MGGH煙氣再熱器腐蝕解決方案探討

盧宇明

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖 364000）

0 引言

MGGH（Media Gas-Gas Heater，中間熱媒體煙氣換熱器）換熱系統是一種以水為載熱介質，利用前段煙氣余熱加熱后端濕煙氣的煙氣—煙氣換熱系統，將進入煙囪的飽和濕煙氣加熱到80 ℃以上，可消除濕煙囪排放水霧長龍造成嚴重視覺污染的危害，同時減少煙氣冷凝，大大緩解強酸性冷凝水對煙囪的腐蝕速度，解決煙囪的腐蝕問題，減少維護成本，提高設備安全性。目前，我國燃煤電廠濕法煙氣脫硫工藝中，未經濕法煙氣脫硫裝置處理前的煙氣溫度一般為（100～130）℃，經吸收塔洗滌降溫后的煙氣溫度會降低到（47～50）℃，煙氣溫度較低，對再熱器換熱管材料的防腐要求較高。用于MGGH 再熱器的主要材料有：鋼材（如ND 鋼、316L 不銹鋼、2205 雙相不銹鋼）、氟塑料、塑鋼管、搪瓷管等，其中以鋼管換熱器使用最多，在國內300 MW，600 MW，1000 MW 燃煤鍋爐機組均已有大量應用。本文針對采用鋼管換熱器的再熱器的某電廠，對再熱器運行過程中出現的腐蝕問題進行原因分析，并提出解決方案。

1 MGGH 再熱器相關情況

該電廠煙氣再熱器布置在濕式電除塵器出口的煙道上，將吸收塔出口的凈煙氣從44.5 ℃加熱到80 ℃以上。濕式電除塵器采用板式，運行時需要連續噴水清洗，噴淋水在濕式電除塵器下部的灰斗收集后，排至循環水箱用于噴淋。

煙氣再熱器換熱管沿煙氣流向分低溫段、中溫段和高溫段布置。低溫段采用錯列布置的光管換熱器，換熱器材料為雙相不銹鋼2205。高溫除鹽水率先進入光管換熱器，快速加熱低溫煙氣，與煙氣順流布置。從光管換熱器流出的除鹽水依次進入高溫段、中溫段，與煙氣呈逆流布置，見圖1。中溫段換熱器材料采用316L 不銹鋼，高溫段換熱器材料采用ND（09CrCuSb）鋼，為加強傳熱效果，中溫段和高溫段的換熱管均采用H 形翅片管。煙氣再熱器設計參數見表1。

機組于2015年上半年完成了MGGH 改造，2017年初停爐檢查發現低溫段受熱面未發現腐蝕現象，但受熱面存在較多石膏漿液殘留物；中溫段翅片發現輕微腐蝕現象，高溫段（材料ND鋼）受熱面存在大面積翅片腐蝕現象，該區域大部分受熱面翅片腐蝕穿孔、碎裂、脫落及風化（圖2），導致出口粉塵排放升高。

表1 再熱器設計參數

2 再熱器腐蝕原因分析

2.1 換熱器本體換熱性能

再熱器熱媒水流程為2205→ND 鋼→316L，其中沿煙氣流動方向布置2205換熱管12 排，316L 換熱管12 排，ND 鋼換熱管20 排。按表1 再熱器設計參數，對各換熱段進出口煙溫和水溫進行校核，結果如表2 所示。從表中可以看出，此布置方式下，中高溫段入口煙溫59 ℃，出口水溫70 ℃，出口煙溫80 ℃，入口水溫89 ℃，中高溫段的換熱端差較小，在低負荷及冬季氣溫較低情況下，壁溫偏低，易造成腐蝕。此布置方案雖保護了低溫段2205，卻造成中高溫段換熱端差小，換熱器內水溫較低，換熱面壁溫較低，易引起中高溫段的腐蝕。

圖2 腐蝕的翅片管

為提高再熱器中耐腐蝕性較差的中、高溫段換熱器壁溫，將換熱器中熱媒水改為純逆流方式，即熱媒水流程為ND 鋼→316L→2205，計算結果見表3?？梢钥闯?，煙氣再熱器純逆流換熱方式下，中高溫段的出口水溫為80.3 ℃，大大提高了換熱器金屬壁溫，可有效改善腐蝕情況。

