MGGH烟气再热器腐蚀解决方案探讨

卢宇明

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

0 引言

MGGH（Media Gas-Gas Heater，中间热媒体烟气换热器）换热系统是一种以水为载热介质，利用前段烟气余热加热后端湿烟气的烟气—烟气换热系统，将进入烟囱的饱和湿烟气加热到80 ℃以上，可消除湿烟囱排放水雾长龙造成严重视觉污染的危害，同时减少烟气冷凝，大大缓解强酸性冷凝水对烟囱的腐蚀速度，解决烟囱的腐蚀问题，减少维护成本，提高设备安全性。目前，我国燃煤电厂湿法烟气脱硫工艺中，未经湿法烟气脱硫装置处理前的烟气温度一般为（100～130）℃，经吸收塔洗涤降温后的烟气温度会降低到（47～50）℃，烟气温度较低，对再热器换热管材料的防腐要求较高。用于MGGH 再热器的主要材料有：钢材（如ND 钢、316L 不锈钢、2205 双相不锈钢）、氟塑料、塑钢管、搪瓷管等，其中以钢管换热器使用最多，在国内300 MW，600 MW，1000 MW 燃煤锅炉机组均已有大量应用。本文针对采用钢管换热器的再热器的某电厂，对再热器运行过程中出现的腐蚀问题进行原因分析，并提出解决方案。

1 MGGH 再热器相关情况

该电厂烟气再热器布置在湿式电除尘器出口的烟道上，将吸收塔出口的净烟气从44.5 ℃加热到80 ℃以上。湿式电除尘器采用板式，运行时需要连续喷水清洗，喷淋水在湿式电除尘器下部的灰斗收集后，排至循环水箱用于喷淋。

烟气再热器换热管沿烟气流向分低温段、中温段和高温段布置。低温段采用错列布置的光管换热器，换热器材料为双相不锈钢2205。高温除盐水率先进入光管换热器，快速加热低温烟气，与烟气顺流布置。从光管换热器流出的除盐水依次进入高温段、中温段，与烟气呈逆流布置，见图1。中温段换热器材料采用316L 不锈钢，高温段换热器材料采用ND（09CrCuSb）钢，为加强传热效果，中温段和高温段的换热管均采用H 形翅片管。烟气再热器设计参数见表1。

机组于2015年上半年完成了MGGH 改造，2017年初停炉检查发现低温段受热面未发现腐蚀现象，但受热面存在较多石膏浆液残留物；中温段翅片发现轻微腐蚀现象，高温段（材料ND钢）受热面存在大面积翅片腐蚀现象，该区域大部分受热面翅片腐蚀穿孔、碎裂、脱落及风化（图2），导致出口粉尘排放升高。

表1 再热器设计参数

2 再热器腐蚀原因分析

2.1 换热器本体换热性能

再热器热媒水流程为2205→ND 钢→316L，其中沿烟气流动方向布置2205换热管12 排，316L 换热管12 排，ND 钢换热管20 排。按表1 再热器设计参数，对各换热段进出口烟温和水温进行校核，结果如表2 所示。从表中可以看出，此布置方式下，中高温段入口烟温59 ℃，出口水温70 ℃，出口烟温80 ℃，入口水温89 ℃，中高温段的换热端差较小，在低负荷及冬季气温较低情况下，壁温偏低，易造成腐蚀。此布置方案虽保护了低温段2205，却造成中高温段换热端差小，换热器内水温较低，换热面壁温较低，易引起中高温段的腐蚀。

图2 腐蚀的翅片管

为提高再热器中耐腐蚀性较差的中、高温段换热器壁温，将换热器中热媒水改为纯逆流方式，即热媒水流程为ND 钢→316L→2205，计算结果见表3。可以看出，烟气再热器纯逆流换热方式下，中高温段的出口水温为80.3 ℃，大大提高了换热器金属壁温，可有效改善腐蚀情况。

