濕法脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器新型化學(xué)清洗工藝及應(yīng)用

陳統(tǒng)錢，張國鑫，朱云水，陸軍，周海明

(1.浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 溫州 323609;2.浙江浙能能源技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310052;3.上海未來企業(yè)有限公司，上海 200030)

0 引言

石灰石－石膏濕法脫硫由于其適應(yīng)性廣、脫硫效率高、技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用于火電廠。早期投運(yùn)的脫硫系統(tǒng)都安裝煙氣換熱器(GGH)，但普遍存在腐蝕、結(jié)垢、堵塞等問題。GGH結(jié)垢后，煙氣通流面積減小，阻力增大，差壓上升，增壓風(fēng)機(jī)電流增大。為減緩GGH差壓的上升，往往停用脫硫系統(tǒng)進(jìn)行高壓水離線沖洗，造成脫硫系統(tǒng)投用率下降。當(dāng)GGH換熱原件內(nèi)部結(jié)垢比較嚴(yán)重時(shí)，離線高壓水不易沖洗到換熱元件內(nèi)部，不能去除GGH換熱原件內(nèi)部的結(jié)垢。隨著離線沖洗次數(shù)的增加，沖洗效果越來越差，且連續(xù)高壓水離線沖洗對GGH換熱元件損傷較大，會導(dǎo)致其損壞和變形，還會引起煙道涂鱗剝落。

傳統(tǒng)的GGH化學(xué)清洗采用酸洗和堿洗，但所用的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿對人體、環(huán)境及設(shè)備有較大影響。采用拆卸GGH換熱元件浸泡的化學(xué)清洗方法，清洗時(shí)間長達(dá)20 d以上。新型化學(xué)清洗工藝不拆卸GGH換熱元件，采用自動加藥系統(tǒng)自動噴灑及人工補(bǔ)噴藥劑相結(jié)合的方法，利用在線自動高壓水系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，清洗廢液經(jīng)處理合格后排放或回收利用，整個(gè)過程分3個(gè)階段，大約7d可以完成，是解決GGH堵塞問題的有效方法。

1 GGH新型化學(xué)清洗工藝

1.1 GGH新型化學(xué)清洗原理

將中性化學(xué)清洗劑與滲透劑、表面活性劑、助溶劑復(fù)配，借助組分間的協(xié)同作用，與致垢金屬陽離子(Ca2+，Mg2+)通過配位鍵形成親水螯合物，通過滲透劑、表面活性劑使藥劑進(jìn)入硬垢的里層，從而使硬垢膨脹融溶，利用在線高壓水很容易達(dá)到化學(xué)清洗效果。

1.2 化學(xué)清洗劑的選擇

GGH新型化學(xué)清洗工藝選用了由含有共聚羧基、羥基、酰胺基、磷酸根等官能團(tuán)的高分子有機(jī)聚合物組成的中性化學(xué)清洗劑(專利號:201110132810.9)，對20號碳鋼的平均腐蝕速率為0.0012 g/(m2·h)，對搪瓷換熱元件的平均腐蝕速率為0.0010g/(m2·h)，均滿足GB/T 18175—2000《水處理劑緩蝕性能的測定 旋轉(zhuǎn)掛片法》規(guī)定的平均腐蝕速率≤0.0050 g/(m2·h)的要求，對GGH設(shè)備無腐蝕，專用于清洗濕法脫硫GGH的硫酸鹽及硅酸鹽等難溶鹽垢。

1.3 GGH新型化學(xué)清洗工藝流程

GGH新型化學(xué)清洗工藝流程按以下順序進(jìn)行:水沖洗(清除GGH結(jié)灰)→中性清洗劑清洗硬垢→在線高壓水沖洗→中性清洗劑清洗殘余硬垢→在線高壓水沖洗。清洗廢水進(jìn)入電廠廢水處理系統(tǒng)。

(1)清洗設(shè)備安裝完成并檢查完畢后，在GGH內(nèi)部先用工藝水進(jìn)行清灰處理。在清洗劑液箱中倒入中性化學(xué)清洗劑，啟動循環(huán)清洗泵進(jìn)行試噴淋，觀察GGH內(nèi)部噴淋管噴淋效果。

(2)調(diào)整好GGH噴淋系統(tǒng)后，啟動GGH，轉(zhuǎn)速控制在1 r/min左右，清洗劑不斷噴淋到GGH表面，噴淋泵流量為0.2 m3/h，每2 h噴淋1次，直到GGH底部有化學(xué)清洗劑滲出。始終保持GGH表面完全濕潤，在不能噴到化學(xué)清洗劑的地方進(jìn)行人工噴淋;在噴淋期間，需觀察煙道密封水池及清洗液箱內(nèi)清洗劑的使用情況并及時(shí)添加清洗劑。

(3)噴淋作業(yè)進(jìn)行48～72 h后(由垢樣分析成分決定)，用GGH在線高壓水對搪瓷元件進(jìn)行沖洗(沖洗過程中GGH始終保持運(yùn)行狀態(tài))，在線高壓水的壓力為10～12 MPa，沖洗時(shí)間為8～12 h;沖洗廢水回收到電廠事故漿液池，然后進(jìn)入廠區(qū)廢水處理系統(tǒng)。

(4)第1階段的清洗劑用量要充足，清洗時(shí)間要適當(dāng)長一點(diǎn)。清洗完后檢查GGH換熱元件的通透率和硬垢去除率，作為最終清洗效果的評價(jià)指標(biāo)。

