湿法烟气脱硫换热结垢问题
摘要：介绍脱硫烟气换热器结垢造成的影响，结垢原因，防止结垢的措施。
关键词：湿法烟气脱硫,烟气换热器,换热元件,结垢
三河发电有限责任公司一期两台350MW机组，锅炉采用日本三菱神户造船所生产的亚临界控制循环汽包、一次再热、固态排渣炉、半露天布置、平衡通风燃煤炉。2007年烟气脱硫改造工程，在两台已经建成的机组上加装了烟气脱硫装置，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。本烟气脱硫装置采用一炉一塔，设置烟气旁路烟道，并设有烟气换热器（GGH），每台炉单独设置1台增压风机，正常运行时烟气经增压风机、烟气换热器通过脱硫吸收塔脱硫后排放，烟气旁路挡板关闭，事故情况或脱硫装置停机检修时旁路烟道打开，烟气通过旁路烟道进入烟筒。GGH采用上海锅炉厂有限公司生产的30.5-V-450SMRC型号回转式烟气换热器，每台GGH配有两支上海克莱德贝尔格曼机械有限公司生产的吹灰器，以及高压在线冲洗水系统和低压离线冲洗水系统。
1 脱硫GGH运行状况
1＃GGH从2007年6月18日开始168试运，开始时差压500Pa左右，运行后每天保证3次蒸汽吹灰（每班一次），开始时差压上升不快，蒸汽吹扫（压力1.2MPa，温度320℃）效果不是很明显，运行1个月左右，差压达到1500Pa（高值），第一次使用高压水冲洗，差压下降到600～ 700Pa，过后差压又继续升高，此后高压水冲洗效果不是很明显，并且差压较以往上升的要快，差压又达到1400Pa左右，之后在8月份，1#增压风机申请停运后又用低压离线水冲洗了一次，这一次，1＃GGH差压降到1000Pa，然后差压只增无减，高压水冲洗没有明显变化，已经结垢非常严重（以上数值均是在满负荷时记录的）。
2007年8月28日1#机组停运，29日开人孔检查，发现1#GGH换热元件结垢、堵塞严重，靠中心半径约1.5m范围以及最外圈约200～ 300mm范围已基本完全堵塞。结垢很硬，粘附牢固，不易清除，化验成分主要为石灰石和石膏， GGH内部无腐蚀，传热元件无损坏。
2 GGH结垢造成的影响
2.1经济性影响
（1）GGH结垢造成净烟气不能达到设计要求的排放温度，并对下游设施造成了腐蚀。表面结垢使GGH换热效率降低。GGH换热面结垢后，污垢的导热系数比换热元件表面的防腐镀层小，热阻增大。随着结垢厚度的增加，传热热阻增大，在原烟气侧高温原烟气热量不能被GGH换热元件有效吸收，换热元件蓄存热量达不到设计值。换热元件回转到净烟气侧，GGH换热元件本身没有储存到充足热量，由于结垢而不能释放出来被净烟气吸收，因此净烟气的温升达不到设计要求。结垢越严重换热效率就越差，净烟气的温升就越小，净烟气对外排放温度就越低，对出口烟道造成了低温腐蚀。
（2）结垢会造成吸收塔耗水量增加。由于结垢GGH换热元件与高温原烟气不能有效进行热交换，经过GGH的原烟气未得到有效降温，进入吸收塔的烟气温度超过设计值。进入吸收塔的烟气温度越高，从吸收塔蒸发而带走的水量就越多。据统计，对于350MW机组，进入吸收塔的烟气温度每升高10℃，大约水耗量增加5t/h。
（3）结垢后将会增加增压风机的出力运行，加大电耗，增加了厂用电率。
2.2安全性影响
