脫硫GGH傳熱元件腐蝕沖刷分析及防治措施

趙景輝

(秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066003)

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

某發(fā)電公司共裝有1期2×215 MW和2期2×320 MW抽汽供熱機(jī)組。機(jī)組脫硫系統(tǒng)相繼在2007—2009年投入運(yùn)行，幾年后，發(fā)現(xiàn)GGH(煙氣換熱器)傳熱元件堵塞、腐蝕沖刷是困擾脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。

目前，該公司GGH在線吹灰采取蒸汽吹灰和高壓水沖洗2種方式同時(shí)進(jìn)行，吹灰效果不太理想。GGH傳熱元件腐蝕沖刷較快，有些使用1年多就需更換。從其他電廠脫硫系統(tǒng)運(yùn)行情況看，GGH傳熱元件腐蝕沖刷是普遍存在的問題，主要是由蒸汽吹灰?guī)斐傻?。部分電廠將GGH吹灰改為壓縮空氣吹灰，可減輕GGH的腐蝕沖刷。

2 GGH結(jié)構(gòu)及工作原理

回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器由多個(gè)單元籃子組成，一個(gè)籃子里有多個(gè)波形板。波形板材質(zhì)為低碳鋼，高度一般為500～700 mm，厚度一般約為0.7 mm，表面涂有優(yōu)質(zhì)耐熱搪瓷，厚度為0.15 mm。加熱器通過轉(zhuǎn)子裝載傳熱元件緩慢旋轉(zhuǎn)，傳熱元件從原煙氣側(cè)熱煙氣中吸取熱量，通過轉(zhuǎn)子將凈煙氣側(cè)熱量不斷傳遞給冷煙氣，從而完成熱交換過程。GGH工作原理如圖1所示。

在GGH轉(zhuǎn)子中，傳熱元件緊密排列在籃子框架內(nèi)。傳熱元件間具有一定的流通通道，原煙氣和凈煙氣可從通道中通過。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳熱元件交替經(jīng)過原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)，使得原煙氣的熱量持續(xù)不斷地交換給凈煙氣，以達(dá)到加熱凈煙氣的目的。

圖1 GGH工作原理

3 GGH傳熱元件存在問題

3.1 1期脫硫系統(tǒng)

2009年10月，1期脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行，GGH傳熱元件原采用上海鍋爐廠有限公司提供的DNF型傳熱元件。

由于傳熱元件堵灰，GGH壓差增大。自2010年5月起，脫硫系統(tǒng)頻繁停運(yùn)，采取離線高壓水沖洗和蒸汽吹灰連續(xù)吹灰措施后，造成傳熱元件腐蝕沖刷嚴(yán)重。

2011年10月，更換了全套GGH傳熱元件，新傳熱元件為上海阿爾斯通敖韓熱能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的TC-3型傳熱元件。運(yùn)行僅2個(gè)月后，當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，GGH原煙氣側(cè)壓差由0.5 kPa上升至1.0 kPa以上(設(shè)計(jì)上限為950 Pa)。

此后，每月都需進(jìn)行3～4次在線水沖洗，每隔3個(gè)月需停運(yùn)脫硫系統(tǒng)，更換水沖洗槍嘴，以確保水沖洗效果。另外，由于連續(xù)蒸汽吹灰，造成GGH傳熱元件損壞嚴(yán)重；同時(shí)由于GGH壓差增大，致使脫硫系統(tǒng)的2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)處于風(fēng)機(jī)失速線邊緣，造成增壓風(fēng)機(jī)頻繁失速，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大風(fēng)險(xiǎn)，已不能滿足機(jī)組正常運(yùn)行要求。

圖2為1期GGH冷端傳熱元件腐蝕沖刷情況。

圖2 1期GGH傳熱元件腐蝕沖刷情況

3.2 2期脫硫系統(tǒng)

2008年10月，2期3號(hào)爐脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行。自2009年4月起，GGH壓差逐漸增大，并超過設(shè)計(jì)值上限(950 Pa)，采取日常吹灰和在線高壓水沖洗，未能取得明顯效果，影響機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。

