脫硫系統煙氣換熱器清洗劑及其應用*

蘆洪濤，謝愛軍，尤國彪

（1.沈陽市石油化工研究院，遼寧沈陽110036；2.上海立昌環境工程有限公司，上海200135）

脫硫系統煙氣換熱器清洗劑及其應用*

蘆洪濤1，謝愛軍2，尤國彪2

（1.沈陽市石油化工研究院，遼寧沈陽110036；2.上海立昌環境工程有限公司，上海200135）

大型火力發電機組脫硫系統的煙氣換熱器（gas-gas heater，GGH）容易積垢堵塞,嚴重影響鍋爐的安全運行,必須對其進行清洗除垢。通過對GGH積垢成分的分析，采用鰲合劑、膨化劑、有機酸復配，制備出溶垢快速、對GGH元件及其配件無腐蝕的中性清洗劑CHT-2012，并介紹了清洗火電廠脫硫系統GGH中性清洗劑CHT-2012的清洗原理、清垢方法,清洗后GGH運行差壓分別為原煙氣459 Pa，凈煙氣364 Pa，同比下降65%和70%，應用效果良好。

濕法煙氣脫硫系統；GGH；清洗劑；清洗工藝

目前，在我國，濕式石灰石/石膏濕法脫硫工藝約占電廠裝機容量的85%，而大部分脫硫裝置選擇了回轉再生式氣-氣換熱器，即煙氣換熱器（gas-gas heater,GGH）[1]。回轉再生式原煙氣/凈煙氣換熱器（GGH）是除吸收塔（含內件）外的高耗資設備。其作用是原煙氣通過緩慢旋轉的轉子一側，凈煙氣通過其另一側，換熱元件繞垂直軸旋轉時輪流通過熱的原煙氣和冷的凈煙氣。原煙氣通過換熱元件時，將其部分熱量傳給換熱元件蓄熱；在換熱元件轉到凈煙氣側時，其釋放熱量至逆流通過的凈煙氣（經洗滌脫硫后的濕煙氣），使其在進入煙囪排放前升溫至80℃以上，從而減小凈煙氣中的水蒸氣、SO2、SO3在低溫條件產生冷凝酸，以改善脫硫后的煙道和煙囪的腐蝕狀況，并使煙氣浮力增加[2]。在脫硫系統GGH運行過程中，即便采用在線吹灰裝置，長期運行后絕大多數電廠都存在GGH積垢堵塞、換熱效率變差、運行壓差增大的問題，既影響了系統的尾氣處理效果，又增加了增壓風機電能的消耗甚至是鍋爐的安全運行，隨著運行時間的推移，GGH中的固體沉積物越積越多，使得GGH壓差大大高于設計值，不能正常運轉。

上海某電廠1號機組，于1998年安裝了濕式石灰石-濕法煙氣脫硫裝置，脫硫系統的GGH原煙氣側設計煙氣阻力418 Pa，凈煙氣側設計煙氣阻力382 Pa。投入運行以來，煙氣阻力不斷上升，原煙氣達到1 430 Pa，凈煙氣達到1 300 Pa，運行中吹灰器高壓水沖洗已經不能降低差壓，需要停機進行除垢。傳統的除垢方法是拆卸搪瓷元件進行物理清洗，停機時間長，會對搪瓷元件造成物理損壞、除垢不徹底。針對這一問題，開發了高效中性清洗劑。

1 清洗劑配制

1.1 垢樣成分

由表1可知垢樣主要成分是硫酸鈣和硅酸鹽。

表1垢樣成分分析Table 1Composition analysis of the scale

GGH系統結垢的主要成分是硫酸鈣和硅酸鹽及氧化鋁及氧化鐵，其中以硫酸鈣和硅酸鹽垢最難除去，不同的電廠，二者的所占比例稍有不同，為全面了解脫硫系統的GGH結垢化學成分，判斷CHT-2012中性清洗劑的適應性,確保清洗效果，對上海某電廠進行了GGH結垢情況檢查，取樣進行成分分析。外觀檢查該結垢，垢質堅硬，附著牢固，呈灰黃色。

用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-AES）進行垢樣的元素分析[3]，得到垢樣的基本組成成分，分析數據見表1。

1.2 清洗原理

對于硅酸鹽和硫酸鹽這種復合難溶垢物,傳統的鍋爐清洗方法一般采用堿煮轉型（酸洗）溶解法[4]，但在脫硫系統的GGH中不具備這種清洗條件。利用清洗劑在水溶液中離解成具有螯合性的陰離子，快速潤濕硬垢，螯合性陰離子對鈣、鎂等二價金屬離子及Ca2+和Mg2+的無機鹽有很好的螯合作用[5]。在螯合反應的作用下,使垢的致密結構變得松散[6]。配合膨化劑，使得堅硬的垢轉化為松散的粘泥狀物質，再進行水沖洗，達到除垢目的。

1.3 清洗劑的配制清洗劑的開發主要考慮以下兩方面的因素：（1）安全性。清洗劑呈中性，對系統中搪瓷和不銹鋼等設備應無腐蝕。

（2）保證較短的時間能夠有效的除垢。為此，進行了大量的溶垢試驗，確定了清洗劑的組分。最終試驗時，對垢物不進行破碎處理，盡量保持原樣，置于清洗劑中浸泡，直至完全溶解。專用清洗劑包括螯合劑、滲透劑、緩蝕劑、膨化劑4部分組成。

