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        脫硫系統(tǒng)GGH換熱元件化學(xué)清洗應(yīng)用

        2011-05-29 06:00:00顧建軍
        浙江電力 2011年6期
        關(guān)鍵詞:清洗劑波紋離線

        王 偉,顧建軍

        (國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司,浙江 寧波 315800)

        1 概述

        北侖發(fā)電廠一、二期5×600 MW機組煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝,一爐一塔,鍋爐煙氣從引風(fēng)機后煙道引出,通過增壓風(fēng)機升壓,再進(jìn)入GGH(氣氣換熱器)降溫后進(jìn)入吸收塔,在吸收塔內(nèi)脫硫凈化,凈煙氣經(jīng)除霧器除去水霧后,再經(jīng)GGH加熱升溫,進(jìn)入凈煙道從原有煙囪中排入大氣。

        GGH是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的重要設(shè)備,主要作用是將脫硫裝置出口凈煙氣溫度加熱到80℃之后再排放,以達(dá)到以下目的:減輕甚至避免對下游設(shè)備產(chǎn)生酸腐蝕;提高煙囪排放煙氣的抬升高度,加強煙氣擴(kuò)散,減小主要污染物的落地濃度;解決煙囪冒白煙等問題。

        北侖發(fā)電廠一、二期脫硫裝置GGH為德國巴克杜爾公司制造的回轉(zhuǎn)式氣氣換熱器,轉(zhuǎn)子采用圍帶驅(qū)動方式,設(shè)兩臺電動驅(qū)動裝置(一運一備)。換熱元件采用靜電濕法噴涂搪瓷工藝,大通道L形板型,波形平滑,易于清除表面附著物。GGH吹灰方式為壓縮空氣吹掃和高低壓水沖洗。

        自2006年脫硫設(shè)施投運開始,GGH就成為整個煙氣脫硫系統(tǒng)(FGD)的故障點之一。其中,GGH換熱元件結(jié)垢堵塞造成系統(tǒng)壓降增加,并致使脫硫系統(tǒng)無法正常運行是最為常見和突出的問題。為清洗GGH換熱元件堵垢,傳統(tǒng)的清洗方式是撤出脫硫系統(tǒng)并用高壓清洗設(shè)備對換熱元件進(jìn)行離線清洗,該清洗方式工期較短,一般72 h內(nèi)完成。但隨著離線高壓水沖洗次數(shù)的增多,弊端越來越明顯,主要表現(xiàn)為:

        (1)由于GGH結(jié)構(gòu)和清洗工藝的原因,GGH的離線高壓水清洗不完全,造成清洗的頻率越來越高,脫硫系統(tǒng)投運率受到嚴(yán)重影響。

        (2)GGH換熱元件波紋板受高壓水沖擊后,頂部部分歪曲或破損,表面的搪瓷釉面也隨之破壞,暴露于煙氣的波紋鋼板更易受到腐蝕。

        為消除以上弊端,經(jīng)過對GGH換熱元件其他清洗方式的調(diào)研后,決定采用換熱元件化學(xué)清洗方式。

        2 清洗劑試驗

        2.1 垢樣分析

        為了明確GGH換熱元件結(jié)垢物化學(xué)成分,對不同機組的垢樣進(jìn)行成分分析,分析結(jié)果如表1、表2所示。

        通過垢樣分析,發(fā)現(xiàn)北侖發(fā)電廠GGH換熱元件結(jié)垢成分主要是硫酸鹽、硅酸鹽和金屬氧化物。針對該廠GGH垢樣中硫酸鹽含量較高的特點,決定采用中性螯合清洗劑進(jìn)行螯合反應(yīng)后再用水沖洗的清洗方式。

        2.2 清洗劑試驗

        在對國內(nèi)市場上GGH換熱元件清洗劑進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,對6種清洗劑做清洗實驗。將清洗劑按廠家編號為 A1,B1,B2,C1,D1,E1。其中A1,B1,C1,D1為無色或淡黃色液體,無刺激性氣味,pH值為7~8;B2為無色液體,有刺激性氣味,pH值為13~14;E1為紅褐色液體,有類似硫化氫的刺激性氣味,pH值為3~4。

