脫硫GGH傳熱元件腐蝕沖刷分析及防治措施

趙景輝

(秦皇島發電有限責任公司，河北 秦皇島 066003)

1 設備簡介

某發電公司共裝有1期2×215 MW和2期2×320 MW抽汽供熱機組。機組脫硫系統相繼在2007—2009年投入運行，幾年后，發現GGH(煙氣換熱器)傳熱元件堵塞、腐蝕沖刷是困擾脫硫系統穩定運行的重要因素。

目前，該公司GGH在線吹灰采取蒸汽吹灰和高壓水沖洗2種方式同時進行，吹灰效果不太理想。GGH傳熱元件腐蝕沖刷較快，有些使用1年多就需更換。從其他電廠脫硫系統運行情況看，GGH傳熱元件腐蝕沖刷是普遍存在的問題，主要是由蒸汽吹灰帶水造成的。部分電廠將GGH吹灰改為壓縮空氣吹灰，可減輕GGH的腐蝕沖刷。

2 GGH結構及工作原理

回轉式煙氣加熱器由多個單元籃子組成，一個籃子里有多個波形板。波形板材質為低碳鋼，高度一般為500～700 mm，厚度一般約為0.7 mm，表面涂有優質耐熱搪瓷，厚度為0.15 mm。加熱器通過轉子裝載傳熱元件緩慢旋轉，傳熱元件從原煙氣側熱煙氣中吸取熱量，通過轉子將凈煙氣側熱量不斷傳遞給冷煙氣，從而完成熱交換過程。GGH工作原理如圖1所示。

在GGH轉子中，傳熱元件緊密排列在籃子框架內。傳熱元件間具有一定的流通通道，原煙氣和凈煙氣可從通道中通過。由于轉子的轉動，傳熱元件交替經過原煙氣側和凈煙氣側，使得原煙氣的熱量持續不斷地交換給凈煙氣，以達到加熱凈煙氣的目的。

圖1 GGH工作原理

3 GGH傳熱元件存在問題

3.1 1期脫硫系統

2009年10月，1期脫硫系統投入運行，GGH傳熱元件原采用上海鍋爐廠有限公司提供的DNF型傳熱元件。

由于傳熱元件堵灰，GGH壓差增大。自2010年5月起，脫硫系統頻繁停運，采取離線高壓水沖洗和蒸汽吹灰連續吹灰措施后，造成傳熱元件腐蝕沖刷嚴重。

2011年10月，更換了全套GGH傳熱元件，新傳熱元件為上海阿爾斯通敖韓熱能設備有限公司生產的TC-3型傳熱元件。運行僅2個月后，當機組滿負荷時，GGH原煙氣側壓差由0.5 kPa上升至1.0 kPa以上(設計上限為950 Pa)。

此后，每月都需進行3～4次在線水沖洗，每隔3個月需停運脫硫系統，更換水沖洗槍嘴，以確保水沖洗效果。另外，由于連續蒸汽吹灰，造成GGH傳熱元件損壞嚴重；同時由于GGH壓差增大，致使脫硫系統的2臺增壓風機運行工況點處于風機失速線邊緣，造成增壓風機頻繁失速，給機組的安全穩定運行帶來極大風險，已不能滿足機組正常運行要求。

圖2為1期GGH冷端傳熱元件腐蝕沖刷情況。

圖2 1期GGH傳熱元件腐蝕沖刷情況

3.2 2期脫硫系統

2008年10月，2期3號爐脫硫系統投入運行。自2009年4月起，GGH壓差逐漸增大，并超過設計值上限(950 Pa)，采取日常吹灰和在線高壓水沖洗，未能取得明顯效果，影響機組滿負荷運行。

為保證機組正常運行，2009年5月至2010年2月，8次外委專業清洗公司進行離線人工高壓水沖洗和連續蒸汽吹灰作業，以維持GGH原煙氣側壓差正常。由于連續蒸汽吹灰且蒸汽中帶水，造成傳熱元件腐蝕沖刷嚴重，冷端已有200 mm被沖刷掉，出口煙溫下降至70 ℃以下，不能滿足脫硫工藝的正常要求。2010年5—6月，在3號機組A級檢修期間，更換整套GGH傳熱元件，波形由DNF型更換為NF5.0型，機組滿負荷時GGH原煙氣側壓差由1.0 kPa降至0.55 kPa，GGH出口凈煙氣溫度大于70 ℃，滿足GGH設計參數要求。

2007年12月，2期4號爐脫硫系統投入運行。自2010年5月起，GGH壓差逐漸增大，一直對其采取離線高壓水沖洗，截至2011年初，GGH壓差超過1.0 kPa，已不能滿足機組正常運行要求。2011年6月，在機組臨修期間，將傳熱元件全部更換為L型斜波的傳熱元件，高度為700 mm。更換后，GGH壓差降至0.4 kPa。2011年12月，4號爐GGH壓差又逐漸增大且升速較快，高負荷時壓差超過1.0 kPa，已不能滿足機組正常運行的要求。經停運脫硫檢查，發現GGH傳熱元件堵塞嚴重，結垢板結堅硬，將高壓水壓力提高至50 MPa進行沖洗，只能短時間緩解堵塞，壓差很快又超過1.0 kPa。

