湿法脱硫系统GGH堵塞问题判断与相应的处理手段

摘 要：文章介绍了湿法脱硫系统GGH堵塞问题的判断及相应的处理方法，各类GGH清洗手段及适用场合，结合华能太仓电厂在工程实例中的应用，重点对于各类清洗手段中的在线物理清洗进行说明及论证。

关键词：湿法脱硫；GGH；清洗；波型

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）3-0178-03

目前，我国各级政府日益重视环保，各燃煤电厂陆续普及脱硫系统。我国已有石灰石-石膏湿法、旋转喷雾干燥法、常压循环流化床法、海水脱硫法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、电子束法、烟气循环流化床法等十多种工艺的脱硫装置在商业化运行，但主流的脱硫技术仍为石灰石-石膏湿法脱硫技术。

为提高排烟温度，避免低温腐蚀，大部分的湿法脱硫系统种均装设GGH（烟气换热器）。而装设了GGH装置的脱硫系统普遍存在着因GGH堵塞，难以提高脱硫投运率的问题。

1 GGH堵塞原因分析

1.1 堵塞机理

目前国内电厂脱硫系统投运时间平均约在7年左右，其堵塞机理如下。

①吸收塔除雾器除雾效果差，塔内部分石灰石-石膏混合液滴通过除雾器进入GGH净烟气仓室，附于换热元件表面，经回转进入GGH原烟气仓室后又与原烟气中的锅炉飞灰结合形成聚合物，受热蒸发水分后，聚集在换热元件表面结垢。

②GGH运行过程中，在线吹扫的手段对于清除此类结垢的作用不大，导致结垢增多，阻力逐步增大，直至系统无法正常运行。尤其是部分长期积累，离线清洗都无法清除的积垢，导致在线吹扫更加困难。当GGH阻力增大到一定程度时，必须停运设备进行清洗。

1.2 堵塞发生原因

1.2.1 脱硫系统设计不合理

①吸收塔塔径偏小，烟气流速设计值较高，除雾器对于烟气变化适应能力不足。烟气流速设计允许范围为2.5～5 m/s，国内逆流喷淋塔的平均设计值约为3.3 m/s。

②最上层喷淋母管中心线与第一级除雾器端面的距离过近，导致烟气中夹带的、较大的液滴没有了靠重力向下坠落而脱离进入除雾器的空间，烟气流场分布不均的现象也更加严重。

③受场地及经费制约，大部分GGH设计均为冷端在上，若采用冷端在下的设计，则吸收塔出口烟气内携带雾滴还可经过一次受重力作用向下坠落而不进入GGH的机会，从而延缓GGH堵塞的周期。

1.2.2 运行维护不当

①吸收塔除雾器冲洗水系统维护运行情况不佳，发生除雾器堵塞。

②锅炉电除尘系统效率不佳，进入FGD系统含尘量高。

③锅炉运行工况不佳，机组排烟温度高，导致进入FGD系统的烟气量偏大，流速过快；同时过高的排烟温度会加速GGH换热元件表面结垢。

2 各类清洗手段简介

当GGH堵塞发生后，因堵塞造成的系统阻力超出了增压风机能够提供的动力，将导致FGD系统无法稳定运行，此时，必须采用各类GGH清洗手段对堵塞物加以处理。目前国内较为常见的冲洗方式根据其原理主要有物理清洗和化学清洗两大类，根据冲洗措施来分又有在线、离线和拆包清洗多个小类。

2.1 物理清洗

即采用超高压设备（工作压力一般控制在60 MPa以内），以水为工作介质，以动能来破坏垢分的附着力，达到去除堵塞物的目的。采用这一方法有着价格低廉（根据GGH大小不同一般在3～6万元），方法简便快速的优点。但也存在着易破坏换热元件搪瓷涂层，长期采用会导致换热元件寿命降低的缺点。按照具体操作也可细分为离线物理清洗、拆包物理清洗、在线物理清洗。

离线物理清洗：实施最为简便，属于解决堵塞问题最为常见的清洗手段。但对于堵塞较为严重的DU波型换热元件，因其波型特点，压力无法达到定位板的短斜波部分，因而无法取得良好效果。

拆包物理清洗：需将换热元件盒拆开，对换热元件进行逐片清洗，可适用于堵塞严重的换热元件，效果良好。但费用较高，工期长，且如无专用的装盒工具，将导致难以将原有全部蓄热片装盒，进而导致换热效率降低，蓄热片压紧力不足，设备使用寿命降低。

在线物理清洗：实施简便，清洗效果良好，费用少，且无需长时间停运脱硫系统，但与离线物理清洗同样存在着无法处理堵塞较为严重的DU波型换热元件的缺点。因其无需长时间停运脱硫系统的优点，以下章节将详细描述。

2.2 化学清洗

即采用化学药剂喷淋或浸泡等手段，使换热元件表面结垢发生物理或化学结构的变化，视情况辅以物理清洗手段，达到去除积垢的目的。化学清洗一般均可取得优于物理清洗的效果，但所需费用较高。按其机理来分，主要有转化法和疏松法两类。

转化法的机理为，通过酸、碱（加入部分添加剂）交替的方法，将垢分中不溶于或难溶于水的盐转化为溶于水的盐，进而通过水冲洗去除。这种方法取得的清洗效果最好，除垢率可达98%以上，可将换热元件清洁程度恢复到接近初始状况，但所需工期较长，费用高，工作量大。

