濕法脫硫系統(tǒng)GGH堵塞問題判斷與相應(yīng)的處理手段

摘 要：文章介紹了濕法脫硫系統(tǒng)GGH堵塞問題的判斷及相應(yīng)的處理方法，各類GGH清洗手段及適用場(chǎng)合，結(jié)合華能太倉(cāng)電廠在工程實(shí)例中的應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)于各類清洗手段中的在線物理清洗進(jìn)行說明及論證。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；GGH；清洗；波型

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）3-0178-03

目前，我國(guó)各級(jí)政府日益重視環(huán)保，各燃煤電廠陸續(xù)普及脫硫系統(tǒng)。我國(guó)已有石灰石-石膏濕法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、常壓循環(huán)流化床法、海水脫硫法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法、電子束法、煙氣循環(huán)流化床法等十多種工藝的脫硫裝置在商業(yè)化運(yùn)行，但主流的脫硫技術(shù)仍為石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)。

為提高排煙溫度，避免低溫腐蝕，大部分的濕法脫硫系統(tǒng)種均裝設(shè)GGH（煙氣換熱器）。而裝設(shè)了GGH裝置的脫硫系統(tǒng)普遍存在著因GGH堵塞，難以提高脫硫投運(yùn)率的問題。

1 GGH堵塞原因分析

1.1 堵塞機(jī)理

目前國(guó)內(nèi)電廠脫硫系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)間平均約在7年左右，其堵塞機(jī)理如下。

①吸收塔除霧器除霧效果差，塔內(nèi)部分石灰石-石膏混合液滴通過除霧器進(jìn)入GGH凈煙氣倉(cāng)室，附于換熱元件表面，經(jīng)回轉(zhuǎn)進(jìn)入GGH原煙氣倉(cāng)室后又與原煙氣中的鍋爐飛灰結(jié)合形成聚合物，受熱蒸發(fā)水分后，聚集在換熱元件表面結(jié)垢。

②GGH運(yùn)行過程中，在線吹掃的手段對(duì)于清除此類結(jié)垢的作用不大，導(dǎo)致結(jié)垢增多，阻力逐步增大，直至系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。尤其是部分長(zhǎng)期積累，離線清洗都無法清除的積垢，導(dǎo)致在線吹掃更加困難。當(dāng)GGH阻力增大到一定程度時(shí)，必須停運(yùn)設(shè)備進(jìn)行清洗。

1.2 堵塞發(fā)生原因

1.2.1 脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

①吸收塔塔徑偏小，煙氣流速設(shè)計(jì)值較高，除霧器對(duì)于煙氣變化適應(yīng)能力不足。煙氣流速設(shè)計(jì)允許范圍為2.5～5 m/s，國(guó)內(nèi)逆流噴淋塔的平均設(shè)計(jì)值約為3.3 m/s。

②最上層噴淋母管中心線與第一級(jí)除霧器端面的距離過近，導(dǎo)致煙氣中夾帶的、較大的液滴沒有了靠重力向下墜落而脫離進(jìn)入除霧器的空間，煙氣流場(chǎng)分布不均的現(xiàn)象也更加嚴(yán)重。

③受場(chǎng)地及經(jīng)費(fèi)制約，大部分GGH設(shè)計(jì)均為冷端在上，若采用冷端在下的設(shè)計(jì)，則吸收塔出口煙氣內(nèi)攜帶霧滴還可經(jīng)過一次受重力作用向下墜落而不進(jìn)入GGH的機(jī)會(huì)，從而延緩GGH堵塞的周期。

1.2.2 運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)

①吸收塔除霧器沖洗水系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行情況不佳，發(fā)生除霧器堵塞。

②鍋爐電除塵系統(tǒng)效率不佳，進(jìn)入FGD系統(tǒng)含塵量高。

③鍋爐運(yùn)行工況不佳，機(jī)組排煙溫度高，導(dǎo)致進(jìn)入FGD系統(tǒng)的煙氣量偏大，流速過快；同時(shí)過高的排煙溫度會(huì)加速GGH換熱元件表面結(jié)垢。

2 各類清洗手段簡(jiǎn)介

當(dāng)GGH堵塞發(fā)生后，因堵塞造成的系統(tǒng)阻力超出了增壓風(fēng)機(jī)能夠提供的動(dòng)力，將導(dǎo)致FGD系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)，必須采用各類GGH清洗手段對(duì)堵塞物加以處理。目前國(guó)內(nèi)較為常見的沖洗方式根據(jù)其原理主要有物理清洗和化學(xué)清洗兩大類，根據(jù)沖洗措施來分又有在線、離線和拆包清洗多個(gè)小類。

