黃金埠電廠脫硫系統(tǒng)GGH結(jié)垢原因分析及解決方案

1、黃金埠電廠脫硫系統(tǒng)GGH結(jié)垢原因分析及解決方案Power plant desulfurization system GGH fouling blockage causeanalysis and technological transformation王義洪吳俊華王彬國電黃金埠發(fā)電有限公司設(shè)管部除灰脫硫摘要:文章對(duì)黃金埠電廠脫硫系統(tǒng)堵塞問題的原因進(jìn)行了分析,并提出了技術(shù)改造方案,即將吹灰汽源由原來的輔汽聯(lián)箱蒸汽改為后屏過熱器蒸汽。2012 年6 月對(duì)#1機(jī)成功實(shí)施該項(xiàng)目,改造吹灰蒸汽壓力為1.2-1.3Mpa,蒸汽溫度為270。蒸汽參數(shù)提升,達(dá)到GGH吹灰蒸汽設(shè)計(jì)參數(shù),通過實(shí)際運(yùn)行表明,堵塞情況

2、逐漸好轉(zhuǎn),最大壓差維持在0.6Mpa左右,改造效果明顯。關(guān)鍵詞: 脫硫系統(tǒng); GGH; 結(jié)垢;解決方法國家對(duì)火力發(fā)電廠的脫硫要求越來越高,國家發(fā)改委和國家環(huán)保總局于2007年聯(lián)合制定的燃煤發(fā)動(dòng)機(jī)脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法(試行中的第十九條明確規(guī)定了脫硫率與脫硫電價(jià)的關(guān)系。因此,一旦脫硫效率達(dá)不到相關(guān)要求或脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)事故停運(yùn)將嚴(yán)重影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)危及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于石灰石/ 石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)具有可靠性高、脫硫效率高等特點(diǎn), 目前已經(jīng)成為火電廠最常采用的脫硫技術(shù)。但從運(yùn)行的狀況看, 大多數(shù)GGH 運(yùn)行情況不好, GGH 換熱面出現(xiàn)了不同程度的積灰、結(jié)垢, 造成堵塞, 影響了

3、脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。國電黃金埠發(fā)電有限公司1, 2號(hào)機(jī)組為2臺(tái)600MW超臨界機(jī)組, 配套脫硫裝臵為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫, 脫硫系統(tǒng)裝有煙氣旁路煙道, 并設(shè)有GGH 換熱器, 每臺(tái)爐裝設(shè)2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)。GGH 采用江蘇金羊能源環(huán)境工程有限公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器, 換熱面積( 單面 為19374m2 , 總重330 t, 換熱元件: 高度為0.715m,波形為L型。每臺(tái)GGH 配2 臺(tái)吹灰器, 為半伸縮式的清掃裝臵, 清掃介質(zhì)采用水和過熱蒸汽, 清掃水有低壓水和高壓水。1 脫硫GGH 運(yùn)行現(xiàn)狀GGH 原運(yùn)行時(shí)使用輔助蒸汽吹掃( 壓力0.8MPa以下, 溫度230以下 , 吹灰效果差,化學(xué)沖

4、洗投運(yùn)1個(gè)月后,壓差開始上升,1、2號(hào)GGH 原、凈煙氣差壓最高達(dá)到1100Pa,運(yùn)行時(shí)的電流最高達(dá)34.7A,增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度98%左右, 電流230A,進(jìn)口壓力最高達(dá)到800Pa,GGH 堵塞非常嚴(yán)重,頻繁造成增壓風(fēng)機(jī)搶風(fēng)、震動(dòng)大,導(dǎo)致旁路開啟,嚴(yán)重危及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2012年6月1號(hào)機(jī)組C修,GGH開檢修人孔門發(fā)現(xiàn)GGH 換熱元件結(jié)垢、堵塞非常嚴(yán)重, 波紋板上端嚴(yán)重堵塞, 尤其中心筒附近和外邊緣堵塞面積超過80%, 外邊緣兩圈換熱片腐爛嚴(yán)重,已完全堵塞,中部堵塞情況略輕。結(jié)垢很硬, 粘附牢固, 不易清除,GGH 內(nèi)部有明顯腐蝕現(xiàn)象。以下是換熱元件堵塞情況照片: 2 GGH 結(jié)垢造成

5、的影響2.1 系統(tǒng)安全性影響2.1.1 為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)行, 必須將GGH 差壓控制在合理范圍內(nèi)。一旦GGH 發(fā)生堵塞, 現(xiàn)有的吹灰、沖洗手段不能使蓄熱元件上的污垢得到有效的清理時(shí), 必然導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增加, 風(fēng)機(jī)電流增大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成煙氣系統(tǒng)阻力超過風(fēng)機(jī)最大能力, 造成增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振或振動(dòng)超標(biāo)。2.1.2 由于原煙氣經(jīng)過GGH 時(shí), GGH 換熱元件本身沒有有效的吸收原煙氣熱量, 造成吸收塔入口煙氣溫度的增加, 如果結(jié)垢嚴(yán)重, 會(huì)損壞吸收塔內(nèi)部的設(shè)備, 同時(shí)也會(huì)影響吸收塔內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)效果。2.2 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性影響2.2.1 由于風(fēng)機(jī)靜壓升是根據(jù)正常工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)阻力值確定的, 其工作點(diǎn)一

