電廠脫硫系統(tǒng)GGH結(jié)垢原因分析及解決方案_圖文

1、電廠脫硫系統(tǒng) GGH 結(jié)垢原因分析及解決方案Reason Analysis and Treatment of GGH Scale Depositof Desulfurization System in Power Plant歐陽榮 1, 李 珠 1, 彭衛(wèi)華 2OU YANG rong 1, LI Zhu 1, PENG Wei hua 2(1 廣東珠海金灣發(fā)電有限公司 ; 2 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院 , 廣東 廣州 519050摘要 :粵電集團(tuán)下屬電廠濕法煙氣脫硫系 統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行過程 中普遍 出現(xiàn)了 GGH 結(jié) 垢堵塞 的問題。對(duì) GGH 垢 樣進(jìn)行 了 取樣分析后 , 找出 GGH 堵

2、塞的主要原因。結(jié)果表明 :結(jié)垢 主要來 自于吸 收塔的石 膏漿液 和煙塵。通 過實(shí)驗(yàn) 得出最 佳的控 制 方案 , 采取相應(yīng)措施后取得了很好的效果 , 可供電廠脫硫工程參考借鑒。關(guān)鍵詞 :脫硫系統(tǒng) ; GGH; 結(jié)垢中圖分類號(hào) :X701 3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :B 文章編號(hào) :1671-8380(2009 04-0072-04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)。在粵電集團(tuán)目前已投運(yùn)的煙氣脫 硫裝置中 , 基本上都加裝了 GGH, 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

3、積灰、 結(jié)垢 , 造成堵塞 , 影響了脫硫系 統(tǒng)的安全運(yùn)行。廣東珠海金灣發(fā)電有限公司 3, 4號(hào)機(jī)組為 2 600M W 超臨界機(jī)組 , 配套脫硫裝置為石灰石 石 膏濕法煙氣脫硫 , 2套 FGD 系統(tǒng)于 2007年 2月 10日正式投入運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)裝有煙氣旁路煙道 , 并 設(shè)有 GGH 換熱器 , 每臺(tái)爐單獨(dú)裝設(shè) 1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)。 GGH 采用豪頓華公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)式煙氣換熱 器 , 換熱面積 (單面 為 16551m 2, 總重 370t, 換熱 元件 :2 8Due 、 500mm 深、 0 75mm 厚去碳鋼、 鍍 0 4mm 搪瓷。每臺(tái) GGH 配 2臺(tái)吹灰器 , 為全伸縮 式的清掃裝

4、置 , 清掃介質(zhì)采用水和過熱蒸汽 , 清掃水 有低壓水和高壓水。設(shè)計(jì)正常吹掃采用蒸汽吹掃 , 介質(zhì)為壓力 1 4M Pa 、 溫度 350 的蒸汽 , 轉(zhuǎn)子速度 為 1 25r/m in, 吹掃時(shí)間為 82min, 頻率為每 8h 一 次 ; 低壓沖洗入口法蘭壓力為 0 5M Pa, 轉(zhuǎn)子速度為 0 5r/m in, 水洗時(shí)間為 301min, 頻率為停機(jī)必要時(shí) 使用 ; 高壓水洗入口法蘭壓力為 10MPa, 轉(zhuǎn)子速度 為 1 25r/m in, 沖洗時(shí)間為 357m in, 頻率為在壓降 上升至潔凈狀態(tài) 1 5倍時(shí)沖洗。 1 脫硫 GGH 運(yùn)行現(xiàn)狀GGH 最初運(yùn)行時(shí)使用輔助蒸汽吹掃 (壓力

5、0 8 M Pa, 溫度 230 , 效果不是很明顯。后改為使用 主蒸 汽吹 掃 (壓 力 1 3MPa, 溫度 350 以 下 。 2008年 1月 , 3號(hào)機(jī)組電除塵多個(gè)電場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間不能 正常投運(yùn) , 除塵效果較差。 3月 , 3號(hào) GGH 原、 凈煙 氣差壓已超過 500Pa, 最高甚至達(dá)到 1200Pa, 進(jìn)入 吸收塔灰塵濃度最高時(shí)超過 100mg/m 3, 除霧器差 壓達(dá) 250Pa, 機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)增壓風(fēng)機(jī)電流高達(dá) 392A(額定值 492A , 正常運(yùn)行時(shí)的電流為 310A, 增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度 80%左右 , 熱工吹掃壓力表計(jì)后 情況依舊 , 由此判斷 GGH 已經(jīng)堵塞得比較嚴(yán)重

