三河电厂GGH 堵塞分析及治理

2012-07-02魏书洲温武斌张国新蔡向东田长河

长春工程学院学报（自然科学版） 2012年2期

魏书洲，温武斌，张国新，蔡向东，田长河

（1.三河发电有限责任公司，河北三河065201；2.中电投赤峰热电厂，辽宁赤峰024000）

0 引言

随着国家对环保要求越来越严，更多的火力发电机组设置了烟气脱硫装置，据国家环保部门统计，截止到2010年，全国火电机组脱硫装机容量达到5.78亿kW，占全部火电机组比例的82.6%。

烟气换热器（Gas Gas Heater），简称GGH，是脱硫系统中的主要装置之一，采用两分仓容克式烟气加热技术，实现原烟气和净烟气换热。使净烟气温度从50℃左右上升到80℃左右，以减少对下游设备的腐蚀，提高烟囱排气的抬升高度，降低污染物落地含量，防止石膏雨的发生。同时将原烟气温度从120℃左右降低到90℃左右，以防止烟温过高对吸收塔防腐层、除雾器元件等设备的损坏，同时降低脱硫系统工艺水的消耗。

国内初期建设的电厂湿法烟气脱硫装置，大部分均安装了烟气换热器（GGH）。实践证明，设置GGH的脱硫装置，系统投入率远远低于未设置GGH的脱硫系统，主要原因在于GGH堵塞，脱硫系统烟气阻力增加。本文将结合三河电厂脱硫装置GGH，对堵塞原因及治理措施进行分析和探讨。

1 设备简介

三河电厂一期脱硫属于改造项目，在原有2×350MW燃煤机组上加装2套石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统，如下图1所示。

图1 脱硫系统图

主体工程采用德国比晓夫喷淋塔，一炉一塔，分别设有增压风机和GGH，锅炉尾部烟气通过增压风机后进入GGH原烟气侧，经GGH降温后进入吸收塔，脱硫后的烟气由GGH净烟气侧经GGH升温后通过烟囱排向大气。GGH使用上海锅炉厂设计生产的30.5－V－450型两分仓回转式烟气加热器。1#、2#机组脱硫系统分别于2007年6月和7月正式投入运行。

GGH配套2套克莱德贝尔格曼PS－AL型半伸缩式双介质吹灰器，工作介质为低压水、蒸汽和高压水，日常运行采用蒸汽和高压水冲洗，配套在线和离线低压水冲洗。吹灰器布置在原烟气侧，动作原理为前进间歇式后退直动式，蒸汽和在线低压水共用一支枪管，高压水用一支枪管，2支枪管同时进退。配套一台WOMA－DALONG 752－P45型高压柱塞泵提供冲洗用高压水，低压水源来自工艺水系统，吹扫用蒸汽来自锅炉侧吹灰蒸汽系统，引自空预器吹灰母管处。吹扫介质参数如表1所示。

表1 清洁装置主要参数

2 运行情况

1#、2#机组脱硫投产以后，GGH按设计吹灰频率运行，差压一直呈上升趋势，蒸汽吹扫前后GGH压差无变化，一个月后，差压达到1500Pa，开始使用高压水冲洗，差压降低比较明显，到后来高压水冲洗效果亦不明显，只好停机进行离线高压水冲洗，压力为400Bar。

为解决GGH换热元件堵塞问题，于2008年对GGH清洁装置运行方式进行了优化。提高了在线高压水冲洗的频率，同时对吹灰器的运行参数都进行了调整，调整情况如表2所示。

表2 GGH换热元件清洁装置运行优化情况

导流板、在吸收塔入口加装挡浆檐等等。这些措施和方案的实施，从一定程度上保证了脱硫系统的运行，但是并没有使换热元件结垢情况得到有效控制，GGH差压依然居高不下，增压风机和引风机长期高电流运行，严重时影响炉膛负压控制，需要定期将脱硫系统停运进行离线冲洗（平均每2～3个月要进行1次离线冲洗，严重时每月离线冲洗1次），使脱硫系统投运率大打折扣。期间也尝试过对部分换热元件进行拆除，但是拆除后并没有使差压得到有效控制，基于下游设备尤其是烟囱的防腐考虑，最终对拆除的换热元件进行了回装。