6、般處于風(fēng)機(jī)的高效區(qū)。GGH 結(jié)垢后系統(tǒng)阻力增加, 運(yùn)行工況點(diǎn)偏移,導(dǎo)致運(yùn)行電耗增加, 廠用電率也增加。2.2.2 GGH 換熱面結(jié)垢后, 污垢的導(dǎo)熱系數(shù)比換熱元件表面的防腐鍍層小, 熱阻增大。隨著結(jié)垢厚度的增加, 傳熱熱阻增大, 在原煙氣側(cè)高溫原煙氣熱量不能被GGH 換熱元件有效吸收, 換熱元件蓄存熱量達(dá)不到設(shè)計(jì)值, 使GGH 換熱效率降低, 從而使凈煙氣不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的排放溫度, 造成了對(duì)下游設(shè)施的低溫腐蝕。2.2.3 結(jié)垢會(huì)造成吸收塔耗水量增加。由于結(jié)垢GGH 換熱元件與高溫原煙氣不能有效進(jìn)行熱交換,經(jīng)過GGH 的原煙氣未得到有效降溫, 進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度超過設(shè)計(jì)值。進(jìn)入吸收塔的煙氣溫

7、度越高, 從吸收塔蒸發(fā)而帶走的水量就越多。2.3 環(huán)保方面的影響GGH 嚴(yán)重堵塞后, 為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行, 旁路煙氣擋板門長期處于開啟狀態(tài), 只能部分煙氣脫硫,排放濃度偏高, 總排量也很難控制, 必然引起環(huán)保罰款。尤其目前伴隨國家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格, 將來開啟旁路擋板的模式已不被接受, 主機(jī)的正常運(yùn)行都會(huì)受到影響。3 GGH 結(jié)垢原因分析由于GGH 堵塞的現(xiàn)象比較普遍,黃金埠電廠設(shè)管部除灰脫硫?qū)I(yè)組織對(duì)GGH 堵塞的原因進(jìn)行了分析,造成GGH 堵塞主要有以下幾個(gè)方面的原因:3.1 燃用煤種燃燒后的灰分遇水粘結(jié)性強(qiáng), 再加上偶爾除塵效率不理想, 將會(huì)導(dǎo)致原煙氣含塵量偏高, 進(jìn)入吸收塔灰塵濃度過大

8、。換熱元件在凈煙氣側(cè)附帶水分之后, 在原煙氣側(cè)特別是冷端,電除塵未除凈的塵粒容易附著在換熱元件上。由于煙塵具有水硬性, 隨著時(shí)間的推移累積硬化成類似水泥的硅酸鹽, 板結(jié)而形成垢塊。3.2 凈煙氣攜帶的漿液在換熱元件表面沉積引起積垢:脫硫系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí), 吸收塔內(nèi)彌漫著大量含有石灰石漿液和石膏漿液混合物顆粒的霧狀液滴, 雖然經(jīng)過2 級(jí)除霧器除下大部分液滴, 但由于煙氣總量大, GGH 連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長, 凈煙氣攜帶的石膏漿液總量還是比較大。這些漿液通過GGH 時(shí)會(huì)粘附在換熱元件上, 當(dāng)GGH 回轉(zhuǎn)到原煙氣側(cè), 在原煙氣高溫作用下漿液水份蒸發(fā), 留下的混合物顆粒粘結(jié)在換熱片表面越積越厚從而形成積垢。

9、3.3 GGH 本身設(shè)計(jì)不合理:GGH 換熱面高度、換熱片間距、換熱片表面材質(zhì)、吹灰方式、布臵形式、吹灰器數(shù)量、吹灰器噴頭吹掃位臵、覆蓋范圍等, 對(duì)GGH 積灰、結(jié)垢均有影響。另外, 噴淋層和除霧器的設(shè)臵對(duì)堵塞也有很大影響。3.4 GGH 吹掃裝臵故障或吹掃、清洗設(shè)臵不合理:吹灰裝臵故障不能投運(yùn), 毫無疑問會(huì)嚴(yán)重影響吹掃結(jié)果; GGH 運(yùn)行中沒有定期進(jìn)行吹掃, 吹掃的參數(shù)低。不能達(dá)到吹掃效果; 吹灰步序、步長、停留時(shí)間設(shè)臵不合理, 如有未吹到的死角等便容易造成堵塞; 噴嘴與換熱面間的距離過大, 使得能量損失嚴(yán)重而達(dá)不到充分吹掃; 結(jié)垢后沒有及時(shí)采用高壓沖洗水沖洗, 或采用了高壓沖洗水在線沖洗,

