(廣州中電荔新電力實業(yè)有限公司,廣東 廣州 511340)

國內(nèi)早期火電廠脫硫系統(tǒng)中，為提高脫硫后的煙氣溫度大都安裝了回轉(zhuǎn)式煙氣-煙氣再熱器(GGH)。GGH是利用裝有蓄熱元件的轉(zhuǎn)子交替轉(zhuǎn)過原煙氣側(cè)及凈煙氣側(cè)，進行熱量交換，但幾乎所有的GGH都存在漏風(fēng)及堵塞的問題，造成煙氣流動阻力增大，運行電耗增加，同時泄漏的煙氣會帶至凈煙氣中，造成SO2及粉塵排放過高。隨著國家對火電廠要求實行超低排放后，GGH已很難滿足現(xiàn)有的環(huán)保排放要求[1]。為了解決取消GGH后所面臨的煙囪腐蝕和“白色煙羽”，同時更好地確保設(shè)備安全穩(wěn)定地運行，大多數(shù)電廠采用了熱媒管式煙氣換熱器(medium gas-gas heater,MGGH)技術(shù)替代GGH。但在改造后的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，MGGH系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的腐蝕、磨損和泄露問題，造成了設(shè)備換熱效果差，煙塵濃度排放升高，甚至直接影響機組安全[2]。本文針對某電廠安裝的MGGH裝置在運行中存在的腐蝕等問題，進行了分析并提出了相關(guān)的對策。

1 MGGH工藝簡介

MGGH最早是由日本三菱公司開發(fā)的一種新型換熱器[3]。它是使用熱媒體介質(zhì)為載體的煙氣熱交換的裝置，主要由布置于除塵器或脫硫塔前的冷卻器、布置于脫硫塔后的再熱器、配套輔助蒸汽加熱器、熱媒水循環(huán)水泵、熱媒體膨脹罐、熱媒體循環(huán)旁路，以及其他輔助系統(tǒng)組成。MGGH系統(tǒng)是一個閉式循環(huán)系統(tǒng)，熱媒體介質(zhì)一般為除鹽水。它具有調(diào)節(jié)進入除塵器和脫硫塔煙氣溫度的功能，能夠優(yōu)化除塵及脫硫系統(tǒng)效率[4]。圖1為MGGH工藝流程圖。冷卻器布置于電除塵器前，煙氣通過冷卻器時，煙氣與熱媒水進行熱交換，降低了進入電除塵器的煙氣溫度，這樣可有效降低粉塵比電阻，提高除塵效率，同時還可協(xié)同去除部分煙氣中的SO3，提高脫硫效率；而經(jīng)熱交換后的熱媒水去到再熱器，經(jīng)再熱器熱交換后可將出口煙溫提高至80 ℃以上，提高煙氣排放抬升高度，消除“白煙”現(xiàn)象，降低煙囪腐蝕。MGGH能有效利用煙氣余熱，達到節(jié)能減排的新要求。

圖1 MGGH工藝流程圖

2 某電廠MGGH改造工程

某電廠有兩臺330 MW的熱電聯(lián)產(chǎn)機組，于2015年相繼完成了機組的超低排放改造，在原有的脫硫塔后增設(shè)了濕式電除塵器(WESP)，并取消了GGH改裝MGGH。具體煙氣流程如圖2所示。

圖2 煙氣流程圖

MGGH系統(tǒng)由布置于脫硫吸收塔前的煙氣余熱回收裝置(以下簡稱 “冷卻器”)和布置于脫硫塔后的煙氣余熱再熱裝置(以下簡稱“再熱器”)組成。冷卻器共安裝了16個模塊式的H型翅片蛇形管組，沿?zé)煔饬鞣较蚍指邷囟魏偷蜏囟尾贾?，近吸收塔一?cè)的換熱管采用316 L不銹鋼材質(zhì)管道，其他管道采用ND鋼材質(zhì)，翅片與基管材質(zhì)相同。冷卻器的殼體選用碳鋼 20 G材料。再熱器受熱面管束安裝在脫硫塔后的水平煙道內(nèi)，由12個模塊式的H型翅片蛇形管組和6 個模塊式錯列不銹鋼光管管組組成。再熱器所有與煙氣接觸的殼體及支撐采用ND鋼材料，并采用玻璃鱗片樹脂防腐。兩臺機組完成MGGH改造后，初期運行基本穩(wěn)定，但經(jīng)過幾年運行后出現(xiàn)了一些問題，主要集中在設(shè)備磨損腐蝕、泄露、堵塞等，其中尤以2#機組MGGH再熱器端出現(xiàn)的問題較為嚴(yán)重。