表2 煙氣再熱器各段水溫、煙溫校核（混合逆流）

2.2 濕式電除塵器運行的影響

濕式電除塵器采用板式，運行時需連續噴淋，運行噴水量與設計值偏差較大，必然導致煙氣中的濕度大增。由于液滴逃逸量和液滴大小與設計值有偏差，低溫段和中溫段無法將煙氣中的液滴充分蒸發，導致大量霧滴進入高溫段。濕式電除塵器噴淋水出于節水目的，設計及運行過程中噴淋水循環使用，測試發現噴淋水pH 值為4.7 左右，遠超出噴淋水正常的pH 值控制范圍（pH 值控制在7 以上）。因此，濕式電除塵器在運行過程中產生大量強酸性霧滴，強酸性霧滴進入再熱器，加劇再熱器受熱面的腐蝕。

表3 煙氣再熱器各段水溫、煙溫計算（純逆流）

3 再熱器腐蝕解決方案

經過上述分析可知，煙氣再熱器腐蝕的主要原因是濕式電除塵器采用板式，需連續噴淋，產生大量的較強酸性的霧滴；再熱器低溫段無法快速將凈煙氣中酸性霧滴蒸干，同時由于再熱器采用混合逆流的方式，導致中溫段和高溫段入口水溫較低，霧滴凝結于換熱器管壁和翅片表面上，導致中溫段和高溫段產生腐蝕。因此解決ND 鋼換熱管腐蝕主要從降低進入中、高溫段煙氣中的霧滴含量，改善中、高溫段內部熱媒水運行參數和提高換熱管的耐腐蝕性能等方面入手。濕式電除塵器可采取在出口加設除霧器等手段降低霧滴含量，本文針對再熱器提出3 種解決方案。

（1）將再熱器熱媒水流程改為ND 鋼→316L→2205；對已腐蝕的再熱器ND 鋼模塊采用噴涂防腐處理，提高其抗腐蝕能力。

鑒于ND 鋼翅片腐蝕嚴重，存在風化、脫落現象，對機組粉塵排放指標存在較大隱患。采用一種再熱器防腐處理方案，主要防腐材料為一種聚合物涂層材料。聚合物涂層特點：可在金屬底材低表面處理或手工處理達ST2.0 級，附著力可達≥15 MPa；導熱系數8.34 W/（M.K），對再熱器換熱效率影響很小，涂刷前后總傳熱系數相差＜5%；耐化學介質腐蝕性較好。

（2）將再熱器熱媒水流程改為ND 鋼→316L→2205；在再熱器入口加裝蒸汽快熱段；同時為保證換熱器整體使用性能及壽命，將高溫段更換為新的ND 鋼換熱器。

加裝蒸汽快速加熱段是目前防止煙氣再熱器腐蝕的主流手段，在煙氣再熱器前利用高溫的輔助蒸汽（蒸汽壓力＞0.8 MPa，溫度＞300 ℃）快速將煙氣中的液滴蒸干，從而對后續換熱管起到保護作用。

（3）將再熱器熱媒水流程改為ND 鋼→316L→2205；將再熱器中溫段和高溫段更換為新的2205 不銹鋼翅片管換熱器，提高換熱器耐腐蝕性，。

根據該廠實際運行情況，316L 和ND 鋼均有不同程度的腐蝕，而2205 光管段完好，因此可以將腐蝕的換熱管更換成2205材料的翅片管，從根本上解決腐蝕問題。

3 種方案均可解決再熱器腐蝕問題。其中方案一的初投資最小，工程改造量??；方案三安全性最高，抗腐蝕性能強，但投資較大；方按二費用較方案一高，但再熱器入口增加快熱段，應用案例較多，效果明顯，同時將高溫段更換為全新ND 鋼，可延長再熱器使用壽命，避免已腐蝕的再熱器ND 鋼段的泄漏。綜合考慮改造效果、投資費用、換熱器整體使用壽命及安全性，推薦采用方案二。鑒于方案二費用較高，根據資金情況，可先實施方案一。

該廠采用方案一對再熱器進行改造，改造后測試結果表明，再熱器出口煙溫與改造前有約2 ℃的升幅，再熱器出口粉塵排放降低，運行至今排放穩定，解決了再熱器換熱管腐蝕尤其是ND 鋼翅片腐蝕導致排放升高問題。

4 結束語

分析MGGH 再熱器腐蝕原因，提出解決再熱器腐蝕措施，為解決再熱器腐蝕提供了參考。由于各機組工況不同，再熱器材料選用也不相同，但再熱器腐蝕都可以從降低進入中、高溫段煙氣中的霧滴含量，提高管壁溫度，提高換熱器材料等方面入手。