(5)將最終清洗效果評價(jià)指標(biāo)與質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，結(jié)束整個(gè)化學(xué)清洗過程，拆除噴淋管及清洗設(shè)備。

1.4 GGH新型化學(xué)清洗工藝設(shè)備安裝

新型化學(xué)清洗工藝設(shè)備由噴淋器、噴淋泵、中性化學(xué)清洗液箱、連接管道組成，安裝步驟如下:

(1)安裝噴淋器。打開GGH上的人孔門，在GGH一側(cè)沿半徑方向的噴淋管上每間隔30cm安裝1個(gè)噴淋頭。

(2)安裝中性化學(xué)清洗液箱及噴淋泵。在GGH下方0 m層安放清洗液箱及噴淋泵，用PPC管連接中性化學(xué)清洗液箱、噴淋泵與噴淋器。

2 GGH新型化學(xué)清洗工藝的應(yīng)用

某電廠為4×600 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，#2機(jī)組于2006年8月23日完成168 h試運(yùn)行，石灰石－石膏煙氣濕法脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)脫硫率為95%。GGH制造廠為德國巴克杜爾公司，轉(zhuǎn)子直徑為15.20 m，轉(zhuǎn)子高1.01 m，轉(zhuǎn)速1 r/min。自脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來，GGH采用在線壓縮空氣吹灰、高壓水沖洗及大/小修離線高壓水沖洗等措施，解決GGH差壓升高的問題。但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，GGH換熱元件內(nèi)部開始結(jié)垢，堵塞情況越來越嚴(yán)重，從脫硫系統(tǒng)投運(yùn)至開始采用GGH新型化學(xué)清洗工藝，該機(jī)組已運(yùn)行了30858 h。

(1)GGH新型化學(xué)清洗工藝使用中性化學(xué)清洗劑分3個(gè)階段進(jìn)行清洗，共耗時(shí)6 d，清洗前、后滿負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)對比見表1，清洗效果如圖1所示。從表1可以看出:在滿負(fù)荷狀態(tài)下，采用GGH新型化學(xué)清洗工藝清洗后，增壓風(fēng)機(jī)電流下降了85A，單側(cè)差壓下降了245 Pa;從圖1可以看出，除垢率達(dá)到95%以上，上下通透，清洗效果理想。

表1 某電廠#2機(jī)組GGH清洗前、后滿負(fù)荷運(yùn)行主要參數(shù)對比

(2)采用GGH新型化學(xué)清洗工藝清洗后的廢水經(jīng)電廠廢水處理系統(tǒng)處理后，廢水排放指標(biāo)達(dá)到了GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的Ⅰ級排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水排放測試數(shù)據(jù)見表2(表中的3組數(shù)據(jù)分別取自3臺600 MW機(jī)組)。

圖1 GGH換熱元件清洗前、后效果對比

(3)GGH新型化學(xué)清洗工藝實(shí)施后，結(jié)合合理的GGH在線吹掃措施，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，GGH差壓和增壓風(fēng)機(jī)電流接近脫硫系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)結(jié)果，脫硫投運(yùn)率提高了0.5%以上，減少了SO2排放，社會效益良好。據(jù)測算，1臺600 MW機(jī)組(1個(gè)檢修周期)采用GGH新型化學(xué)清洗工藝進(jìn)行化學(xué)清洗1次，同時(shí)完善GGH運(yùn)行措施，1年可產(chǎn)生100萬～200萬元的經(jīng)濟(jì)效益。該電廠使用GGH新型化學(xué)清洗工藝清洗了14套GGH，創(chuàng)造了2000萬元以上的經(jīng)濟(jì)效益。表3為部分機(jī)組在滿負(fù)荷狀態(tài)下采用GGH新型化學(xué)清洗工藝前、后主要參數(shù)的對比，GGH單側(cè)差壓平均下降382.9 Pa，增壓風(fēng)機(jī)電流平均下降77.9 A。

表2 GGH化學(xué)清洗期間電廠廢水排放測試數(shù)據(jù)

表3 機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)采用GGH新型化學(xué)清洗工藝前、后主要參數(shù)對比

3 結(jié)論

(1)GGH新型化學(xué)清洗工藝選用了中性化學(xué)清洗劑，具有適應(yīng)性廣、清洗效果好的特點(diǎn)，對GGH換熱元件及設(shè)備無腐蝕，清洗廢水經(jīng)處理后合格排放。

(2)GGH新型化學(xué)清洗工藝不拆卸換熱元件，直接在GGH表面噴淋中性化學(xué)清洗劑，清洗周期短，除垢率達(dá)到95%以上，解決了脫硫系統(tǒng)長期存在的GGH差壓高、影響脫硫系統(tǒng)正常投運(yùn)的難題，可作為GGH檢修的常規(guī)項(xiàng)目。

(3)已采用GGH新型化學(xué)清洗工藝進(jìn)行清洗的14臺機(jī)組，其脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率提高了0.5%以上，減少了SO2排放量，社會效益良好。

(4)GGH新型化學(xué)清洗工藝具有很好的經(jīng)濟(jì)性，1臺600MW機(jī)組(1個(gè)檢修周期)采用新工藝化學(xué)清洗1次，1年可產(chǎn)生100萬～200萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

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