        試驗前先制作一個清洗水箱,選取6個垢量相當(dāng)且出自同機組同一圈的換熱元件吊入水箱中,結(jié)垢部分朝下,加入200 kg清洗劑,浸泡24 h后取出,再用工藝水(壓力0.8 MPa)清洗,再重復(fù)一次上述步驟,最后比較換熱元件的剩余垢量和結(jié)垢分布,按照垢量多少判斷清洗劑效果?,F(xiàn)場照片如圖1所示。

        通過清洗實驗對比,A1試劑效果最好,因此采用A1清洗劑對3號、5號機組的GGH進(jìn)行化學(xué)清洗。

        3 實際應(yīng)用

        3.1 結(jié)垢較少機組的化學(xué)清洗

        3.1.1 清洗流程

        3號機組GGH化學(xué)清洗前原煙氣側(cè)差壓約為550 Pa,進(jìn)行過1次離線高壓水清洗,機組檢修期間檢查換熱元件,發(fā)現(xiàn)結(jié)垢主要出現(xiàn)在波紋板上部,結(jié)垢高度約50 mm,波紋板下部附著少量積灰,并未堵塞換熱元件,波紋板中部沒有結(jié)垢。由于GGH線速度的影響,內(nèi)外圈結(jié)垢量也不同,內(nèi)三圈結(jié)垢量明顯大于外圈。

        表1 3號機組GGH換熱元件垢樣分析結(jié)果

        表2 5號機組GGH換熱元件垢樣分析結(jié)果

        圖1 清洗劑試驗結(jié)果現(xiàn)場照片

        3號機組GGH換熱元件化學(xué)清洗分兩個步驟進(jìn)行。

        (1)在換熱元件上部布置清洗劑臨時噴淋管,投用7 t清洗劑,噴淋時間為24 h,噴淋泵流量為0.2 m3/min,按計劃每2 h噴淋一次,每次3~5 min,噴淋過程中GGH始終保持運行狀態(tài),噴淋24 h后,再用GGH在線高壓水清洗,清洗壓力11.5 MPa。

        (2)手工噴淋清洗。使用4 t清洗劑,噴淋設(shè)備為普通洗車泵2臺,GGH保持靜止?fàn)顟B(tài),重點對第一階段清洗效果不好的換熱面進(jìn)行噴淋,每日8時至22時進(jìn)行噴淋,23時至次日8時進(jìn)行GGH在線高壓水清洗,直至藥劑用完。

        3.1.2 清洗效果

        3號機組GGH換熱元件化學(xué)清洗后,所有換熱元件結(jié)垢率小于5%,結(jié)垢厚度小于1 mm,通光率達(dá)到99%以上,換熱元件干凈,無明顯殘留銹跡、垢跡,清洗無死角,顯出本色,清洗效果較好。機組重新投運后,GGH差壓由原來的550 Pa下降至250 Pa(主機負(fù)荷在500 MW時);增壓風(fēng)機電流由原來的236 A下降至224 A,清洗效果顯著。

        從3號機組GGH換熱元件的化學(xué)清洗得出:清洗時應(yīng)根據(jù)垢量分布情況調(diào)整清洗劑噴淋量和噴淋時間,避免造成藥劑浪費,同時可采取多次、分階段的噴淋清洗工藝,提高清洗效果。

        3.2 結(jié)垢較多機組的化學(xué)清洗

        5號機組GGH化學(xué)清洗前原煙氣側(cè)差壓約為700 Pa,投運后已進(jìn)行5次離線高壓水清洗,且清洗頻率越來越高。對換熱元件解體檢查后發(fā)現(xiàn):波紋板上部結(jié)垢200 mm,內(nèi)三圈換熱元件波紋板之間已無空隙。針對GGH內(nèi)外圈結(jié)垢量和結(jié)垢厚度不同的情況,認(rèn)為采用手工噴淋清洗方法能夠最大程度地節(jié)約清洗劑用量,保證清洗劑發(fā)揮最大的作用。