表2 烟气再热器各段水温、烟温校核（混合逆流）

2.2 湿式电除尘器运行的影响

湿式电除尘器采用板式，运行时需连续喷淋，运行喷水量与设计值偏差较大，必然导致烟气中的湿度大增。由于液滴逃逸量和液滴大小与设计值有偏差，低温段和中温段无法将烟气中的液滴充分蒸发，导致大量雾滴进入高温段。湿式电除尘器喷淋水出于节水目的，设计及运行过程中喷淋水循环使用，测试发现喷淋水pH 值为4.7 左右，远超出喷淋水正常的pH 值控制范围（pH 值控制在7 以上）。因此，湿式电除尘器在运行过程中产生大量强酸性雾滴，强酸性雾滴进入再热器，加剧再热器受热面的腐蚀。

表3 烟气再热器各段水温、烟温计算（纯逆流）

3 再热器腐蚀解决方案

经过上述分析可知，烟气再热器腐蚀的主要原因是湿式电除尘器采用板式，需连续喷淋，产生大量的较强酸性的雾滴；再热器低温段无法快速将净烟气中酸性雾滴蒸干，同时由于再热器采用混合逆流的方式，导致中温段和高温段入口水温较低，雾滴凝结于换热器管壁和翅片表面上，导致中温段和高温段产生腐蚀。因此解决ND 钢换热管腐蚀主要从降低进入中、高温段烟气中的雾滴含量，改善中、高温段内部热媒水运行参数和提高换热管的耐腐蚀性能等方面入手。湿式电除尘器可采取在出口加设除雾器等手段降低雾滴含量，本文针对再热器提出3 种解决方案。

（1）将再热器热媒水流程改为ND 钢→316L→2205；对已腐蚀的再热器ND 钢模块采用喷涂防腐处理，提高其抗腐蚀能力。

鉴于ND 钢翅片腐蚀严重，存在风化、脱落现象，对机组粉尘排放指标存在较大隐患。采用一种再热器防腐处理方案，主要防腐材料为一种聚合物涂层材料。聚合物涂层特点：可在金属底材低表面处理或手工处理达ST2.0 级，附着力可达≥15 MPa；导热系数8.34 W/（M.K），对再热器换热效率影响很小，涂刷前后总传热系数相差＜5%；耐化学介质腐蚀性较好。

（2）将再热器热媒水流程改为ND 钢→316L→2205；在再热器入口加装蒸汽快热段；同时为保证换热器整体使用性能及寿命，将高温段更换为新的ND 钢换热器。

加装蒸汽快速加热段是目前防止烟气再热器腐蚀的主流手段，在烟气再热器前利用高温的辅助蒸汽（蒸汽压力＞0.8 MPa，温度＞300 ℃）快速将烟气中的液滴蒸干，从而对后续换热管起到保护作用。

（3）将再热器热媒水流程改为ND 钢→316L→2205；将再热器中温段和高温段更换为新的2205 不锈钢翅片管换热器，提高换热器耐腐蚀性，。

根据该厂实际运行情况，316L 和ND 钢均有不同程度的腐蚀，而2205 光管段完好，因此可以将腐蚀的换热管更换成2205材料的翅片管，从根本上解决腐蚀问题。

3 种方案均可解决再热器腐蚀问题。其中方案一的初投资最小，工程改造量小；方案三安全性最高，抗腐蚀性能强，但投资较大；方按二费用较方案一高，但再热器入口增加快热段，应用案例较多，效果明显，同时将高温段更换为全新ND 钢，可延长再热器使用寿命，避免已腐蚀的再热器ND 钢段的泄漏。综合考虑改造效果、投资费用、换热器整体使用寿命及安全性，推荐采用方案二。鉴于方案二费用较高，根据资金情况，可先实施方案一。

该厂采用方案一对再热器进行改造，改造后测试结果表明，再热器出口烟温与改造前有约2 ℃的升幅，再热器出口粉尘排放降低，运行至今排放稳定，解决了再热器换热管腐蚀尤其是ND 钢翅片腐蚀导致排放升高问题。

4 结束语

分析MGGH 再热器腐蚀原因，提出解决再热器腐蚀措施，为解决再热器腐蚀提供了参考。由于各机组工况不同，再热器材料选用也不相同，但再热器腐蚀都可以从降低进入中、高温段烟气中的雾滴含量，提高管壁温度，提高换热器材料等方面入手。