6、。 2008年 4月 , 3號(hào)機(jī)組停機(jī)大修 , 4月 2日下午 , 3號(hào) GGH 開人孔檢查 , 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 , 尤其是中部堵塞面 積超過 80%, 且主要發(fā)生在波紋板的上部 150mm 左 右位置 , 中心筒附近和外邊緣堵塞情況略輕。結(jié)垢很 硬 , 粘附牢固 , 不易清除。 GGH 內(nèi)部無明顯腐蝕現(xiàn) 象 , 傳 熱元件 無明顯 損壞現(xiàn) 象。在使用 壓力 為 25 MPa 的高壓水人工進(jìn)行反復(fù)沖洗約 80h 左右后 , 堵 塞情況得到很大改善。沖洗后 GGH 的運(yùn)行情況良 好 , 運(yùn)行時(shí)差壓在 200Pa 左右 , 除霧器差壓小于 10

7、0 Pa(設(shè)計(jì)值為小于 150Pa , 增壓風(fēng)機(jī)正常電流 270 290A 。沖洗前后對(duì)比情況如下圖所示。72廣西電力 2009年第 4期:10 圖 1 3號(hào)吸收塔除霧 器沖洗前情況圖 2 3號(hào)吸收塔除霧 器沖洗后情況圖 3 3號(hào) GGH 沖洗前情況 圖 4 3號(hào) GGH 沖洗后情況2 GGH 結(jié)垢造成的影響2 1 系統(tǒng)安全性影響為了保證系統(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

8、增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振或振動(dòng)超標(biāo)。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。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

9、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。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(zhǎng)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

10、目前伴隨國(guó)家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格 , 將來 開啟旁路擋板的模式很可能不被接受 , 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 , 粵電集團(tuán)集 中組織對(duì) GGH 堵塞 的原因進(jìn)行 了分析。表 1-2分別為韶關(guān)電廠和黃埔電廠對(duì) GGH 垢樣的分析數(shù) 據(jù)。表中數(shù)據(jù) 顯示 垢樣 的主 要成分 比較 一致 , 即 CaO, SiO 2, Fe2O 3, Al 2O 3, 由此可 以分析 GGH 積垢 主要來自煙塵 , 而這 4種成分也是水泥的主要成分 , 這就可以解釋 GGH 積垢難以清理的原因。另外根 據(jù)臺(tái)山電廠垢樣的分析 , 垢樣中還含有較大比例的 CaS

11、O 4, 這顯然來自于吸收塔的石膏漿液。表 1 韶關(guān)電廠垢樣分析結(jié)果%分析項(xiàng)目 Na 2O M gO Al 2O 3S iO 2P 2O 5SO 3K 2O CaO TiO 2Fe 2O 310號(hào) GGH 熱端 2. 001. 4712. 2837. 841. 419. 175. 765. 703. 1521. 2210號(hào) GGH 冷端 2. 831. 9010. 3026. 311. 2815. 502. 2123. 132. 6213. 9211號(hào) GGH 熱端 1. 991. 5114. 5242. 641. 218. 545. 076. 282. 3015. 9111號(hào) GGH 冷熱2

12、. 381. 7212. 8948. 481. 6314. 681. 904. 871. 839. 62表 2 黃埔電廠垢樣分析結(jié)果 %分析項(xiàng)目 Na 2O M gO Al 2O 3S i O 2S O 3CaO Fe 2O 3 GGH 表面 0. 511. 1024. 2442. 5013. 587. 958. 36 GGH 內(nèi)部 0. 631. 0017. 2945. 2318. 2210. 685. 42根據(jù)垢樣分析 , 造成 GGH 堵塞主要有以下幾 個(gè)方面的原因 :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

13、過大 (3號(hào) GGH 嚴(yán)重堵塞 前煙塵濃度比正常情況下高出 1倍多 。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。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(zhǎng) , 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

14、 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。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、 布置形式、 吹灰器數(shù)量、 吹灰器噴頭吹掃位置、 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)置對(duì)堵塞也有很大影響。GGH 吹掃裝置故 障或吹掃、 清洗設(shè) 置不合 理。吹灰裝置故障不能投運(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(zhǎng)、 停留 時(shí)間設(shè)置不合理 , 如有未吹