        3.2.1 清洗流程

        此次手工噴淋清洗分為兩個階段。

        (1)以48 h為1個周期,第一天8時至第二天22時進(jìn)行藥劑噴淋,第二天23時至第三天8時進(jìn)行在線高壓水清洗及壓縮空氣吹干。每個周期使用4 t清洗劑,3個周期后轉(zhuǎn)入第二階段。

        (2)針對GGH換熱元件內(nèi)外圈結(jié)垢量不同的情況,對內(nèi)部3圈進(jìn)行重點噴淋清洗,清洗仍以48 h為1個周期,共進(jìn)行2個周期,方式與第一階段相同,每個周期使用1.5 t清洗劑。

        3.2.2 清洗效果

        吸取了3號機組的清洗經(jīng)驗后,制定了5號機組GGH換熱元件的化學(xué)清洗方案。清洗周期為12 d,共用化學(xué)清洗劑15 t。清洗后,除內(nèi)三圈因為波紋板夾層中結(jié)垢較深、藥劑未完全滲透而清洗效果不理想外,其余換熱元件已達(dá)到與3號機組同樣的清洗效果。主機負(fù)荷在500 MW時,GGH投運后的原煙氣側(cè)差壓由700 Pa下降至300 Pa;增壓風(fēng)機電流由249 A下降至226 A,節(jié)能效果明顯。

        由于歷次離線高壓水的沖洗,上部波紋板的垢物都沖入波紋板夾層中,導(dǎo)致波紋板結(jié)垢較深,有200~300 mm,因此5號機GGH內(nèi)三圈的換熱元件化學(xué)清洗效果不佳。今后GGH換熱元件應(yīng)盡量避免采用離線高壓水清洗,且在GGH換熱元件結(jié)垢不太嚴(yán)重的時候就進(jìn)行化學(xué)清洗,清洗費用能降到最低。

        4 結(jié)論

        此次北侖發(fā)電廠3號和5號機組GGH換熱元件化學(xué)清洗是對換熱元件清洗方式的一次嘗試,在離線高壓水清洗弊端越來越突出的情況下,化學(xué)清洗方式應(yīng)該是GGH結(jié)垢的有效處理方法。在保證換熱元件搪瓷面、框架不受腐蝕的前提下,選擇有效的清洗劑和合適的清洗方法能解決GGH堵塞的難題。

        (1)選擇手工噴淋清洗的方式,藥劑浪費少,針對性強。3號機組采用噴淋管的清洗情況證明,在線噴淋清洗方式只能使藥劑在換熱元件表面停留,不能深入波紋板夾層,且噴淋壓力小,無法及時將表層溶垢沖洗掉。手工方式進(jìn)行噴淋清洗恰好能彌補以上不足,清洗人員靈活機動,可根據(jù)換熱元件結(jié)垢程度選擇清洗劑的噴淋量,洗車泵又具有一定的噴射壓力,能將換熱元件溶垢及時清理,讓溶垢反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。

        (2)選擇中性清洗劑,無毒無害,避免對清洗人員及設(shè)備造成傷害。

        (3)GGH換熱元件化學(xué)清洗需要較長時間,應(yīng)利用機組檢修機會進(jìn)行。5號機組脫硫設(shè)施自2007年5月投運以來一直未徹底清洗換熱元件,導(dǎo)致GGH內(nèi)三圈結(jié)垢嚴(yán)重。針對這種情況,可準(zhǔn)備適量的換熱元件備品進(jìn)行替換,將內(nèi)三圈換熱元件拆卸出來后浸泡清洗是更為有效的方法。

        (4)實踐證明離線高壓水清洗方式并不是成功有效的除垢方法,且GGH換熱元件搪瓷面厚度僅約0.15 mm,離線高壓水和在線高壓水都會對其造成損害,一旦搪瓷面失去,波紋鋼板就直接暴露于煙氣中,換熱元件壽命將大為縮短。

        [1] 歐陽榮,李珠,彭衛(wèi)華.電廠脫硫系統(tǒng)GGH結(jié)垢原因分析及解決方案[J].廣西電力,2009(4)∶72-75.

        [2] 賀光輝,熊昌利.脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器積垢的化學(xué)清洗方法[J].廣東電力,2008(11)∶47-49.

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