GGH堵塞的原因分析及對策

陳仲淵，張國鑫，周海明，蔡慶明

（1.浙江浙能能源技術有限公司，杭州310052；2.浙江浙能樂清發電有限責任公司，浙江溫州323609；3.浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江金華321100）

GGH堵塞的原因分析及對策

陳仲淵1，張國鑫2，周海明1，蔡慶明3

（1.浙江浙能能源技術有限公司，杭州310052；2.浙江浙能樂清發電有限責任公司，浙江溫州323609；3.浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江金華321100）

通過對浙能集團所屬發電廠29套GGH運行情況的分析，發現GGH堵塞的原因主要有脫硫系統設計上存在缺陷、運行指標控制和運行操作不當及煤的硫分高等。通過調整運行參數，加強壓縮空氣的吹掃和高壓水的在線沖洗，提高電除塵和除霧器的效率，進行大通道的改造和新型化學清洗等多方面的處理措施，延緩了GGH結垢和堵塞，提高了脫硫系統的投運率，效果顯著。

GGH；堵塞；延緩；脫硫

FGD（石灰石-石膏濕法脫硫）是一種技術成熟、運行高效的脫硫方法。GGH（煙氣-煙氣換熱器）是濕法脫硫的重要設備，一般采用回轉式，由1個多隔倉的轉子構成。轉子隔倉裝有換熱元件，并帶4個過渡煙道接口（原煙氣和凈煙氣側進、出口）。為減少原煙氣向凈煙氣泄漏，GGH配有密封系統和吹掃系統，在GGH的原煙氣側上部和下部安裝清洗裝置（包括高壓水、低壓水沖洗和壓縮空氣吹灰）。浙能集團所屬發電廠脫硫系統共安裝了29套GGH，普遍存在結垢、堵塞和腐蝕等情況，有必要采取相應對策。

1 GGH運行現狀

1.1 GGH堵塞的影響

從GGH現場檢查來看，由于壓縮空氣自動吹掃和高壓水沖洗行程有偏差，造成中心筒外第3圈與第4圈的結垢特別嚴重。為降低GGH差壓的上升，往往需停用脫硫系統進行高壓水離線沖洗清理。但GGH結垢比較嚴重時，離線高壓水就無法沖洗到換熱元件內部，同時連續高壓水沖洗對GGH換熱元件損傷較大，使元件出現歪曲和變形，還引起了煙道涂鱗剝落等現象。GGH換熱元件腐蝕、堵塞的影響主要體現在：

（1）GGH結垢后，煙氣通流面積減小，阻力增大，差壓上升，增壓風機電流增大，引起喘振或振動，嚴重時發生引風機跳閘。尤其是取消煙氣旁路后，影響了發電機組的整體安全性。

（2）由于GGH結垢后系統阻力增加，風機電流增大導致運行電耗增加。為防止因結垢引起GGH差壓上升，則加大GGH在線或人工高壓水沖洗的頻率。沖洗時因停運脫硫系統，降低了脫硫裝置的投用率，從而會影響脫硫電價的補貼。

（3）GGH堵塞后，為保證機組及脫硫系統安全運行而停運脫硫系統，對GGH進行離線沖洗，SO2減排受影響。

1.2 GGH垢樣分析

GGH的主要隱患是低溫腐蝕和堵塞，電除塵的飛灰和凈煙氣攜帶吸收塔的漿液，在原煙氣的高溫烘烤下，在GGH表面形成難溶性的硫酸鹽和硅酸鹽，長期積累，堵塞GGH換熱元件。

對浙能集團部分發電廠GGH的垢樣進行分析，結果如表1所示。GGH結垢成分主要有SiO2，CaO，Fe2O3，Al2O3，與水泥的成分比較接近，造成GGH換熱元件的結垢清洗困難。GGH結垢成分中SiO2主要來自粉煤灰，CaO和硫酸鹽主要來自吸收塔內的石灰石-石膏漿液。由此可見，粉煤灰和石灰石-石膏漿液一起粘結在GGH換熱片上，造成GGH結垢、堵塞。