（1）如果GGH换热元件结垢严重可能造成风机喘振。因为，GGH结垢后，烟气通流面积减小，阻力增大。换热面结垢后表面粗造度增大，也使阻力增大。GGH正常阻力约500Pa，结垢后阻力增大。如果结垢特别严重，烟气通流面积减小使烟气通流量减小，风机出口压力升高。当GGH烟气通流量与风机出口压力处于风机失速区，风机处在小流量高压头工况下运行，极易造成风机喘振，引起增压风机跳闸，脱硫系统退出运行，严重的，如果烟道旁路挡板没有正常连锁快开或者机械机构卡死，将威胁机组的安全运行，造成了更加严重的事故。
（2）如果结垢严重由于原烟气经过GGH时， GGH换热元件本身没有有效的吸收原烟气温度，造成吸收塔入口烟气温度的增加，严重时会因高温烟气损坏吸收塔内部的设备，同时也会影响吸收塔内的化学反应效果。 3GGH结垢原因分析
造成GGH结垢的因素是多方面的，有设计、设备、运行方面的原因：
（1）净烟气侧携带的石膏石灰石混合物颗粒，经过GGH，在换热元件表面的积累吸收塔浆液循环泵工作时，吸收塔内整个弥漫着含有石灰石和石膏混合物颗粒的雾状液滴。在原烟气侧，气流方向是抑制此雾状液滴向GGH的方向扩散，烟气系统投运时雾状液滴从原烟气侧进入到GGH而吸附的可能性几乎没有，只有是净烟气携带所致。同时，在高低负荷时，吸收塔浆液循环泵都是两台运行，一台备用，因此，在低负荷时烟气量减小而浆液量没有变，这就增加了净烟气的湿度，和携带的石膏石灰石混合物颗粒的机会。 ?喷淋层或喷嘴设计不合理、喷嘴雾化效果不好、除雾器除雾效果不好、净烟气流速不合理、吸收塔内浆液浓度过高均可造成净烟气携带大量含有石灰石和石膏混合物颗粒到GGH。净烟气携带的液滴附着在GGH换热片表面，当GGH回转到原烟气侧，在原烟气高温作用下，液滴水份蒸发，而液滴中石灰石和石膏混合物颗粒粘结在换热片表面。
（2）运行时吸收塔内液位高，浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH。吸收塔在运行时由于氧化空气的鼓入，液位有一定的上升，另外吸收塔运行时在液面上常会产生大量泡沫，泡沫中携带的石灰石和石膏混合物颗粒，液位测量反应不出液面上虚假的部分，造成泡沫从吸收塔原烟气入口倒流入GGH。原烟气穿过GGH时，泡沫在原烟气高温作用下，水份被蒸发，泡沫中携带的石灰石和石膏混合物颗粒粘附在换热片表面。在此过程中，原烟气中的灰尘首先被吸附在泡沫上，随着泡沫水份的蒸发进而粘附在换热片表面，造成结垢加剧。
（3）原烟气中灰尘的浓度大、粘度强。换热元件在净烟气侧附带水分之后，在经过原烟气侧时，原烟气中电除尘未除净的尘粒附着在换热元件上，久而久之，越积越多，在高温蒸汽的作用下板结，形成垢块。
（4）除雾器除雾效果不好。由于除雾器没有有效地去除烟气中携带的液滴，使得净烟气进入 GGH时携带大量水分和浆液杂质，在经过GGH 换热元件时，水分连同其携带的石灰石和石膏一起粘附在换热元件上面，当带有水分的换热元件转到原烟气侧时，温度较高的原烟气使水分蒸发，而石灰石和石膏成分则粘附在换热元件上，如此反复，使得换热元件上的结垢越来越多，而蒸汽吹灰时高温蒸汽（320℃）又加剧了水分的蒸发，使得垢体更加坚硬，附着更加牢固，不易清除。
（5）GGH本身设计不合理。GGH换热面高度、换热片间距、换热片表面材质、吹灰方式、布置形式、吹灰器数量、吹灰器喷头吹扫位置、覆盖范围等，对GGH积灰、结垢均有影响。