MGGH再熱器端布置于濕法脫硫及濕式電除塵器下游，進入再熱器端的煙氣溫度較低且會攜帶部分硫化物及石膏液滴，易給設(shè)備造成結(jié)垢、腐蝕等問題。2018年7月，2#機組在停機時，組織檢查了MGGH冷卻器及再熱器的運行情況。檢查中發(fā)現(xiàn)，MGGH冷卻器整體表面較為清潔，無積灰堵塞、無腐蝕生銹現(xiàn)象。而在再熱器進口端的光管堆積了較厚的石膏沉積物(見圖3)，內(nèi)部換熱翅片管較干凈，未有石膏漿液殘留物。2205模塊換熱管、支撐管板未發(fā)現(xiàn)腐蝕跡象。

圖3 石膏漿液沉積物

對再熱器出口端進行檢查時發(fā)現(xiàn)，出口端ND鋼模塊翅片及基管較干凈，無明顯的銹皮、污垢殘留，但存在部分腐蝕(見圖4)。出口端ND鋼模塊斜支撐件、水平支撐件腐蝕嚴(yán)重，其中斜支撐件基本全部腐蝕斷裂(見圖5)。

圖4 ND鋼翅片部分腐蝕

圖5 模塊支撐管架腐蝕嚴(yán)重

通過以上檢查，MGGH冷卻器端設(shè)備基本完好無損。MGGH腐蝕主要發(fā)生在再熱器端，尤以出口支撐管架腐蝕嚴(yán)重，支撐管架基本失去作用，嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全運行。

3 MGGH再熱器端腐蝕原因分析

1) 尾部煙道的低溫腐蝕。煙氣中含有硫氧化物、氮氧化物等氣態(tài)物質(zhì)，當(dāng)煙氣溫度低于酸露點時，它們與水汽結(jié)合形成酸液滴，會給設(shè)備造成強烈腐蝕[5]。由于MGGH再熱器工作區(qū)域正是位于鍋爐尾部脫硫塔出口，煙氣溫度較低，冷卻器端煙溫在130～90 ℃間，再熱器端煙溫在50～90 ℃間，且再熱器端煙氣含水分較多，易造成低溫腐蝕。同時脫硫后的煙氣一般還有氟化氫和氯化物等強腐蝕性物質(zhì)，它們具有腐蝕強度高、滲透性強的特點[2]。再熱器因受腐蝕氣液影響，腐蝕會大大加劇。

2) 濕式電除塵器長期運行不正常。濕式電除塵器能夠有效去除脫硫后煙氣中所攜帶的酸霧、水滴，細微顆粒物氣溶膠等有害物質(zhì)[6]。濕式電除塵器的運行狀況直接影響了下游再熱器的運行狀況。2#機組的濕式電除塵器有4個電場，但因設(shè)備內(nèi)部短路原因(極線極板接觸)，使得2、4兩個電場長期不能正常投運，同時在檢查中也發(fā)現(xiàn)濕式電除塵器內(nèi)部極板、極線約10處極板支撐件存在局部腐蝕現(xiàn)象，極板、極線頂部172個噴嘴存在不同程度堵塞情況，噴嘴霧化效果不理想，在濕式電除塵器尾部噴淋組中有一路水源長期內(nèi)漏，造成過量水噴入濕電煙氣系統(tǒng)中。由于濕式電除塵器運行不正常，造成了MGGH再熱器進口端結(jié)垢較嚴(yán)重，并且因煙氣攜帶水分較多，加劇了腐蝕。