2 引起GGH堵塞的原因分析

2.1 設備設計存在的缺陷

（1）除霧器的設計型式和安裝、煙氣流速是影響除霧效率的主要因素。為達到除霧效果，吸收塔流場必須均勻，最高速度不能超出臨界煙氣流速；最低速度要確保能達到所要求的最低除霧效率。但實際上吸收塔直徑設計偏小，內部流場不均勻，導致在吸收塔內的煙氣流速增大，煙氣攜帶的漿液霧滴增加。

（2）吸收塔至GGH未設計安裝水平和垂直過渡煙道，凈煙氣攜帶石膏漿液直接進入GGH換熱器，致使煙氣流場不能均勻分布，GGH局部產生漿液粘結堵塞，繼而形成惡性循環，導致GGH結垢。

（3）吹灰器壓縮空氣吹掃氣源設計壓力低、品質差，吹到煙氣換熱器表面的壓力不到0.5 MPa，吹灰效果較差，使換熱器堵塞越來越嚴重。

另外，GGH換熱元件高度、換熱片間距、換熱元件表面材質、吹灰方式、布置形式、吹灰器數量、吹灰器噴頭吹掃位置、覆蓋范圍、壓縮空氣品質等，都對GGH積灰、結垢有很大影響。

2.2 運行參數控制

（1）電除塵器電流、電壓等參數控制不當，降低了除塵效率，使進入吸收塔的原煙氣灰塵濃度過大。原煙氣的部分灰塵吸附在換熱元件上，特別是GGH的冷端。由于煙塵具有水硬性，隨著時間的推移累積硬化成類似水泥的硅酸鹽，板結而形成結垢。

（2）Cl-來源于脫硫劑、補充水和煤，經過反復循環濃縮后，Cl-濃度升高。若Cl-濃度控制不當，高濃度的Cl-會抑制脫硫劑的溶解，增加脫硫劑的消耗量和煙氣攜帶的石灰石-石膏漿液量。

2.3 運行操控不當

（1）GGH吹掃裝置故障或吹掃、清洗設置不合理，嚴重影響吹掃、清洗效果。主要表現在GGH運行中沒有定期進行吹掃，吹掃的壓力參數低。吹灰步序、步長、停留時間設置不合理，存在未吹到的死角；噴嘴與換熱面的間距過大、噴嘴彎曲，使得能量損失嚴重而達不到吹掃效果；差壓升高時沒有及時采用在線高壓沖洗水沖洗，或由于結垢量太大，沒有沖洗干凈。

表1 GGH硬垢成分分析結果%

（2）除霧器沖洗不到位，引起除霧器堵塞，造成其通流面積大大減少，煙速加快，更易將含有固體的液滴帶到GGH，大大加重GGH的負擔，造成GGH的堵塞。

（3）吸收塔液位控制偏高，運行時氧化空氣的鼓入使液面上產生大量泡沫，液位測量時無法反映液面上虛假的部分。液位過高時泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH，在原煙氣高溫作用下，水分被蒸發，泡沫中攜帶的石灰石－石膏混合物顆粒粘附在換熱片表面，逐漸形成結垢，引起了堵塞。

2.4 其他因素

（1）燃煤硫分越高，原煙氣中SO2及SO3濃度越高，SO3轉變成硫酸蒸汽的濃度也就越高。硫酸蒸汽凝結成硫酸液滴附著在蓄熱板上，飛灰就很容易黏附在受熱面上且難以被吹掃掉，硫酸蒸汽還通過滲透作用使堵灰硬結形成硬垢而難以清除。另外燃煤的發熱量低而灰分高，煙氣中攜帶的飛灰增加，也導致GGH堵灰的速度加快。

（2）吸收塔內漿液pH值較高時，煙氣攜帶的CaCO3含量會較多，與原、凈煙氣中的SO2繼續反應生成結晶石膏而牢固地粘附在GGH換熱元件上引起堵塞。

（3）脫硫系統連續運行時，經除霧器后的煙氣仍含有大量石灰石和石膏漿液混合物顆粒的霧狀液滴。由于煙氣總量大，GGH連續運行時間長，凈煙氣攜帶的石膏漿液總量很大。這些漿液通過GGH時會粘附在換熱元件上，在原煙氣高溫作用下漿液水分蒸發，留下的混合物顆粒在換熱片表面越積越厚從而形成積垢。