2.1 物理清洗

即采用超高壓設(shè)備（工作壓力一般控制在60 MPa以內(nèi)），以水為工作介質(zhì)，以動(dòng)能來破壞垢分的附著力，達(dá)到去除堵塞物的目的。采用這一方法有著價(jià)格低廉（根據(jù)GGH大小不同一般在3～6萬元），方法簡(jiǎn)便快速的優(yōu)點(diǎn)。但也存在著易破壞換熱元件搪瓷涂層，長(zhǎng)期采用會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱元件壽命降低的缺點(diǎn)。按照具體操作也可細(xì)分為離線物理清洗、拆包物理清洗、在線物理清洗。

離線物理清洗：實(shí)施最為簡(jiǎn)便，屬于解決堵塞問題最為常見的清洗手段。但對(duì)于堵塞較為嚴(yán)重的DU波型換熱元件，因其波型特點(diǎn)，壓力無法達(dá)到定位板的短斜波部分，因而無法取得良好效果。

拆包物理清洗：需將換熱元件盒拆開，對(duì)換熱元件進(jìn)行逐片清洗，可適用于堵塞嚴(yán)重的換熱元件，效果良好。但費(fèi)用較高，工期長(zhǎng)，且如無專用的裝盒工具，將導(dǎo)致難以將原有全部蓄熱片裝盒，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低，蓄熱片壓緊力不足，設(shè)備使用壽命降低。

在線物理清洗：實(shí)施簡(jiǎn)便，清洗效果良好，費(fèi)用少，且無需長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)脫硫系統(tǒng)，但與離線物理清洗同樣存在著無法處理堵塞較為嚴(yán)重的DU波型換熱元件的缺點(diǎn)。因其無需長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)脫硫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，以下章節(jié)將詳細(xì)描述。

2.2 化學(xué)清洗

即采用化學(xué)藥劑噴淋或浸泡等手段，使換熱元件表面結(jié)垢發(fā)生物理或化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，視情況輔以物理清洗手段，達(dá)到去除積垢的目的?；瘜W(xué)清洗一般均可取得優(yōu)于物理清洗的效果，但所需費(fèi)用較高。按其機(jī)理來分，主要有轉(zhuǎn)化法和疏松法兩類。

轉(zhuǎn)化法的機(jī)理為，通過酸、堿（加入部分添加劑）交替的方法，將垢分中不溶于或難溶于水的鹽轉(zhuǎn)化為溶于水的鹽，進(jìn)而通過水沖洗去除。這種方法取得的清洗效果最好，除垢率可達(dá)98%以上，可將換熱元件清潔程度恢復(fù)到接近初始狀況，但所需工期較長(zhǎng)，費(fèi)用高，工作量大。

疏松法的機(jī)理為，通過化學(xué)藥劑對(duì)換熱元件的噴淋，保持垢分的濕潤(rùn)，讓垢分蓬松發(fā)泡，使垢分的強(qiáng)度和附著力降低，進(jìn)而采用物理方式去除垢分，這是一種物理與化學(xué)相結(jié)合的清洗方式。此方法所需工期相對(duì)較少，但由于其清洗手段仍主要為物理手段，因此對(duì)于投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)、堵塞較為嚴(yán)重DU波型換熱元件的垢分無法取得良好效果。

2.3 清洗方式選擇規(guī)則

通過筆者多年脫硫系統(tǒng)檢修經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)規(guī)則如下：

對(duì)于堵塞不是十分嚴(yán)重或堵塞前GGH表面較為清潔（新設(shè)備或剛進(jìn)行過較徹底的清洗），建議采用在線物理清洗，也可采用離線物理清洗或疏松法化學(xué)清洗；對(duì)于堵塞較為嚴(yán)重或物理清洗已無法取得理想效果的GGH，建議采用浸泡轉(zhuǎn)化法化學(xué)清洗，如果時(shí)間允許，也可采用拆包轉(zhuǎn)化法化學(xué)清洗。（如下圖1所示）

3 GGH在線物理清洗

3.1 GGH離線沖洗方式在線化創(chuàng)新的構(gòu)想

在多次GGH堵塞問題的攻關(guān)活動(dòng)探討與論證中，我們認(rèn)識(shí)到：提高GGH吹灰器高壓水介質(zhì)的壓力對(duì)于改善吹掃效果是有效的，但其壓力提高范圍有限（經(jīng)與設(shè)備制造商豪頓華工程公司討論的最高壓力為25 MPa，否則將會(huì)對(duì)換熱元件的防腐結(jié)構(gòu)造成破壞），對(duì)于已經(jīng)牢固堆積結(jié)垢仍無法徹底清除。

我廠多次進(jìn)行的離線人工物理清洗時(shí)的沖洗水壓力為60 Mpa左右，這一壓力能夠清除大部分換熱元件表面的結(jié)垢，但也會(huì)對(duì)換熱元件表面搪瓷涂層造成一定的破壞。