以羥基乙酸、EDTA四鈉、碳酸氫鈉、膨化劑DP及水混合制備成中性清洗劑CHT-2012，具體組成見表2。

表2清洗劑組成Table 2Composition of cleaning agent

為驗證CHT-2012中性清洗劑的清洗效果，對CHT-2012中性清洗劑進行了溶垢試驗。溶垢試驗在實驗室中進行。試驗時,用CHT-2012中性清洗劑在試驗容器中浸泡GGH積垢樣品,浸泡4 h后觀察,膨化效果明顯，堅硬積垢變為稀泥狀。溶垢效果如圖1所示。

2 清洗工藝

2.1 清洗工藝流程

利用臨時加裝的清洗箱配制清洗藥品。常溫下，通過輸送水泵、清洗管道，把清洗劑從GGH檢修人孔門引入，利用自制的噴淋裝置對GGH換熱元件進行噴淋清洗。清洗液通過自制的集水回收裝置進行收集后，通過回收水泵輸送到清洗箱中，實現循環清洗。清洗期間定期補充清洗劑。當結垢變為松軟狀粘泥時，化學清洗過程結束。清洗廢液匯集到集水池,排到電廠廢水處理中心。廢液排空后,利用電廠脫硫系統的吹灰器對GGH換熱元件進行高壓水沖洗。

GGH清洗工藝流程：配管→化學清洗→高壓水沖洗（30 MPa以下）。

2.1.1 配管

（1）安裝噴淋器：打開GGH上人孔，在GGH一側沿其半徑位置上方固定安裝噴淋器。

（2）安裝循環配液槽：在GGH下方安放配液槽及循環泵。

（3）安裝回收器：打開GGH底部人孔，在其內部搭腳手架至GGH下人孔，同時鋪板搭建施工平臺并安裝回收器。

（4）用管線聯接循環泵出口至噴淋器、回收器至配液槽，構成循環回路。

2.1.2 化學清洗

（1）操作：將GGH專用清洗劑加入配液槽，啟動循環泵對GGH進行噴淋清洗，同時通過GGH盤車手柄人工緩慢轉動GGH。

（2）清洗時間：以GGH轉4～8圈為宜。

（3）清洗終點：當GGH結垢全部膨脹疏松后，結束化學清洗，前后時間約48 h。

2.1.3 高壓水沖洗

（1）根據GGH結垢嚴重程度，必要時首先采用消防水沖洗。

（2）采用高壓水對GGH上部及下部進行認真細致沖洗。

2.2 清洗效果

2009年12 月23 —26 日,對上海石化電廠1號機組脫硫系統GGH實施了化學清洗，清洗過程安全順利。

檢查結果（滿負荷時）如下：

（1）清洗后的GGH運行差壓分別為原煙氣459 Pa，凈煙氣364 Pa同比下降65%和70%；

（2）清洗后GGH進（出）口煙溫為123（86）℃，設計值分別為126（≥85）℃，未降低GGH換熱效率；

（3）GGH上表面搪瓷基本見藍色，搪瓷層沒有損壞，如圖2所示。

3 結論

CHT-2012中性清洗劑對脫硫GGH上硅酸鹽和硫酸鹽復合積垢的清洗效果良好，對設備無腐蝕。通過循環噴淋在使全部積垢軟化成泥狀，除垢速度快。清洗后廢液pH值呈中性，無需中和處理。該中性清洗劑可以代替常規的機械除垢法和酸性清洗劑，應用于GGH元件的清洗。清洗后,該電廠脫硫裝置的GGH運行壓差明顯降低,達到設計范圍，運轉正常。

[1]曾庭華.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制手冊[M].北京：化學工業出版社，2001.

[3]Kim，K.，S.Yang，et al.Studies on the analyses for the scale of FGD process[J].Korean Journal of Chemical Engineering，2002，19（1）：46-51.

[4]劉揚清.淺談中性除垢劑在消除難溶性水垢中的應用[J].中國高新技術企業，2009（22）：2.

[5]石步乾，黃青松，馮興武，等.清除硫酸鹽垢的有機溶垢劑研究[J].精細石油化工進展，2004（5）：27-30；34.

[6]崔勛章，韓祺召，崔軍偉.鍋爐硫酸鹽垢的化學清洗[J].清洗世界，2005，21：18-20.

Cleaning Agent for Gas-Gas Heater of the Desulfurization System and Its Application

LU Hong-tao1，XIE Ai-jun2，YOU Guo-biao2
（1.Shenyang Research Institute of Petrochemical Technology，Liaoning Shenyang 110036，China；2.Shanghai Lichang Environmental Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200135，China）

The gas-gas heater（GGH）in the desulphurization system of large thermal power plant is susceptible to scale and blockage，which gravely impacts safe operation of boiler.By analyzing the scale composition of GGH，the cleaning agent CHT-2012 that can dissolve scale fast and not corrode elements and parts of the GGH was prepared from chelating agent，expanding agent，organic acid and corrosion inhibitor.The cleaning principle and descaling means of CHT-2012 neutral cleaning agent specially used for the GGH in the desulphurization system of thermal power plant were introduced.Differential pressures of original flue gas and purified flue gas after cleaning GGH were 459 and 364 Pa respectively，decreased by 65%and 70%.

Wet flue gas desulfurization system（FGD）；Gas-gas heater（GGH）；Cleaning agent；Cleaning process

TQ649

A

1671-0460（2010）02-0186-04

2010-03-21

蘆洪濤（1977-），男，工程師，遼寧沈陽人，2000年畢業于遼寧大學應用化學專業，目前主要從事工業循環水處理劑及工業清洗劑的研發。E-mail:chemistry.lht@gmail.com。