3 延緩GGH堵塞的對策

3.1 源頭控制

GGH的堵塞源頭來自于電除塵的飛灰和吸收塔石灰石－石膏混合的漿液，因此，在源頭上要提高電除塵和除霧器的效率，減少進入GGH的飛灰及漿液。

（1）通過提高電除塵器高低壓供電控制裝置的可靠性，應用合理的振打清灰運行方式，加強電除塵的維護，提高電除塵的運行穩定性，降低除塵器出口煙塵。

（2）GGH的結垢很大程度上決定于凈煙氣攜帶漿液的數量和濃度，因此，優化除霧器的沖洗程序，每班（8 h）1～2次沖洗。當除霧器差壓接近高值時，強制沖洗。沖洗時要考慮吸收塔液位，防止漿液溢流。必要時將平板型除霧器改為屋脊型，或增加1層除霧器。在脫硫系統停運時，要加強對除霧器的檢查與清理。

3.2 運行過程控制

運行過程中運行參數的控制，直接影響GGH的堵塞狀況。運行中通過控制FGD系統運行參數及壓縮空氣吹掃、在線高壓水沖洗等措施，可以延緩GGH的結垢速率。

（1）吸收塔漿液pH值是濕法脫硫系統反應工藝控制核心，漿液pH值高加上漿液的密度大，容易在除霧器和GGH上結垢。因此，要及時分析石灰石漿液和石膏質量，掌握CaSO4·2H2O，CaCO3，CaSO3·1/2H2O及石膏的含水率等指標，通過數據分析，指導運行人員調節脫硫運行參數保持在最佳狀態。

（2）重視壓縮空氣吹掃或者蒸汽吹掃，根據設備實際和煤種決定每天吹掃次數，壓力為0．6～0．8 MPa（吹灰器接口處）。壓縮空氣的品質必須是壓力等級高、攜帶水分少（冷干機除水）。采用蒸汽吹掃，蒸汽壓力不高于0．8 MPa；蒸汽品質為過熱蒸汽，溫度為300℃，約90～100℃的過熱度，保證蒸汽管道中疏水充分，無水殘留。

（3）原則上在GGH總壓差值之和超過初始投運值1．5倍時（例如：總壓差初始投運值為600 Pa，運行中總壓差達900 Pa）采用高壓水沖洗。水壓約15～20 MPa（不超過40 MPa），在機組低負荷時段進行。高壓水沖洗后必須投運壓縮空氣或者蒸汽吹掃，以保持元件表面干燥，降低腐蝕和再次堵塞的風險。

（4）控制Cl－濃度在15 000 mg/L以下。氯化物能抑制脫硫劑的溶解，引起石膏中CaCO3含量超標，石膏脫水困難，導致成品石膏含水量增大。同時，脫硫漿液中F－也應控制在50 mg/L以下，因為氟化鈣是硬化劑，對CaCO3有較強的固化作用，含較高氟化物的漿液攜帶至GGH表面，使結垢變得堅硬。

3.3 GGH檢修對策

雖然從源頭和運行過程中采取多項對策，減少了電除塵飛灰和吸收塔石灰石－石膏漿液的攜帶，但由于煙氣量很大，又長時間運行，煙氣中飛灰及石灰石-石膏漿液的含量還是比較大，并滲透到GGH內部，不容易沖洗。因此，必須在機組檢修中也采取相應的措施。

早期投運3萬h以上的GGH換熱元件，腐蝕和堵塞已經非常嚴重，在技改中更換大通道換熱元件，對延緩GGH結垢會起到很好的效果。但設計時就要考慮冬季低負荷狀態下的排煙溫度最好要達到80℃以上。如某發電廠1號機組冬季低負荷的排煙溫度曾低至65℃，就會產生低溫腐蝕的情況。

