管式GGH煙氣冷卻器防磨消漏整治對策

浙江浙能蘭溪發電有限責任公司 琚 敏 包文東

燃煤機組超低排放技術大幅度削減了NOX、煙塵、SO2等主要污染物的排放，達到燃氣輪機組的排放標準。其主要技術路線包括脫硝系統新增一層催化劑，脫硫系統吸收塔本體、漿液循環系統改造和回轉式GGH 拆除，新增濕式靜電除塵器和低低溫電除塵系統，增設管式GGH系統等。

某發電公司擁有4×660MW 超臨界燃煤發電機組，自2015年開始實施超低排放改造，4號機組為首臺改造機組，于2015年7月加裝投用管式GGH 系統（系統圖見圖1），由煙氣冷卻器、煙氣加熱器及其輔助系統組成。

管式GGH 系統是通過煙氣冷卻器將電除塵器入口煙溫由130℃～150℃降低至90℃左右，大幅提高電除塵器除塵效率并高效捕集SO3，同時通過煙氣加熱器將煙囪入口的凈煙氣溫度由50℃左右提高至80℃以上，以消除“石膏雨”和“冒白煙”等現象。如圖1所示煙氣冷卻器布置在鍋爐空氣預熱器和電除塵器之間的煙道上，每臺機組布置4臺煙氣冷卻器，分別命名為A1、A2、B1、B2煙氣冷卻器。

圖1 管式GGH 系統圖（綠線框內范圍）

1 背景情況

該公司4號機組超低排放改造后投運3年，管式GGH 煙氣冷卻器系統出現熱煤水漏水導致的補水周期短的問題。2018年2月，檢查發現4號機組煙氣冷卻器煙氣進口端第1列換熱管磨穿，引起漏水。2020年9月4號機組檢修停機前，熱媒水補水周期約3小時，其他3臺機組熱媒水補水周期最短為358小時。

煙氣冷卻器漏水會造成煙塵沾水積灰結塊，進而堵塞煙氣冷卻器煙氣通道，增加煙道阻力，降低換熱效果，堵塞嚴重時甚至會影響整個煙氣系統的正常運行。同時，煙氣與泄漏的水汽接觸后，會降低煙氣露點溫度，導致煙氣中的H2SO4凝結腐蝕換熱管，換熱管腐蝕爛穿后產生新漏點，形成惡性循環，進一步惡化了煙氣冷卻器漏水的不利影響。

2 原因分析

查閱煙氣冷卻器平面布置圖紙，如圖2所示，空預器至煙氣冷卻器之間的煙道呈“Y”型布置，煙道轉角（圖2中B 點位置）未設計弧型導流板，不符合DL/T 5121《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》4.1.7“‘Z’形和空間彎頭的兩彎頭內側之間的距離宜按表4.1.7所列數值采用，當不能滿足上述要求時，宜設置導流板或導向葉片”，該標準具體內容如圖3所示。根據技術規程要求計算，不設導流板時，“Y”型煙道兩彎頭之間的距離值L 應大于12.6m，現場“Y”型煙道兩彎頭之間的距離值L 只有2m，不滿足技術規程要求。

圖2 煙氣冷卻器平面布置圖

煙氣冷卻器布置在電除塵前之前，其流通煙氣未經過除塵處理，飛灰濃度高，經煙氣冷卻器進口煙道轉角部位后，煙氣流場不均，并經直板導向板（圖2中C 點位置）阻擋后，煙氣中的飛灰集中匯聚，飛灰濃度進一步升高，并順著直板導向板方向沖刷煙氣冷卻器迎風面第1列換熱管，導致該排換熱管磨損嚴重。

因此，換熱管被煙氣中的飛灰磨損減薄，直至磨穿，是造成4號機組煙氣冷卻器漏水的直接原因。煙氣導流板設計不合理，轉角處未按技術規范要求設置弧型導流板引起煙氣旋流，同時煙氣冷卻器入口安裝了不合適的直板煙氣導向板，造成飛灰集中，是造成4號機組煙氣冷卻器漏水的間接原因。又因4號機組主變出線方式與其他三臺機組不同，調停檢修機會少，漏水后無法及時處理，漏水區域煙氣冷卻器在潮濕狀態下長時間運行，積灰遇水汽結塊后堵塞煙氣冷卻器通道，難以清理，造成4號機組煙氣冷卻器磨損和腐蝕更加嚴重。

