵器選好后，就是運(yùn)行和維護(hù)要嚴(yán)格要求，盡最大努力使其保持良好的工作狀態(tài)，保證除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，把粉塵含量盡可能地控制在脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值以內(nèi)；

2）嚴(yán)格控制系統(tǒng)煙氣流速。設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮煙氣流速，使其滿足系統(tǒng)要求。運(yùn)行中，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備的沖洗和吹掃制度，保持系統(tǒng)通道暢通無阻；

3）運(yùn)行中液氣比以滿足脫硫效率和吸收塔PH值為準(zhǔn)，盡可能保持低一點(diǎn)，以減輕煙氣中液滴的焓值。對(duì)此，除霧器的合理有效沖洗也尤為重要；

4）運(yùn)行過程中應(yīng)嚴(yán)格控制漿液濃度在10%～15%范圍內(nèi)，防止?jié){液過飽和；

5）吸收塔經(jīng)驗(yàn)pH值最好控制在5.4±0.5范圍內(nèi)，防止?jié){液反應(yīng)環(huán)境惡化；

6）制定一套合理有效考核制定，控制人為不利因素的發(fā)生。比如設(shè)備的啟停要合理、設(shè)備的沖洗或吹掃時(shí)間根據(jù)負(fù)荷、液位、差壓等因素，記錄、分析GGH運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握GGH結(jié)垢規(guī)律，摸索出合適的時(shí)間和投入沖洗和吹掃的量，確定經(jīng)濟(jì)合理的吹掃周期和吹掃時(shí)間，通過掌握的運(yùn)行資料，修編適合本廠情況的GGH運(yùn)行規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行獎(jiǎng)罰考核制度；

7）必要時(shí)要改變GGH的吹灰方式和吹灰方法。近來某300MW火力發(fā)電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，GGH吹灰器采用超聲波和壓縮空氣兩種吹灰介質(zhì)交替吹掃，效果明顯，值得我們借鑒；

8）燃煤的SO2含量要控制在脫硫系統(tǒng)的要求范圍以內(nèi)，保證反應(yīng)池漿液性質(zhì)不發(fā)生急劇變化，以免影響正常的反應(yīng)機(jī)理，產(chǎn)生更多不利因素，導(dǎo)致GGH堵塞。

4 結(jié)論

解決GGH堵塞問題，可以避免因壓差高引起的脫硫系統(tǒng)非正常停運(yùn)，如按一年內(nèi)非正常停運(yùn)4次來計(jì)算，則可節(jié)省由于停機(jī)清洗產(chǎn)生的費(fèi)用150萬元左右。同時(shí)還可有效降低煙道阻力，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約廠用電率0.1%，按單臺(tái)300MW火力發(fā)電機(jī)組年發(fā)電量16億千瓦時(shí)計(jì)算，每年可省電160萬千瓦時(shí)，平均電價(jià)按每千瓦時(shí)0.39元計(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi)60萬元，并且可以避免由此產(chǎn)生的環(huán)保問題。

關(guān)于脫硫系統(tǒng)堵塞的情況是多種多樣的，有水質(zhì)、脫硫劑、漿液品質(zhì)等等原因。

但系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞并導(dǎo)致無法繼續(xù)運(yùn)行的主要原因就是煙氣帶漿，要避免煙氣帶漿造成GGH堵塞必須從運(yùn)行調(diào)整、設(shè)備檢修與維護(hù)、燃煤品質(zhì)等多方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能保證系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）.

[2]郝海玲，張瑞生，李明舉.我國燃煤電廠脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].電力環(huán)境保護(hù)，2006.

[3]李海珠，郭永春.我國燃煤硫污染控制技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J].能源環(huán)境保護(hù)，2005.

[4]王久亮，王久明.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝[J].河北化工，2006.

[5]閻維平，劉忠，王春波，紀(jì)立國.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M].1版.北京：中國電力出版社，2002.

[6]曾庭華，楊華，馬斌，王力.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化[M].中國電力出版，2004.