疏松法的机理为，通过化学药剂对换热元件的喷淋，保持垢分的湿润，让垢分蓬松发泡，使垢分的强度和附着力降低，进而采用物理方式去除垢分，这是一种物理与化学相结合的清洗方式。此方法所需工期相对较少，但由于其清洗手段仍主要为物理手段，因此对于投运时间长、堵塞较为严重DU波型换热元件的垢分无法取得良好效果。

2.3 清洗方式选择规则

通过笔者多年脱硫系统检修经验，总结规则如下：

对于堵塞不是十分严重或堵塞前GGH表面较为清洁（新设备或刚进行过较彻底的清洗），建议采用在线物理清洗，也可采用离线物理清洗或疏松法化学清洗；对于堵塞较为严重或物理清洗已无法取得理想效果的GGH，建议采用浸泡转化法化学清洗，如果时间允许，也可采用拆包转化法化学清洗。（如下图1所示）

3 GGH在线物理清洗

3.1 GGH离线冲洗方式在线化创新的构想

在多次GGH堵塞问题的攻关活动探讨与论证中，我们认识到：提高GGH吹灰器高压水介质的压力对于改善吹扫效果是有效的，但其压力提高范围有限（经与设备制造商豪顿华工程公司讨论的最高压力为25 MPa，否则将会对换热元件的防腐结构造成破坏），对于已经牢固堆积结垢仍无法彻底清除。

我厂多次进行的离线人工物理清洗时的冲洗水压力为60 Mpa左右，这一压力能够清除大部分换热元件表面的结垢，但也会对换热元件表面搪瓷涂层造成一定的破坏。

结合以上两点，我们考虑是否可以自行制作临时吹灰器，将离线清洗设备安装于临时吹灰器上，进行GGH在线超高压（60 MPa）清洗，变离线清洗为在线清洗。

3.2 GGH离线冲洗方式在线化创新的试验与实施

2011年1月26日，因GGH吹灰器故障，GGH4压差迅速提高，虽然故障及时排除，但系统阻力已提高到一个较高水平，导致FGD4难以维持稳定运行。这种情况给予了实施GGH离线冲洗方式在线化创新的试验机会。

具体实施方案如下。

3.2.1 吹灰材料、工具准备

10#槽钢24 m、Φ89×250平托辊8只、超高压冲洗设备1套，手持式吹灰枪2只、8 mm钢板0.3平方、耐酸橡胶若干。

制作的临时吹灰器示意图如下图2所示：

3.2.2 现场安装

按以上示意图组装临时吹灰器。安装位置为GGH净烟气侧上仓室。吹灰方向为顺流方，此仓室内烟气温度最低（约50 ℃左右），压力也比较低（约1.3 kPa左右），且顺流的吹灰方式有利于强化吹扫效果。

临时吹灰器制作完成后，还需制作一块临时人孔门（8 mm钢板），中间开孔，用于枪体进出。开孔处布置耐酸橡胶，用于遮挡及减少烟气及雾滴外泄。

3.2.3 吹扫设置

根据实际位置，确定临时吹灰枪头部喷嘴（即手持式吹灰枪）的实际位置，垂直高度约高于GGH换热元件密封片1 cm左右为宜，两个喷嘴间水平距离应尽量接近，以射流扩散角度可重叠为宜。喷嘴需有效固定，连接软管也应采取可靠固定。

安措：安装喷嘴及临时人孔门时，所用工具必须用绳子系好，一段固定于仓室外，防止工具掉落在GGH内部。

由于安装临时人孔门和吹灰枪头部喷嘴需要打开原有GGH净烟气侧人孔门，故此时需打开FGD旁路挡板门，降低增压风机动叶角度至5 ℃以下，确认此处烟道内为负压后，方可进行工作。

全部部件安装后，进行试运行，在GGH回转至少一周、枪体步进一个循环后，通过目测，确定临时吹灰枪行程，在枪体上做好刻度，并设置前后机械限位。

3.2.4 吹灰操作

①临时吹灰枪吹扫采用先进到GGH最里端，然后步退吹扫。步退采用人工牵引方式，每次步退距离为10 mm。

②0～1 m行程中，吹灰枪每次步退的停留时间为4 min；1～3 m行程中，吹灰枪每次步退的停留时间为6分钟；3～5 m行程中，吹灰枪每次步退的停留时间为8分钟。

③吹扫开始后，原则上GGH需采用低速档运行（0.5 r.p.m）。若排烟温度降低过多，低于78 ℃时，则恢复正常转速运行。

3.2.5 试验效果评估

自清洗以来，FGD4系统阻力逐步减小，增压风机4出口压力逐步降低，机组较高负荷下，系统阻力降低约1.1 kPa，试验初步获得成功。以下采用数据列表1说明：

3.2.6 GGH在线物理清洗的价值及意义

①该方法简便易行，仅需在GGH定期检修时完成临时吹灰器的设置工作即可，实施所需费用低廉，等同于离线物理清洗。

②与其他各种清洗方式相比较，在准备工作充分的前提下，在线物理清洗过程中可不停运FGD系统，为发电企业提高脱硫投运率、减少脱硫扣款、挽回社会形象提供了帮助。

参考文献：

[1] ISBN 978-7-5083-4125-5，湿法烟气脱硫工艺技术全程控制指导手册[S].

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