（6）GGH运行中对结垢初期处理不当。GGH 运行中没有定期进行吹扫；吹扫的参数低、不能达到吹扫效果；吹扫的周期长，每次吹扫的时间较短，不能及时去除而形成累积；喷嘴与换热面间的距离过大，使得能量损失严重，而达不到充分吹扫；结垢后没有及时采用高压冲洗水在线冲洗或采用了高压冲洗水在线冲洗但由于结垢量太大，没有冲洗干净，经过原烟气加热后板结成硬垢，造成结垢越来越严重。
4 防止GGH换热元件结垢措施
4.1运行措施
（1）运行过程中应注意监测吸收塔液位，适当降低吸收塔液位，同时记录、分析运行数据，总结吸收塔真实液位以上“虚假液位”规律，防止泡沫从吸收塔烟气入口进入GGH。运行过程中应严格控制吸收塔浆液参数，建议吸收塔浆液浓度控制在1100～1130kg/m3，pH值控制在设计范围5.4～5.6之内，最大不超过6.0，也可根据实际情况经验适当降低，严格控制电除尘效果，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，及时按规定程序用工艺水对除雾器进行冲洗，以防止除雾器结垢影响除雾效果。
（2）GGH运行中应及时进行吹扫，定期进行检查；如果发现有结垢的预兆就应进行处理。结垢后吹扫时一定要吹扫干净，不要留余垢，否则垢体会越积越多，以后很难清理。特别是采用高压冲洗水在线冲洗时，一定要彻底冲洗干净，否则停留时间太长等结成硬垢后，更难清理，并且会越来越严重，高压水冲洗建议采取辅电机低转速运行冲洗，在冲洗时建议采取将烟气旁路挡板全开，增压风机静叶调至出力最小运行，以达到最佳冲洗效果；记录、分析GGH运行数据，掌握GGH 结垢规律，确定经济合理的吹扫周期和吹扫时间，把握高压冲洗水投运的时机和持续时间。通过掌握的运行资料，修编适合自己的GGH运行规程。
（3）要在浆液里面加入适当消泡剂，防止吸收塔虚假液位的出现。
（4）在脱硫系统启动时，建议尽量缩短启动浆液循环泵与增压风机的时间间隔，防止吸收塔浆液飘入GGH，在每次启动脱硫系统后，尽快使用高压水冲洗GGH一次，防止飘落在换热元件上的浆液干固，粘附在换热元件上；只要冲洗就要冲洗彻底，防止结垢更严重。
（5）在GGH出口原烟道靠近吸收塔的侧壁下边缘处加装导流槽，以防浆液顺原烟气烟道流入GGH，可以把顺侧壁流下的浆液导流到两侧顺外壳的密封片处流下。
（6）在低负荷时采用减少一台浆液循环泵运行方式，不仅可以减少净烟气的含带浆液量，同时也可以减少厂用电率，提高经济性。
4.2整改措施
（1）利用脱硫系统停运时，适当调整蒸汽（高压水）冲洗喷嘴与换热元件间的距离以及根据结垢程度相应增加喷嘴数量，以保证冲洗介质的最大能量利用。
（2）利用脱硫系统停运时，检查除雾器是否有结垢现象，根据除雾效果适当调整除雾器，保证更有效的去除雾滴。
（3）在GGH净烟气侧入口前加装烟气除湿过滤净化装置，定期清理更换，以降低通过GGH 的净烟气的湿度和杂质含量。
（4）寻找一种垢体溶解剂，在GGH冲洗过程中加入到冲洗介质中，既不腐蚀设备又可以达到清除垢体的目的。
（5）利用脱硫系统停运时，在满足吸收塔出入口烟气温度的情况下，适当调宽GGH换热片之间的间距。
5结束语
目前三河电厂通过各种改造以及运行整改措施，已经达到一定的效果，增加了GGH的正常投运时间，但是问题仍然存在，还需要进一步的研究改造。GGH换热元件结垢是各电厂石灰石- 石膏湿式烟气脱硫的一个普遍共同关注的问题，解决此问题意义重大，希望和大家共同探讨，尽快解决此类问题。
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