為保證機(jī)組正常運(yùn)行，2009年5月至2010年2月，8次外委專業(yè)清洗公司進(jìn)行離線人工高壓水沖洗和連續(xù)蒸汽吹灰作業(yè)，以維持GGH原煙氣側(cè)壓差正常。由于連續(xù)蒸汽吹灰且蒸汽中帶水，造成傳熱元件腐蝕沖刷嚴(yán)重，冷端已有200 mm被沖刷掉，出口煙溫下降至70 ℃以下，不能滿足脫硫工藝的正常要求。2010年5—6月，在3號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修期間，更換整套GGH傳熱元件，波形由DNF型更換為NF5.0型，機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)GGH原煙氣側(cè)壓差由1.0 kPa降至0.55 kPa，GGH出口凈煙氣溫度大于70 ℃，滿足GGH設(shè)計(jì)參數(shù)要求。

2007年12月，2期4號(hào)爐脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行。自2010年5月起，GGH壓差逐漸增大，一直對(duì)其采取離線高壓水沖洗，截至2011年初，GGH壓差超過1.0 kPa，已不能滿足機(jī)組正常運(yùn)行要求。2011年6月，在機(jī)組臨修期間，將傳熱元件全部更換為L(zhǎng)型斜波的傳熱元件，高度為700 mm。更換后，GGH壓差降至0.4 kPa。2011年12月，4號(hào)爐GGH壓差又逐漸增大且升速較快，高負(fù)荷時(shí)壓差超過1.0 kPa，已不能滿足機(jī)組正常運(yùn)行的要求。經(jīng)停運(yùn)脫硫檢查，發(fā)現(xiàn)GGH傳熱元件堵塞嚴(yán)重，結(jié)垢板結(jié)堅(jiān)硬，將高壓水壓力提高至50 MPa進(jìn)行沖洗，只能短時(shí)間緩解堵塞，壓差很快又超過1.0 kPa。

2012年3月，在機(jī)組檢修期間，更換一半傳熱元件，波形為NF6.0型，高度為700 mm。更換后，GGH壓差下降至0.4 kPa。運(yùn)行1年后，4號(hào)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，GGH壓差會(huì)達(dá)到0.8～0.9 kPa，最嚴(yán)重時(shí)達(dá)到1.2 kPa，迫使增壓風(fēng)機(jī)調(diào)整至滿出力運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷受到限制。因此，運(yùn)行連續(xù)蒸汽吹灰，保證蒸汽壓力在1.3 MPa，蒸汽溫度在300 ℃以上，并對(duì)傳熱元件進(jìn)行在線超高壓水沖洗，沖洗壓力提高至40～60 MPa，可以緩解傳熱元件堵灰程度，但也造成了傳熱元件及密封片嚴(yán)重?fù)p壞。

4 原因分析

引起GGH傳熱元件腐蝕沖刷的主要原因如下。

(1)FGD入口煙塵濃度較大，一般100 mg/m3以上，使傳熱元件積灰嚴(yán)重，被迫進(jìn)行連續(xù)蒸汽吹灰和高壓水沖洗，造成傳熱元件沖刷。

(2)冬季海水溫度較低，造成凈煙濕度較大，使吸附在GGH上的灰塵板結(jié)成塊(主要成分是CaSO4和CaCO3)。加熱后灰塵逐漸變硬，難以沖掉，采用高壓水沖洗(水壓調(diào)至50 MPa以上)易損壞搪瓷釉面，造成傳熱元件腐蝕。

(3)蒸汽吹灰?guī)窃斐蓚鳠嵩_刷的主要原因。由于蒸汽管線較長(zhǎng)，冬季管道降溫較快，造成疏水增多，加之疏水時(shí)間較短，蒸汽中帶水，汽水沖刷致使傳熱元件損壞。

5 防治措施

5.1 加裝壓縮空氣吹灰系統(tǒng)

