石灰石-石膏濕法脫硫系統GGH堵塞的防治措施

辛海偵，王鵬程，劉軍峰

1.河南百川暢銀實業有限公司，河南鄭州 450008

2.鄭州裕中能源有限責任公司，河南新密 452375

0 引言

世界各國的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統中都不同程度的受到GGH差壓高而引發的一系列問題的困擾，主要是GGH換熱元件堵塞造成GGH差壓高，這已經成為影響FGD系統長期穩定運行的瓶頸之一，在當今環保問題特別突出的時代，解決GGH差壓高成了火力發電行業必須解決的問題之一。

我國從2004年1月1日開始實施《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）。該標準對火電廠鍋爐煙塵、二氧化硫及氮氧化物最高允許排放濃度和排放速率規定了更嚴格、更科學合理的排放控制要求。

目前，火電廠采用的FGD工藝基本上是石灰石-石膏濕法脫硫系統。其主要優點是脫硫效率高，可達95%以上，綜合利用效果好，副產品為可用作建材的石膏，然而工藝系統中裝設的GGH（煙氣換熱器）運行中經常發生結垢、堵塞現象，影響FGD裝置的正常運行，成為困擾脫硫系統正常運行的固疾。

1 GGH工作原理

煙氣再加熱可以將濕法煙氣脫硫系統的排煙溫度從50℃升高到80℃左右，從而提高煙氣從煙囪排放時的抬升高度。對于2×300MW機組合用一個煙囪，煙囪高度為210m，在環境濕度未飽和的條件下，安裝和不安裝GGH的煙氣抬升高度分別為524m和274m，有明顯的差異。

因此安裝GGH有利于將污染物抬升更高的高度，以利于其擴散而減輕FGD對環境的污染。

2 GGH堵塞原因分析

1）由于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統要求反應池入口煙氣溫度要盡量低于80℃，一般鍋爐的排煙溫度都在100℃～130℃左右，當原煙氣經過GGH時，煙氣由130℃左右降低到80℃時，會在GGH的熱側產生較多的濃酸液。

這些酸液不但對GGH的換熱元件和殼體有很強的腐蝕作用，而且會粘附煙氣中未除盡的飛灰，而飛灰中含有CaO，遇水發生放熱反應，生成Ca（OH）2，Ca（OH）2與液滴2HF反應生成CaF2+2H2O,其中CaF2在水泥中正是用于增加黏度的增黏劑。

此外，經過除霧器的液滴在換熱片上蒸發之后，會形成固體的結垢物。上述這些結垢物會堵塞換熱元件的通道，加劇GGH差壓升高；

2）煙氣流速的異常加快將嚴重影響GGH的運行。因煙氣攜帶漿液液滴的能力將隨煙氣流速加快而增強，而這必然加重GGH的堵塞。

系統通道的堵塞尤其是除霧器的堵塞將直接造成煙氣流速加快，煙氣將夾帶大量漿液液滴進入GGH換熱面，加速GGH堵塞；

3）運行中系統液氣比的異常增大將增加煙氣中漿液液滴的含量，顯然這也將加重GGH的堵塞；

4）反應池漿液密度過高也將嚴重影響GGH的正常運行。這是由于系統本身的特性造成的，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統中的主要化學反應如下：

由以上反應看出系統中要產生一定數量的軟垢CaSO3·1/2H2O(亞硫酸鈣)，這種成分在反應池設計密度（一般為10～20wt%）之內只是在設備內表面形成軟垢，沖洗或吹掃及時即可清除。

一旦反應池密度高于設定值，將在系統各處設備內壁產生硬度非常高的結晶體，形成硬垢，一般常規的沖洗或吹掃方式很難清除，CaSO3·1/2H2O(亞硫酸鈣)經過GGH冷熱交換后水分蒸發，結垢更加嚴重，只能將系統停止，人工清理，大大降低了系統的可用率；

5）運行中反應池液位過高，鼓入氧化空氣的阻力就會上升，吸收塔正常運行期間，在吸收塔液面上有泡沫產生，液位測量反應不準，從而造成泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH。