當GGH換熱原件內部結垢比較嚴重時，由于離線高壓水不易沖洗到換熱元件內部，不能有效去除GGH換熱原件內部結垢。而且隨著離線沖洗次數增加，沖洗效果越來越差，此時，應采用新型化學劑清洗。

新型化學清洗劑對GGH結垢有較強清洗能力，采用環保型中性化學清洗劑可以直接在GGH表面進行噴淋，清洗效果好、清洗周期短、對設備無腐蝕、對周圍環境無影響。安裝GGH新型化學清洗自動噴淋裝置，將環保型中性化學清洗劑均勻地噴淋到GGH表面，使藥劑滲透到GGH硬垢內，并貫穿于換熱元件上下，將GGH硬垢溶解和剝離，不損傷搪瓷換熱元件，然后用在線高壓水容易沖洗干凈。清洗后的換熱元件顯出搪瓷片的本色，去垢率達到95%以上。

3.4 應用成效

某發電廠3號機組為660 MW超超臨界發電機組，在C級檢修中采用GGH新型化學劑清洗，運行過程中調節好脫硫運行參數，改為每月3次在線高壓水沖洗，提高了壓縮空氣的壓力并加強吹掃，除霧器沖洗每班2次，Cl-濃度控制在15 000 mg/L以下。采取以上措施后有效延緩了GGH的堵塞，取得了明顯的效果（見圖1、圖2）。2011年脫硫投運率從97.64%提高到99.21%，GGH的差壓平均下降195 Pa，增壓風機電流平均下降37 A，創造的經濟效益達100萬以上。

4 結語

采取文中介紹的對策：從源頭控制入手，減少進入GGH的電除塵飛灰和經除霧器后的石灰石-石膏漿液；在控制好脫硫運行參數的基礎上，進行壓縮空氣吹掃和在線高壓水沖洗；采用新型化學清洗清除了長期積累在GGH內部的硬垢等，大大延緩了GGH的堵塞。浙能集團發電廠應用表明，GGH差壓保持良好的狀態，脫硫系統運行穩定，提高了脫硫投運率，減少了SO2排放，取得了較大的社會經濟效益。

圖1 采取延緩GGH堵塞措施前后增壓風機電流對比

圖2 采取延緩GGH堵塞措施前后脫硫系統單側差壓對比

[1]葉青，張國鑫，沈軍，等.濕法脫硫吸收塔漿液pH值異常情況處理[J].電力環境保護，2008，24（5）:40-42.

[2]王偉，顧建軍.脫硫系統GGH換熱元件化學清洗應用[J].浙江電力，2011，30（6）:41-45.

[3]吳順根.濕法脫硫GGH結垢原因分析與對策[J].浙江電力，2010，29（5）:49-51.

（本文編輯：陸瑩）

Cause Analysis and Countermeasures against Clogging of GGH

CHEN Zhong-yuan1，ZHANG Guo-xin2，ZHOU Hai-ming1，CAI Qin-ming3
（1.Zhejiang Zheneng Technology Co.，Ltd，Hangzhou 310052，China；2.Zhejiang Zheneng Yueqing Electric Power Generation Co.，Ltd，Wenzhou Zhejiang 323609，China；3.Zhejiang Zheneng Lanxi Electric Power Generation Co.，Ltd，Jinhua Zhejiang 321100，China）

By operation analysis of twenty nine sets of GGH in power plants affiliated with Zhejiang Energy Group，it is found that clogging of GGH is caused by defects in design of desulphurization system，inappropriate operating index control and operation of running as well as high sulfur content in coal.By adjustment of operating parameters，purging of compressed air and on-line washing of high-pressure water，efficiency improvement of electrodedust and demister，transformation of large path and new chemical cleaning，fouling and clogging of GGH is mitigated，operation ratio of desulphurization system is enhanced and the significant effectiveness is achieved.

GGH；clogging；mitigation；FGD

X701.3

：B

：1007-1881（2013）01-0040-04

2012-05-03

陳仲淵（1971-），男，浙江寧波人，工程師，長期從事發電廠熱機專業及脫硫、脫硝等管理及研究工作。