3 治理對策

結合分析得到的直接原因和間接原因，制定煙氣冷卻器換熱管防磨和消漏的主要對策如下。

對策一：煙氣冷卻器入口煙道轉角處加裝弧形導流板，并取消原直板導向板。

在空預器與煙氣冷卻器之間“Y”型煙道轉角處設計加裝弧形導流板，消除煙氣流場不均和煙氣旋流，防止換熱管煙氣局部飛灰磨損。弧形導流板的布置如圖3所示。

圖3 煙道導流板布置圖

對策二：煙氣冷卻器入口煙道加裝均流格柵。

在加裝的弧形導流板與煙氣冷卻器之間（圖1中A 點處）加裝均流格柵，進一步消除因煙氣流場不均和煙氣旋流造成飛灰濃度不均引起的局部磨損。

對策三：加裝防磨瓦和防磨假管。

在煙氣入口高溫段煙氣冷卻器第1列局部飛灰磨損嚴重區域加裝防磨瓦，并在第1列換熱管前面加裝不通熱媒水的防磨假管，規格大小同煙氣冷卻器換熱管。

對策四：采取將換熱管旁路改接方法消除漏水點。

將煙氣冷卻器沿煙氣流通方向磨損嚴重的第1列、第2列換熱管進行旁路改接至第3列或第5列，并對旁路后原換熱管封堵，減少已磨損減薄的換熱管進一步漏水帶來的風險。換熱管旁路改接示意圖如圖4所示。

圖4 煙氣冷卻器換熱管旁路改接示意圖

對策五：優化煙氣冷卻器吹灰運行方式，提高吹灰器維護水平。

根據煙氣冷卻器積灰和差壓情況優化蒸汽吹灰器運行方式，減少蒸汽吹灰器使用頻率，降低換熱管被蒸汽吹損漏水風險。蒸汽吹灰器在使用時保證一定的過熱度，避免蒸汽中帶水吹損換熱管，同時加強吹灰器設備管理，做好日常中的設備維護、檢修等工作。

此外，結合機組調停機會，還需要對煙氣冷卻器開展防磨消漏檢查，防微杜漸，及時消除造成煙氣冷卻器漏水的各類設備隱患。

4 實施情況及成效

4.1 實施情況

2020年9月～11月，該公司4號機組檢修期間，采用高壓水槍清理了煙氣冷卻器內部板結的積灰，并根據防磨消漏對策完成了以下實施措施：

在煙氣冷卻器入口煙道轉角處加裝弧形導流板，共26塊重約16噸，并割除了煙氣冷卻器入口直板導向板。

在煙氣冷卻器入口煙道加裝了均流格柵，采用2層規格為G253/30/100的鋼格柵板，前后“十”字交叉布置，大致形成30mm×30mm 的均流孔。

加裝了防磨瓦和防磨假管，防磨假管為外徑38mm、壁厚4mm 的碳鋼管。

對漏水或磨損嚴重的換熱管進行旁路改接，將沿煙氣流通方向第1列磨損嚴重或漏水的換熱管旁路改接至第5列管，封堵旁路后的原第2～4列管，共改接72根管。

優化了煙氣冷卻器吹灰頻率,通過摸索目前將煙氣冷卻器吹灰器吹灰頻率由原來的每天三次（每班一次）調整為每天一次。

4.2 成效

4號機組煙氣冷卻器檢修處理并完成防磨消漏對策后，基本解決了煙氣冷卻器換熱管飛灰磨損和漏水問題。目前4號機組熱媒水補水周期由對策實施前的約3小時改善到200小時左右，補水周期已明顯延長。

加裝弧形導流板和均流格柵、取消原直板導向板等措施已在該公司1號、2號、3號機組煙氣冷卻器推廣實施，也取得了較好的效果。1號、2號、3號機組煙氣冷卻器改造后，尚未發生煙氣冷卻器因飛灰磨損原因造成漏水，熱媒水補水周期都超過了720小時。

5 結語

4號機組是該公司2015年首臺實施超低排放改造的機組，煙氣冷卻器運行時間較長，沿煙氣流通方向前幾列換熱管普遍磨損嚴重。管式GGH 系統范圍比較大，平時運行發生少量熱媒水漏水時，難以排查并確認漏水得具體位置。同時煙氣冷卻器內部漏水無法即時隔離處理，只能待機組停機時才能進入內部進行處理。

通過在機組檢修期間實施加裝弧形導流板和均流格柵、取消原直板導向板等防磨消漏整治對策，基本消除了管式GGH 煙氣冷卻器漏水現象，延長了管式GGH 熱媒水的補水周期。

除采取防磨消漏措施避免換熱管飛灰磨損引起漏水外，還需將煙氣冷卻器防磨消漏檢查列為常態化的隱患排查內容，在機組調停期間安排，及早檢查發現和處理磨損泄漏部位。