2012年3月，在機組檢修期間，更換一半傳熱元件，波形為NF6.0型，高度為700 mm。更換后，GGH壓差下降至0.4 kPa。運行1年后，4號機組滿負荷時，GGH壓差會達到0.8～0.9 kPa，最嚴重時達到1.2 kPa，迫使增壓風機調整至滿出力運行，機組負荷受到限制。因此，運行連續蒸汽吹灰，保證蒸汽壓力在1.3 MPa，蒸汽溫度在300 ℃以上，并對傳熱元件進行在線超高壓水沖洗，沖洗壓力提高至40～60 MPa，可以緩解傳熱元件堵灰程度，但也造成了傳熱元件及密封片嚴重損壞。

4 原因分析

引起GGH傳熱元件腐蝕沖刷的主要原因如下。

(1)FGD入口煙塵濃度較大，一般100 mg/m3以上，使傳熱元件積灰嚴重，被迫進行連續蒸汽吹灰和高壓水沖洗，造成傳熱元件沖刷。

(2)冬季海水溫度較低，造成凈煙濕度較大，使吸附在GGH上的灰塵板結成塊(主要成分是CaSO4和CaCO3)。加熱后灰塵逐漸變硬，難以沖掉，采用高壓水沖洗(水壓調至50 MPa以上)易損壞搪瓷釉面，造成傳熱元件腐蝕。

(3)蒸汽吹灰帶水是造成傳熱元件沖刷的主要原因。由于蒸汽管線較長，冬季管道降溫較快，造成疏水增多，加之疏水時間較短，蒸汽中帶水，汽水沖刷致使傳熱元件損壞。

5 防治措施

5.1 加裝壓縮空氣吹灰系統

在原有蒸汽吹灰的基礎上，增加1套壓縮空氣吹灰系統，平時采用壓縮空氣吹灰，盡量少用蒸汽吹灰。目前，多數海水脫硫的電廠均采用蒸汽和壓縮空氣相結合的吹灰方式，在未采用高壓水沖洗和蒸汽吹灰時，連續進行壓縮空氣吹灰。經調研，一些電廠GGH傳熱元件使用6～7年還不需更換。

增加1套壓縮空氣吹灰系統后，在蒸汽和壓縮空氣之間的管道上加裝電動截止門和逆止門，在蒸汽吹灰時壓縮空氣停止吹灰，平時使用壓縮空氣連續吹灰。壓縮空氣吹灰系統如圖3所示，虛線部分為新加壓縮空氣吹灰系統。

圖3 壓縮空氣吹灰系統

新增壓縮空氣吹灰系統的設備有空壓機、加熱器、儲氣罐、管道閥門等。空壓機選用固定式螺桿空壓機，型號為ML132，容積流量為23.5 m3/min，排氣壓力為1.0 MPa。儲氣罐設計壓力為1.05 MPa，工作壓力為1.0 MPa，容積為12.5 m3。加熱器采用電加熱器。

5.2 改進蒸汽吹灰系統工作方式

(1)蒸汽吹灰要保證疏水疏凈。延長疏水時間，由原來的15 min延長至40 min，并且要保證吹灰蒸汽的溫度和壓力。

(2)改變蒸汽吹灰程序。由原來先吹下部改為先吹上部，這樣可減輕下部受汽水沖刷的程度。

6 效益分析

6.1 蒸汽費用

采用壓縮空氣吹灰后可減少蒸汽的用量。由原來的每天24 h連續蒸汽吹灰改為每天4 h吹灰后，蒸汽量按5 t/h計，每天可節約蒸汽量100 t。若蒸汽成本按150元/t計，機組年運行時間按7 000 h(約292天)計，那么每臺機組可節約蒸汽費用約438萬元/年。

6.2 壓縮機耗電費用

壓縮機電機功率按132 kW計，機組年運行時間按7 000 h計，每年耗電924 000 kWh。若電費按1.1元/kWh計，那么每年耗用電費約100萬元。

6.3 總節約費用

從上述分析可以看出，利用壓縮空氣吹灰后，每臺機組可節省資金約300萬元/年。此外，還延長了GGH傳熱元件的使用壽命。由此可見，改用壓縮空氣吹灰不僅提高了脫硫系統的經濟效益，也提高了脫硫系統的安全可靠性。

7 注意事項

據了解，目前國內脫硫系統GGH傳熱元件多數都有腐蝕沖刷現象，特別是海水脫硫的電廠較為嚴重，使用時應注意以下問題：

(1)GGH傳熱元件材質要選用低碳鋼(含碳量低于0.004 %的板材)，傳熱元件表面搪瓷工藝要采用干粉靜電噴涂工藝；

(2)運行吹灰調整要保證壓力和溫度，疏水要保證足夠的時間，且疏水必須疏凈；

(3)在保證GGH壓差的前提下，盡量采用壓縮空氣吹灰。

1 趙景輝．脫硫系統GGH堵塞原因分析及處理[J]．電力安全技術，2012(4)．