原煙氣穿過GGH時，泡沫在原煙氣高溫作用下，水分被蒸發，泡沫中攜帶的石灰石和石膏混合物顆粒粘附在換熱片表面。在此過程中，原煙氣中的灰塵首先被吸附在泡沫上，隨著泡沫水分的蒸發進而粘附在換熱片表面，造成結垢加劇；

6）人為造成不利因素，漿液循環泵啟停不合理，除霧器和GGH的沖洗和吹掃執行不力，導致除霧器和GGH不能得到正常維護而堵塞加劇；

7）燃煤SO2含量不達標，引起系統反應機理惡化，使系統不能在正常工況下運行，也是導致GGH堵塞的因素之一。

新裝的GGH換熱面圖片

GGH堵塞后的照片

3 防治GGH堵塞的措施

1）嚴格煙氣除塵。首先選擇合適高效的除塵器是關鍵，除塵器選好后，就是運行和維護要嚴格要求，盡最大努力使其保持良好的工作狀態，保證除塵效率達到設計要求，把粉塵含量盡可能地控制在脫硫系統的設計值以內；

2）嚴格控制系統煙氣流速。設計時就要考慮煙氣流速，使其滿足系統要求。運行中，嚴格執行設備的沖洗和吹掃制度，保持系統通道暢通無阻；

3）運行中液氣比以滿足脫硫效率和吸收塔PH值為準，盡可能保持低一點，以減輕煙氣中液滴的焓值。對此，除霧器的合理有效沖洗也尤為重要；

4）運行過程中應嚴格控制漿液濃度在10%～15%范圍內，防止漿液過飽和；

5）吸收塔經驗pH值最好控制在5.4±0.5范圍內，防止漿液反應環境惡化；

6）制定一套合理有效考核制定，控制人為不利因素的發生。比如設備的啟停要合理、設備的沖洗或吹掃時間根據負荷、液位、差壓等因素，記錄、分析GGH運行數據，掌握GGH結垢規律，摸索出合適的時間和投入沖洗和吹掃的量，確定經濟合理的吹掃周期和吹掃時間，通過掌握的運行資料，修編適合本廠情況的GGH運行規程，嚴格執行獎罰考核制度；

7）必要時要改變GGH的吹灰方式和吹灰方法。近來某300MW火力發電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統中，GGH吹灰器采用超聲波和壓縮空氣兩種吹灰介質交替吹掃，效果明顯，值得我們借鑒；

8）燃煤的SO2含量要控制在脫硫系統的要求范圍以內，保證反應池漿液性質不發生急劇變化，以免影響正常的反應機理，產生更多不利因素，導致GGH堵塞。

4 結論

解決GGH堵塞問題，可以避免因壓差高引起的脫硫系統非正常停運，如按一年內非正常停運4次來計算，則可節省由于停機清洗產生的費用150萬元左右。同時還可有效降低煙道阻力，預計每年可節約廠用電率0.1%，按單臺300MW火力發電機組年發電量16億千瓦時計算，每年可省電160萬千瓦時，平均電價按每千瓦時0.39元計算，則每年可節約電費60萬元，并且可以避免由此產生的環保問題。

關于脫硫系統堵塞的情況是多種多樣的，有水質、脫硫劑、漿液品質等等原因。

但系統嚴重堵塞并導致無法繼續運行的主要原因就是煙氣帶漿，要避免煙氣帶漿造成GGH堵塞必須從運行調整、設備檢修與維護、燃煤品質等多方面進行嚴格控制，才能保證系統長周期安全穩定經濟運行。

[1]鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）.

[2]郝海玲，張瑞生，李明舉.我國燃煤電廠脫硫技術應用現狀及展望[J].電力環境保護，2006.

[3]李海珠，郭永春.我國燃煤硫污染控制技術現狀綜述[J].能源環境保護，2005.

[4]王久亮，王久明.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝[J].河北化工，2006.

[5]閻維平，劉忠，王春波，紀立國.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制[M].1版.北京：中國電力出版社，2002.

[6]曾庭華，楊華，馬斌，王力.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化[M].中國電力出版，2004.