脫硫系統GGH換熱元件化學清洗應用

王 偉，顧建軍

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江 寧波 315800）

1 概述

北侖發電廠一、二期5×600 MW機組煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，一爐一塔，鍋爐煙氣從引風機后煙道引出，通過增壓風機升壓，再進入GGH（氣氣換熱器）降溫后進入吸收塔，在吸收塔內脫硫凈化，凈煙氣經除霧器除去水霧后，再經GGH加熱升溫，進入凈煙道從原有煙囪中排入大氣。

GGH是石灰石-石膏濕法脫硫系統的重要設備，主要作用是將脫硫裝置出口凈煙氣溫度加熱到80℃之后再排放，以達到以下目的：減輕甚至避免對下游設備產生酸腐蝕；提高煙囪排放煙氣的抬升高度，加強煙氣擴散，減小主要污染物的落地濃度；解決煙囪冒白煙等問題。

北侖發電廠一、二期脫硫裝置GGH為德國巴克杜爾公司制造的回轉式氣氣換熱器，轉子采用圍帶驅動方式，設兩臺電動驅動裝置（一運一備）。換熱元件采用靜電濕法噴涂搪瓷工藝，大通道L形板型，波形平滑，易于清除表面附著物。GGH吹灰方式為壓縮空氣吹掃和高低壓水沖洗。

自2006年脫硫設施投運開始，GGH就成為整個煙氣脫硫系統（FGD）的故障點之一。其中，GGH換熱元件結垢堵塞造成系統壓降增加，并致使脫硫系統無法正常運行是最為常見和突出的問題。為清洗GGH換熱元件堵垢，傳統的清洗方式是撤出脫硫系統并用高壓清洗設備對換熱元件進行離線清洗，該清洗方式工期較短，一般72 h內完成。但隨著離線高壓水沖洗次數的增多，弊端越來越明顯，主要表現為：

（1）由于GGH結構和清洗工藝的原因，GGH的離線高壓水清洗不完全，造成清洗的頻率越來越高，脫硫系統投運率受到嚴重影響。

（2）GGH換熱元件波紋板受高壓水沖擊后，頂部部分歪曲或破損，表面的搪瓷釉面也隨之破壞，暴露于煙氣的波紋鋼板更易受到腐蝕。

為消除以上弊端，經過對GGH換熱元件其他清洗方式的調研后，決定采用換熱元件化學清洗方式。

2 清洗劑試驗

2.1 垢樣分析

為了明確GGH換熱元件結垢物化學成分，對不同機組的垢樣進行成分分析，分析結果如表1、表2所示。

通過垢樣分析，發現北侖發電廠GGH換熱元件結垢成分主要是硫酸鹽、硅酸鹽和金屬氧化物。針對該廠GGH垢樣中硫酸鹽含量較高的特點，決定采用中性螯合清洗劑進行螯合反應后再用水沖洗的清洗方式。

2.2 清洗劑試驗

在對國內市場上GGH換熱元件清洗劑進行充分調研的基礎上，對6種清洗劑做清洗實驗。將清洗劑按廠家編號為 A1，B1，B2，C1，D1，E1。其中A1，B1，C1，D1為無色或淡黃色液體，無刺激性氣味，pH值為7～8；B2為無色液體，有刺激性氣味，pH值為13～14；E1為紅褐色液體，有類似硫化氫的刺激性氣味，pH值為3～4。

試驗前先制作一個清洗水箱，選取6個垢量相當且出自同機組同一圈的換熱元件吊入水箱中，結垢部分朝下，加入200 kg清洗劑，浸泡24 h后取出，再用工藝水（壓力0.8 MPa）清洗，再重復一次上述步驟，最后比較換熱元件的剩余垢量和結垢分布，按照垢量多少判斷清洗劑效果。現場照片如圖1所示。

通過清洗實驗對比，A1試劑效果最好，因此采用A1清洗劑對3號、5號機組的GGH進行化學清洗。

3 實際應用

3.1 結垢較少機組的化學清洗

3.1.1 清洗流程

3號機組GGH化學清洗前原煙氣側差壓約為550 Pa，進行過1次離線高壓水清洗，機組檢修期間檢查換熱元件，發現結垢主要出現在波紋板上部，結垢高度約50 mm，波紋板下部附著少量積灰，并未堵塞換熱元件，波紋板中部沒有結垢。由于GGH線速度的影響，內外圈結垢量也不同，內三圈結垢量明顯大于外圈。

表1 3號機組GGH換熱元件垢樣分析結果

表2 5號機組GGH換熱元件垢樣分析結果

圖1 清洗劑試驗結果現場照片

3號機組GGH換熱元件化學清洗分兩個步驟進行。

（1）在換熱元件上部布置清洗劑臨時噴淋管，投用7 t清洗劑，噴淋時間為24 h，噴淋泵流量為0.2 m3/min，按計劃每2 h噴淋一次，每次3～5 min，噴淋過程中GGH始終保持運行狀態，噴淋24 h后，再用GGH在線高壓水清洗，清洗壓力11.5 MPa。