3) MGGH再熱器端處于煙氣處理的末端，煙氣中會攜帶部分石膏漿液，如果濕式電除塵器工作效果不好，煙氣經(jīng)過再熱器受熱面時，石膏漿液會粘附在上面，當(dāng)水分蒸發(fā)后，就會形成板結(jié)的結(jié)垢物，嚴(yán)重時就會引發(fā)受熱面堵塞，影響換熱效果，同時造成設(shè)備差壓增高。

4) MGGH再熱器出口端ND鋼段換熱模塊支撐管及支撐隔板腐蝕情況嚴(yán)重，特別是支撐管，基本全部腐蝕斷裂。然而MGGH再熱器出口端ND鋼段的翅片、基管發(fā)生腐蝕不明顯，主要由于支撐管不通除鹽水，其表面溫度基本與煙氣溫度一致(約82 ℃)，加上MGGH再熱器出口凈煙氣攜帶霧滴嚴(yán)重超標(biāo)，凈煙氣含濕量大大超出預(yù)期，甚至遠遠超過脫硫塔出口霧滴濃度，支撐管長期處于高濕度、高酸性環(huán)境工況運行，加劇了該設(shè)備腐蝕。

4 MGGH再熱器端腐蝕對策

針對以上問題，采取了如下改造措施。

1) 對原有的再熱器腐蝕支撐管架進行更換。腐蝕斷裂的支撐管已嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全運行，鑒于原有支撐管采用的是ND鋼材質(zhì)，更換為316 L材質(zhì)。ND鋼與316 L鋼都是煙氣系統(tǒng)中常用的耐腐蝕合金鋼，但同比316 L鋼，ND鋼在煙氣系統(tǒng)中的腐蝕是全面腐蝕，腐蝕率較大，316 L不銹鋼平均腐蝕速率較低[6]。MGGH再熱器端的腐蝕環(huán)境較強，使用316 L不銹鋼替代ND鋼，能有效提高設(shè)備的抗腐蝕性。

2) 對再熱器整體進行鈍化處理。鈍化處理是在金屬表面生成一種非常薄的、致密的、覆蓋性能良好的、能堅固地附在金屬表面上的鈍化膜。這層膜獨立相存在，通常是氧和金屬的化合物。它起著把金屬與腐蝕介質(zhì)完全隔開的作用，防止金屬與腐蝕介質(zhì)直接接觸，從而使金屬基本停止溶解形成鈍態(tài)達到防止腐蝕的效果。再熱器經(jīng)過高壓清洗后，清除里面的銹垢，再使用鈍化劑，對金屬進行鈍化處理。結(jié)合之前已做的鈍化處理，這種方式能夠有效緩解腐蝕，提高設(shè)備壽命。

3) 針對濕式電除塵器的運行工況，對原有兩個故障電場進行檢查處理，恢復(fù)正常運行。對有內(nèi)漏的閥門進行更換，確保噴淋水量正常。同時，優(yōu)化濕式電除塵器運行控制，嚴(yán)格控制沖洗水量、循環(huán)水pH，在保證濕式電除塵器噴霧效果前提下盡量降低凈煙氣含濕量，改善MGGH再熱器運行環(huán)境。加強對濕式電除塵器的日常檢修維護管理，定期對循環(huán)水出口濾網(wǎng)、水箱檢查清理，同時加大廢水排放量，減少濕除噴嘴堵塞現(xiàn)象發(fā)生，確保濕式電除塵器運行正常。

5 結(jié)語

經(jīng)過改造處理后，MGGH腐蝕情況得到了明顯的改善，設(shè)備運行效率得到有效提高。

1)濕式電除塵器4個電場正常運行，對再熱器本體進行的清理鈍化，減小了金屬銹漬的產(chǎn)生，粉塵排放得到有效控制，凈煙氣粉塵含量由原來的2.5 mg/m3下降至1.2 mg/m3。

2)對再熱器的各支撐架管采用更耐腐蝕的316 L材質(zhì)，提高了支撐管架的使用壽命，再熱器本體得到加固，確保了設(shè)備的安全運行。

3)通過對濕式電除塵器的優(yōu)化控制及消除設(shè)備缺陷，使?jié)袷诫姵龎m器的噴淋水流量由100 t/h降至85 t/h，各噴淋水閥開關(guān)正常，減少了尾部煙氣攜帶水汽量。