結(jié)合以上兩點(diǎn)，我們考慮是否可以自行制作臨時(shí)吹灰器，將離線清洗設(shè)備安裝于臨時(shí)吹灰器上，進(jìn)行GGH在線超高壓（60 MPa）清洗，變離線清洗為在線清洗。

3.2 GGH離線沖洗方式在線化創(chuàng)新的試驗(yàn)與實(shí)施

2011年1月26日，因GGH吹灰器故障，GGH4壓差迅速提高，雖然故障及時(shí)排除，但系統(tǒng)阻力已提高到一個(gè)較高水平，導(dǎo)致FGD4難以維持穩(wěn)定運(yùn)行。這種情況給予了實(shí)施GGH離線沖洗方式在線化創(chuàng)新的試驗(yàn)機(jī)會(huì)。

具體實(shí)施方案如下。

3.2.1 吹灰材料、工具準(zhǔn)備

10#槽鋼24 m、Φ89×250平托輥8只、超高壓沖洗設(shè)備1套，手持式吹灰槍2只、8 mm鋼板0.3平方、耐酸橡膠若干。

制作的臨時(shí)吹灰器示意圖如下圖2所示：

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝

按以上示意圖組裝臨時(shí)吹灰器。安裝位置為GGH凈煙氣側(cè)上倉(cāng)室。吹灰方向?yàn)轫樍鞣?，此倉(cāng)室內(nèi)煙氣溫度最低（約50 ℃左右），壓力也比較低（約1.3 kPa左右），且順流的吹灰方式有利于強(qiáng)化吹掃效果。

臨時(shí)吹灰器制作完成后，還需制作一塊臨時(shí)人孔門（8 mm鋼板），中間開孔，用于槍體進(jìn)出。開孔處布置耐酸橡膠，用于遮擋及減少煙氣及霧滴外泄。

3.2.3 吹掃設(shè)置

根據(jù)實(shí)際位置，確定臨時(shí)吹灰槍頭部噴嘴（即手持式吹灰槍）的實(shí)際位置，垂直高度約高于GGH換熱元件密封片1 cm左右為宜，兩個(gè)噴嘴間水平距離應(yīng)盡量接近，以射流擴(kuò)散角度可重疊為宜。噴嘴需有效固定，連接軟管也應(yīng)采取可靠固定。

安措：安裝噴嘴及臨時(shí)人孔門時(shí)，所用工具必須用繩子系好，一段固定于倉(cāng)室外，防止工具掉落在GGH內(nèi)部。

由于安裝臨時(shí)人孔門和吹灰槍頭部噴嘴需要打開原有GGH凈煙氣側(cè)人孔門，故此時(shí)需打開FGD旁路擋板門，降低增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度至5 ℃以下，確認(rèn)此處煙道內(nèi)為負(fù)壓后，方可進(jìn)行工作。

全部部件安裝后，進(jìn)行試運(yùn)行，在GGH回轉(zhuǎn)至少一周、槍體步進(jìn)一個(gè)循環(huán)后，通過目測(cè)，確定臨時(shí)吹灰槍行程，在槍體上做好刻度，并設(shè)置前后機(jī)械限位。

3.2.4 吹灰操作

①臨時(shí)吹灰槍吹掃采用先進(jìn)到GGH最里端，然后步退吹掃。步退采用人工牽引方式，每次步退距離為10 mm。

②0～1 m行程中，吹灰槍每次步退的停留時(shí)間為4 min；1～3 m行程中，吹灰槍每次步退的停留時(shí)間為6分鐘；3～5 m行程中，吹灰槍每次步退的停留時(shí)間為8分鐘。

③吹掃開始后，原則上GGH需采用低速檔運(yùn)行（0.5 r.p.m）。若排煙溫度降低過多，低于78 ℃時(shí)，則恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

3.2.5 試驗(yàn)效果評(píng)估

自清洗以來，F(xiàn)GD4系統(tǒng)阻力逐步減小，增壓風(fēng)機(jī)4出口壓力逐步降低，機(jī)組較高負(fù)荷下，系統(tǒng)阻力降低約1.1 kPa，試驗(yàn)初步獲得成功。以下采用數(shù)據(jù)列表1說明：

3.2.6 GGH在線物理清洗的價(jià)值及意義

①該方法簡(jiǎn)便易行，僅需在GGH定期檢修時(shí)完成臨時(shí)吹灰器的設(shè)置工作即可，實(shí)施所需費(fèi)用低廉，等同于離線物理清洗。

②與其他各種清洗方式相比較，在準(zhǔn)備工作充分的前提下，在線物理清洗過程中可不停運(yùn)FGD系統(tǒng)，為發(fā)電企業(yè)提高脫硫投運(yùn)率、減少脫硫扣款、挽回社會(huì)形象提供了幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] ISBN 978-7-5083-4125-5，濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)全程控制指導(dǎo)手冊(cè)[S].