在原有蒸汽吹灰的基礎(chǔ)上，增加1套壓縮空氣吹灰系統(tǒng)，平時(shí)采用壓縮空氣吹灰，盡量少用蒸汽吹灰。目前，多數(shù)海水脫硫的電廠均采用蒸汽和壓縮空氣相結(jié)合的吹灰方式，在未采用高壓水沖洗和蒸汽吹灰時(shí)，連續(xù)進(jìn)行壓縮空氣吹灰。經(jīng)調(diào)研，一些電廠GGH傳熱元件使用6～7年還不需更換。

增加1套壓縮空氣吹灰系統(tǒng)后，在蒸汽和壓縮空氣之間的管道上加裝電動(dòng)截止門和逆止門，在蒸汽吹灰時(shí)壓縮空氣停止吹灰，平時(shí)使用壓縮空氣連續(xù)吹灰。壓縮空氣吹灰系統(tǒng)如圖3所示，虛線部分為新加壓縮空氣吹灰系統(tǒng)。

圖3 壓縮空氣吹灰系統(tǒng)

新增壓縮空氣吹灰系統(tǒng)的設(shè)備有空壓機(jī)、加熱器、儲(chǔ)氣罐、管道閥門等?？諌簷C(jī)選用固定式螺桿空壓機(jī)，型號(hào)為ML132，容積流量為23.5 m3/min，排氣壓力為1.0 MPa。儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)壓力為1.05 MPa，工作壓力為1.0 MPa，容積為12.5 m3。加熱器采用電加熱器。

5.2 改進(jìn)蒸汽吹灰系統(tǒng)工作方式

(1)蒸汽吹灰要保證疏水疏凈。延長(zhǎng)疏水時(shí)間，由原來的15 min延長(zhǎng)至40 min，并且要保證吹灰蒸汽的溫度和壓力。

(2)改變蒸汽吹灰程序。由原來先吹下部改為先吹上部，這樣可減輕下部受汽水沖刷的程度。

6 效益分析

6.1 蒸汽費(fèi)用

采用壓縮空氣吹灰后可減少蒸汽的用量。由原來的每天24 h連續(xù)蒸汽吹灰改為每天4 h吹灰后，蒸汽量按5 t/h計(jì)，每天可節(jié)約蒸汽量100 t。若蒸汽成本按150元/t計(jì)，機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間按7 000 h(約292天)計(jì)，那么每臺(tái)機(jī)組可節(jié)約蒸汽費(fèi)用約438萬元/年。

6.2 壓縮機(jī)耗電費(fèi)用

壓縮機(jī)電機(jī)功率按132 kW計(jì)，機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間按7 000 h計(jì)，每年耗電924 000 kWh。若電費(fèi)按1.1元/kWh計(jì)，那么每年耗用電費(fèi)約100萬元。

6.3 總節(jié)約費(fèi)用

從上述分析可以看出，利用壓縮空氣吹灰后，每臺(tái)機(jī)組可節(jié)省資金約300萬元/年。此外，還延長(zhǎng)了GGH傳熱元件的使用壽命。由此可見，改用壓縮空氣吹灰不僅提高了脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，也提高了脫硫系統(tǒng)的安全可靠性。

7 注意事項(xiàng)

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)脫硫系統(tǒng)GGH傳熱元件多數(shù)都有腐蝕沖刷現(xiàn)象，特別是海水脫硫的電廠較為嚴(yán)重，使用時(shí)應(yīng)注意以下問題：

(1)GGH傳熱元件材質(zhì)要選用低碳鋼(含碳量低于0.004 %的板材)，傳熱元件表面搪瓷工藝要采用干粉靜電噴涂工藝；

(2)運(yùn)行吹灰調(diào)整要保證壓力和溫度，疏水要保證足夠的時(shí)間，且疏水必須疏凈；

(3)在保證GGH壓差的前提下，盡量采用壓縮空氣吹灰。

1 趙景輝．脫硫系統(tǒng)GGH堵塞原因分析及處理[J]．電力安全技術(shù)，2012(4)．