15、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 , 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。表 3可見部分電廠采 用壓縮空氣吹灰、 吹掃效果較差。表 3 粵電各電廠 GGH 運(yùn)行狀況對(duì)比電廠機(jī)組 GGH 堵塞情況 吹灰方式沙角 C 廠 堵塞很嚴(yán)重 采用壓縮空氣 , 壓力 0 50 6M Pa, 每班吹 12次 , 高壓水壓力 11M Pa, 一般每星期 1次。 沙角 A1-A4有一定堵塞 采用壓縮空氣 , 壓力 0 6

16、0 7M Pa, 每班 1次 , 高壓水壓力 10M Pa, 一般每月 2次。沙角 A5有一定堵塞 采用蒸汽吹灰 , 壓力 1 2M Pa, 每班吹 2次 , 視情況增加次數(shù)。珠海 堵塞嚴(yán)重 采用壓縮空氣 , 壓力 0 66M Pa, 每班吹 2次 , 高壓水壓力 10M Pa, 經(jīng)常使用 , 現(xiàn)已改為主汽吹灰 , 有一定效 果。惠來 堵塞嚴(yán)重 采用壓縮空氣 , 目前基本用高壓水 , 壓力 10M Pa 以上。黃埔 有一定堵塞 采用壓縮空氣 , 壓力 0 6M Pa, 每班吹 3次 , 高壓水壓力 12M Pa, 一般每月 2次。 湛江 有一定堵塞 采用壓縮空氣 , 壓力 0 6M Pa, 每

17、班吹 1次。金灣 堵塞較少 采用主蒸汽吹灰 , 壓力 1 3M Pa 左右 , 每班至少吹 2次 , 無需高壓水沖洗。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。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

18、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。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 CaCO 3含量較多 , 其會(huì)與 原、 凈煙氣中的 SO 2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(zhǎng)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 層數(shù)不 夠 , 對(duì) GGH 堵

19、塞也會(huì)有一定影響。4 防止 GGH 結(jié)垢的措施保證電除塵器高效運(yùn)行是防止 GGH 結(jié)垢的 根本措施。目前金灣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 小于 50 mg/m 3, 對(duì)于進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣含塵量提供了可 靠保證。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 。 改變吹灰壓力。金灣公司原來吹灰采用的是 輔助蒸汽 , 輔助蒸汽供汽壓力僅為 0 8M Pa, 到達(dá)吹 灰槍處壓力只有 0 6M Pa, 吹灰壓力明顯不足。經(jīng) 研究分析后改為采用主蒸汽壓力 , 吹灰 壓力達(dá) 1 3 M Pa 。我們還規(guī)定每班吹

20、灰次數(shù)至少 2次 , 另外 , 視 具體情況還可相應(yīng)增加吹灰次數(shù)。運(yùn)行結(jié)果證明 , 這一舉措相當(dāng)有效 , 2008年度金灣公司脫硫系統(tǒng)平 均投運(yùn)率達(dá)到 99 36%。保證吸收塔低液位穩(wěn)定運(yùn)行。金灣公司吸收 塔溢流口高度為 8 5m, 運(yùn)行中控制吸收塔液位在 7 8m 左右 , 如果吸收塔有冒泡現(xiàn)象 , 應(yīng)立即聯(lián)系化 學(xué)加消泡劑 , 避免吸收塔虛假液位的出現(xiàn)。由于金灣公司 GGH 自帶的 高、 低壓沖 洗水 使用情況不佳 , 一直未啟用。在發(fā)現(xiàn) GGH 原、 凈煙 氣差壓超過潔凈狀態(tài) 1 5倍 (約 500Pa , 除 霧器出 現(xiàn)壓差上升的情況 , 增壓風(fēng)機(jī)電流不正常上升時(shí) , 應(yīng) 盡快在有條件的情況下停運(yùn)脫硫系統(tǒng) , 及時(shí)聯(lián)系消 防水對(duì) GGH 和吸 收塔除 霧器 進(jìn)行 人工 沖洗。在 2008年里 , 我們主動(dòng)對(duì) 3號(hào)除霧器和 GGH 進(jìn)行了 2次清洗 ,