（2）手工噴淋清洗。使用4 t清洗劑，噴淋設備為普通洗車泵2臺，GGH保持靜止狀態，重點對第一階段清洗效果不好的換熱面進行噴淋，每日8時至22時進行噴淋，23時至次日8時進行GGH在線高壓水清洗，直至藥劑用完。

3.1.2 清洗效果

3號機組GGH換熱元件化學清洗后，所有換熱元件結垢率小于5%，結垢厚度小于1 mm，通光率達到99%以上，換熱元件干凈，無明顯殘留銹跡、垢跡，清洗無死角，顯出本色，清洗效果較好。機組重新投運后，GGH差壓由原來的550 Pa下降至250 Pa（主機負荷在500 MW時）；增壓風機電流由原來的236 A下降至224 A，清洗效果顯著。

從3號機組GGH換熱元件的化學清洗得出：清洗時應根據垢量分布情況調整清洗劑噴淋量和噴淋時間，避免造成藥劑浪費，同時可采取多次、分階段的噴淋清洗工藝，提高清洗效果。

3.2 結垢較多機組的化學清洗

5號機組GGH化學清洗前原煙氣側差壓約為700 Pa，投運后已進行5次離線高壓水清洗，且清洗頻率越來越高。對換熱元件解體檢查后發現：波紋板上部結垢200 mm，內三圈換熱元件波紋板之間已無空隙。針對GGH內外圈結垢量和結垢厚度不同的情況，認為采用手工噴淋清洗方法能夠最大程度地節約清洗劑用量，保證清洗劑發揮最大的作用。

3.2.1 清洗流程

此次手工噴淋清洗分為兩個階段。

（1）以48 h為1個周期，第一天8時至第二天22時進行藥劑噴淋，第二天23時至第三天8時進行在線高壓水清洗及壓縮空氣吹干。每個周期使用4 t清洗劑，3個周期后轉入第二階段。

（2）針對GGH換熱元件內外圈結垢量不同的情況，對內部3圈進行重點噴淋清洗，清洗仍以48 h為1個周期，共進行2個周期，方式與第一階段相同，每個周期使用1.5 t清洗劑。

3.2.2 清洗效果

吸取了3號機組的清洗經驗后，制定了5號機組GGH換熱元件的化學清洗方案。清洗周期為12 d，共用化學清洗劑15 t。清洗后，除內三圈因為波紋板夾層中結垢較深、藥劑未完全滲透而清洗效果不理想外，其余換熱元件已達到與3號機組同樣的清洗效果。主機負荷在500 MW時，GGH投運后的原煙氣側差壓由700 Pa下降至300 Pa；增壓風機電流由249 A下降至226 A，節能效果明顯。

由于歷次離線高壓水的沖洗，上部波紋板的垢物都沖入波紋板夾層中，導致波紋板結垢較深，有200～300 mm，因此5號機GGH內三圈的換熱元件化學清洗效果不佳。今后GGH換熱元件應盡量避免采用離線高壓水清洗，且在GGH換熱元件結垢不太嚴重的時候就進行化學清洗，清洗費用能降到最低。

4 結論

此次北侖發電廠3號和5號機組GGH換熱元件化學清洗是對換熱元件清洗方式的一次嘗試，在離線高壓水清洗弊端越來越突出的情況下，化學清洗方式應該是GGH結垢的有效處理方法。在保證換熱元件搪瓷面、框架不受腐蝕的前提下，選擇有效的清洗劑和合適的清洗方法能解決GGH堵塞的難題。

（1）選擇手工噴淋清洗的方式，藥劑浪費少，針對性強。3號機組采用噴淋管的清洗情況證明，在線噴淋清洗方式只能使藥劑在換熱元件表面停留，不能深入波紋板夾層，且噴淋壓力小，無法及時將表層溶垢沖洗掉。手工方式進行噴淋清洗恰好能彌補以上不足，清洗人員靈活機動，可根據換熱元件結垢程度選擇清洗劑的噴淋量，洗車泵又具有一定的噴射壓力，能將換熱元件溶垢及時清理，讓溶垢反應持續進行。

（2）選擇中性清洗劑，無毒無害，避免對清洗人員及設備造成傷害。

（3）GGH換熱元件化學清洗需要較長時間，應利用機組檢修機會進行。5號機組脫硫設施自2007年5月投運以來一直未徹底清洗換熱元件，導致GGH內三圈結垢嚴重。針對這種情況，可準備適量的換熱元件備品進行替換，將內三圈換熱元件拆卸出來后浸泡清洗是更為有效的方法。

（4）實踐證明離線高壓水清洗方式并不是成功有效的除垢方法，且GGH換熱元件搪瓷面厚度僅約0.15 mm，離線高壓水和在線高壓水都會對其造成損害，一旦搪瓷面失去，波紋鋼板就直接暴露于煙氣中，換熱元件壽命將大為縮短。

[1] 歐陽榮，李珠，彭衛華.電廠脫硫系統GGH結垢原因分析及解決方案[J].廣西電力，2009（4）∶72-75.

[2] 賀光輝，熊昌利.脫硫系統煙氣換熱器積垢的化學清洗方法[J].廣東電力，2008（11）∶47-49.