经过化学清洗和反复离线高压水冲洗（600Bar压力），加上在线高压水冲洗的作用（为提高冲洗效果，2010年更换了400Bar在线高压冲洗水泵），换热元件表面搪瓷损坏，元件腐蚀严重，部分元件已经丧失了烟气流通和换热能力。为保证脱硫系统的安全运行，2011年对2#机组的GGH进行了重大技改，更换了整套大通道换热元件。

3 问题产生原因分析和再治理

通过对以上治理工作的总结，为保证新的换热元件不再重蹈覆辙，专业人员在对GGH在线清洁系统进行深入分析时发现，GGH吹扫蒸汽系统在就地位置没有压力和温度测点，以往蒸汽吹灰参数的设定，通过汽源处的压力P2，根据管路压损ΔP计算得出P＝P2－ΔP。但是通过实地检测，管路压力温度损失远远大于理论计算值，经拆卸管道保温发现，在蒸汽管路上有一个过滤减压阀，此阀门在基建移交的说明书和图纸中没有记录，导致长期以来GGH蒸汽吹扫压力和温度偏低。发现此问题后，马上对1#、2#机组GGH蒸汽管路上的过滤减压阀进行了拆除，并在吹灰器就地位置加装压力表和温度计，如图2所示，对蒸汽吹扫参数进行调整，使就地压力达到设计压力（温度偏低，最高270℃），并按照设计的吹扫频率进行吹扫。

图2 GGH清洗装置蒸汽系统示意图

通过对吹扫蒸汽参数进行调整，表3所示。2#GGH更换换热元件后，运行2个月差压一直保持在设计值运行（单侧差压在400Pa以内），1#GGH满负荷时单侧差压从1 400Pa降低到900Pa并保持稳中有降的趋势，增压风机和引风机电流下降30A，引风机从调整前一高一低到调整后双低运行，节能效果显著。值得一提的是，1#GGH由于换热元件损坏较多，部分换热元件已经失去了流通能力，因此差压再下降的潜力受到限制。

表3 吹灰参数优化情况

4 经验总结

通过对三河电厂1#、2#GGH换热元件堵塞治理过程，总结出如下经验：

（1）GGH堵塞治理，控制吹灰是关键。当前GGH吹灰介质主要有蒸汽和压缩空气2种，蒸汽吹扫效果明显优于压缩空气。一是因为蒸汽可以得到较高的压力，二是因为蒸汽吹扫除了压力作用外，另一个不可忽视的作用，就是通过高温对换热元件和灰垢加热，利用灰垢和换热元件的热膨胀之差，使灰垢松动脱落。因此，蒸汽吹扫温度和压力同样重要，蒸汽温度过低，不但不能达到预想的吹灰效果，还可能造成蒸汽带水，对换热元件造成巨大的冲刷和损坏。

（2）高压水冲洗只能作为控制差压的辅助手段，而不能作为一种常规手段使用，过于频繁的高压水冲洗，不但不能有效控制GGH差压，反而使换热元件表面搪瓷遭到破坏，加剧了换热元件表面结垢。在不得不使用高压水冲洗的时候，也不要将压力调的太高，一般控制在100～150Bar。

（3）在GGH差压控制中，吸收塔运行参数控制不可忽视，要合理地控制吸收塔pH值和浆液密度。一般建议密度控制在1 080～1 120kg／m3，pH值控制在5.0～5.5之间比较适宜，pH值和密度过高会加剧下游设备的结垢。

（4）脱硫废水的正常排放对GGH堵塞治理也起着至关重要的作用，废水排放不及时，系统内的酸不溶物等惰性物质累积，引起吸收塔浆液起泡，造成虚假液位，严重时泡沫沿原烟道流入GGH，造成换热元件结垢。

（5）要控制好吸收塔的氧化效果，浆液中亚硫酸盐的氧化率在15%～90%的区间，浆液容易发生结垢，目前的湿法脱硫系统多为强制氧化，因此要保证吸收塔氧化系统可靠运行，保证氧化率达到90%以上，从而减少吸收塔下游设备的结垢。