10、 但由于結(jié)垢量太大, 沒有沖洗干凈, 經(jīng)過原煙氣加熱后板結(jié)成硬垢, 造成結(jié)垢越來越嚴(yán)重。3.5 除霧器積灰堵塞導(dǎo)致除霧效果不好: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(fù)擔(dān),造成GGH 的堵塞。同時(shí)由于除霧器不能有效的去除煙氣中攜帶的液滴, 使得凈煙氣進(jìn)入GGH 時(shí)攜帶大量水分和漿液雜質(zhì), 反復(fù)粘附使得換熱元件上的結(jié)垢越來越多, 不易清除。3.6 吸收塔液位較高, 運(yùn)行時(shí)氧化空氣的鼓入使得液位有一定的上升, 在液面上常會(huì)產(chǎn)生大量泡沫,液位測(cè)量時(shí)反應(yīng)不出液面上虛假的部分。液位過高時(shí)泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH, 在原煙氣高溫作

11、用下, 水分被蒸發(fā), 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, 逐漸形成結(jié)垢, 引起了堵塞。3.7 其他原因引起的GGH 堵塞: 吸收塔內(nèi)漿液pH 值較高時(shí), 煙氣攜帶的CaCO3 含量較多, 其會(huì)與原、凈煙氣中的SO2 繼續(xù)反應(yīng)生成結(jié)晶石膏而牢固地粘附在GGH 換熱元件上引起堵塞; 若吸收塔入口煙道 設(shè)計(jì)不合理, 循環(huán)泵長時(shí)間啟動(dòng)而FGD 未通煙氣時(shí), 吸收塔漿液液 滴漂流粘附到GGH 上, 引起堵塞; 另外, 除霧器捕捉能力較差或?qū)?數(shù)不夠, 對(duì)GGH 堵塞也會(huì)有一定影響。 4 防止GGH 結(jié)垢的措施 4.1 保證電除塵器高效運(yùn)行是防止GGH 結(jié)垢的根本措施： 目前黃金埠 發(fā)電

12、公司的除塵效率平均在99%以上, 投運(yùn)率為100% , 除塵后煙氣 含塵量控制在50mg/ m3以下，對(duì)于進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣含塵量提供了 可靠保證。 4.2 運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)視并及時(shí)調(diào)整： 增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)應(yīng)盡快停運(yùn)漿液循 環(huán)泵, 減少液體回流至GGH。 4.3 改變吹灰參數(shù)： 黃金埠發(fā)電公司原來吹灰采用的是輔助蒸汽, 輔 汽 聯(lián) 箱 蒸 汽 參 數(shù) 約 為 ： 壓 力 1.0-1.5MPa， 溫 度 250-300 ， 由 于 管 線 長 ， GGH 吹 灰 器 出 口 實(shí) 際 蒸 汽 參 數(shù) 600MW 時(shí) ： 蒸 汽 參數(shù)： 0.75MPa 左 右 ， 度 230 左 右 ； 溫 300MW

13、時(shí) ： 壓力 0.35MPa， 溫度 141，吹灰蒸汽參數(shù)受負(fù)荷影響很大。吹灰壓力明顯不足。經(jīng) 研究分析后改為采用后屏過熱蒸汽,制定改造方案從 吹 灰 器 用 汽 量是否滿足、蒸汽參數(shù)是否滿足 、管路安全性如何保障三個(gè) 方 面進(jìn)行 了深入細(xì) 致的探 討，為改 造實(shí)施 的可行性 、安全 性 提 供了強(qiáng) 有力的保 證，同 時(shí)，在運(yùn) 行方式 及邏輯保 護(hù)都作 出 了 相 應(yīng) 的 調(diào) 整 。2012 年 6 月，對(duì) 1 號(hào)機(jī)組 GGH 吹灰汽源進(jìn)行改造， 吹灰壓力達(dá) 1.3MPa（可調(diào)） ，溫度最高達(dá) 280，且不受負(fù)荷變化的 影響。另外, 視具體情況還可相應(yīng)增加吹灰次數(shù)及高壓水沖洗的次 數(shù)。運(yùn)行一個(gè)月，1 號(hào) GGH 在機(jī)組 600MW 壓差維持，0.6KPa 左右，且 有略微下降，結(jié)果證明,這一舉措相當(dāng)有效。 4.4 保證吸收塔低液位穩(wěn)定運(yùn)行。 運(yùn)行中控制吸收塔液位由原來的 12.5-13米調(diào)整為11-11.5米左右, 如果吸收塔有冒泡現(xiàn)象, 應(yīng)立即 加消泡劑, 避免吸收塔虛假液位的出現(xiàn)。調(diào)整GGH高壓水沖洗時(shí)間， 逢周一、周五下午；高壓水沖洗避免爐膛、空預(yù)器吹掃時(shí)間，以減少 煙氣攜帶過多的粉塵，高壓水沖洗時(shí)需關(guān)閉CCH吹掃氣源隔離門。沖 洗方式：#2爐上、下部沖洗，#1爐只沖洗下部，#1、#2爐GGH交替沖 洗（#2爐沖洗、同時(shí)#1爐吹掃） 。 4.5 根據(jù)GGH堵塞的情