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        脫硫GGH傳熱元件腐蝕沖刷分析及防治措施

        2014-07-05 00:55:52趙景輝
        電力安全技術(shù) 2014年8期
        關(guān)鍵詞:吹灰壓縮空氣沖刷

        趙景輝

        (秦皇島發(fā)電有限責任公司,河北 秦皇島 066003)

        1 設(shè)備簡介

        某發(fā)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(tǒng)相繼在2007—2009年投入運行,幾年后,發(fā)現(xiàn)GGH(煙氣換熱器)傳熱元件堵塞、腐蝕沖刷是困擾脫硫系統(tǒng)穩(wěn)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(tǒng)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?guī)斐傻摹2糠蛛姀S將GGH吹灰改為壓縮空氣吹灰,可減輕GGH的腐蝕沖刷。

        2 GGH結(jié)構(gòu)及工作原理

        回轉(zhuǎn)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(zhì)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(yōu)質(zhì)耐熱搪瓷,厚度為0.15 mm。加熱器通過轉(zhuǎn)子裝載傳熱元件緩慢旋轉(zhuǎn),傳熱元件從原煙氣側(cè)熱煙氣中吸取熱量,通過轉(zhuǎn)子將凈煙氣側(cè)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(zhuǎn)子中,傳熱元件緊密排列在籃子框架內(nèi)。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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,傳熱元件交替經(jīng)過原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè),使得原煙氣的熱量持續(xù)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(tǒng)

        2009年10月,1期脫硫系統(tǒng)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(tǒng)頻繁停運,采取離線高壓水沖洗和蒸汽吹灰連續(xù)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(shè)備有限公司生產(chǎn)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(cè)壓差由0.5 kPa上升至1.0 kPa以上(設(shè)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(tǒng),更換水沖洗槍嘴,以確保水沖洗效果。另外,由于連續(xù)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(tǒng)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(wěn)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(tǒng)

        2008年10月,2期3號爐脫硫系統(tǒng)投入運行。自2009年4月起,GGH壓差逐漸增大,并超過設(shè)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(yè)清洗公司進行離線人工高壓水沖洗和連續(xù)蒸汽吹灰作業(yè),以維持GGH原煙氣側(cè)壓差正常。由于連續(xù)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(cè)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(shè)計參數(shù)要求。

        2007年12月,2期4號爐脫硫系統(tǒng)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(jīng)停運脫硫檢查,發(fā)現(xiàn)GGH傳熱元件堵塞嚴重,結(jié)垢板結(jié)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(diào)整至滿出力運行,機組負荷受到限制。因此,運行連續(xù)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(xù)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(jié)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(diào)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?guī)窃斐蓚鳠嵩_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(tǒng)

        在原有蒸汽吹灰的基礎(chǔ)上,增加1套壓縮空氣吹灰系統(tǒng),平時采用壓縮空氣吹灰,盡量少用蒸汽吹灰。目前,多數(shù)海水脫硫的電廠均采用蒸汽和壓縮空氣相結(jié)合的吹灰方式,在未采用高壓水沖洗和蒸汽吹灰時,連續(xù)進行壓縮空氣吹灰。經(jīng)調(diào)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(tǒng)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(xù)吹灰。壓縮空氣吹灰系統(tǒng)如圖3所示,虛線部分為新加壓縮空氣吹灰系統(tǒng)。

        圖3 壓縮空氣吹灰系統(tǒng)

        新增壓縮空氣吹灰系統(tǒng)的設(shè)備有空壓機、加熱器、儲氣罐、管道閥門等??諌簷C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(shè)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(tǒng)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(xù)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(tǒng)的經(jīng)濟效益,也提高了脫硫系統(tǒng)的安全可靠性。

        7 注意事項

        據(jù)了解,目前國內(nèi)脫硫系統(tǒng)GGH傳熱元件多數(shù)都有腐蝕沖刷現(xiàn)象,特別是海水脫硫的電廠較為嚴重,使用時應(yīng)注意以下問題:

        (1)GGH傳熱元件材質(zhì)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(diào)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(tǒng)GGH堵塞原因分析及處理[J].電力安全技術(shù),2012(4).

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