哈雷钎焊板式换热器
专业生产:换热器;分水器;过水热;冷却器
管板换热器
管翅式换热器
清洗换热器
折流杆换热器
新闻动态

湿法烟气脱硫GGH换热元件结垢问题探讨

点击:1750 日期:[ 2014-04-26 21:53:46 ]
                           湿法烟气脱硫GGH换热元件结垢问题探讨                                          梁昌龙                         (三河发电有限责任公司,河北 三河 065201)     摘要:三河发电有限责任公司一期脱硫GGH换热元件结垢,不仅导致净烟气不能达到设计要求的排放温度,对下游设备也会造成腐蚀,同时增加了吸收塔耗水量,降低了脱硫效率,更严重的是GGH换热元件结垢严重,将引起 增压风机出力增加,从而导致喘振,影响机组以及脱硫系统的安全运行。因此,改善GGH换热元件结垢势在必行, 文章给出了详细的分析以及改善措施,力求提高锅炉的经济性和安全性。     关键词:湿法;烟气;脱硫;石膏;换热;元件;结垢;措施     中图分类号:X701.3 文献标识码:B     1 概 述     三河发电有限责任公司一期工程为2台350 MW机组,锅炉为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 年的烟气脱硫改造工程中,在2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。烟气脱硫装置采用1炉1塔,设置烟气旁路烟道,并设有GGH换热器,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、GGH通 过脱硫吸收塔脱硫后排放,平时烟气旁路挡板关闭, 发生事故或脱硫装置停机检修时旁路烟道被打开, 烟气通过旁路烟道进入烟筒。GGH采用30.5-V- 450SMRC型号的回转式烟气换热器,单侧换热面 积6700m2每台GGH配有2支吹灰器,以及高压在 线冲洗水系统和低压离线冲洗水系统。     2 脱硫GGH运行现状     1号GGH从2007年6月18日开始168h试 运,开始时两端压差为500Pa左右,运行后,每天保 证3次蒸汽吹灰(每班1次),起初压差上升不快,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,压差达到1500Pa(高值),第1 次使用高压水冲洗,压差下降到600~700Pa,过后, 压差又继续升高,此后再用高压水冲洗,效果就不是 很好,并且压差较以往上升的要快,压差又达到 1400Pa左右,之后在8月份,1号增压风机申请停 运后,又用低压离线水冲洗了1次,这次冲洗,1号 GGH压差降到1000Pa,然后压差只增无减,高压 水冲洗已没有明显效果,结垢已经非常严重(以上数 值均是在满负荷时记录的)。     2007年8月1号机组停运,开人孔检查1号 GGH,发现1号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 范围已完全堵塞,现场情况如图1、图2所示。                             检查设备内部后发现,结垢层很硬,粘附牢固, 不易清除,对其取样化验,成分主要为石灰石和石膏;GGH内部无腐蚀现象,GGH传热元件也无损坏情况。     3 GGH结垢造成的影响     3.1 经济性影响     首先,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。     其次,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。     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。     3.2 安全性影响     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,结垢后阻力明显增 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。严重时,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,会造成更加严重的事故。 如果结垢严重,原烟气经过GGH时,GGH换 热元件无法有效地吸收原烟气热量,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。     4 GGH结垢分析     4.1 结垢成因分析     亚硫酸钙和硫酸钙在水中的溶解度很小,都会 形成高度过饱和溶液。亚硫酸钙和硫酸钙的种子晶体按相关化学反应生成CaSO3·1/2H2O软垢;烟气 中的CO2的再碳酸化,可能生成CaCO3沉淀物。 一般烟气中,二氧化碳的浓度达到10%以上,是 SO2浓度的50~100倍。吸收塔中部分SO2-3和 HSO3-被烟气中剩余的氧气氧化为SO42-,最终生 成CaSO4·2H2O沉淀。CaSO4·2H2O的溶解度较 小(0.223g/100g水,0℃),易从溶解中结晶出来, 在部件表面上形成很难处理的硬垢。可以说,GGH 的表面结垢和堵塞,其原因是烟气中的氧气将 CaSO3氧化成为CaSO4(石膏),并使石膏过饱和。     4.2 结垢机理分析     在原烟气中含有大量金属氧化物,如MgO、 ZnO、MnO、CuO等,对SO2均有吸收能力,一般认 为,SO2溶于水形成亚硫酸,温度升高时,反应平衡 向左移动SO2同氧化剂反应生成SO3,在催化剂的作 用下,可加速SO2氧化成SO3的反应,在与含水量大 的烟气接触时,SO3+H2OH2SO4,此时再与原 烟气中的MgO、ZnO、MnO、CuO反应将生成坚硬的 固体结垢MgSO4,ZnSO4等坚硬的固体结垢。 SO2及易与碱性物质发生化学反应,形成亚硫 酸盐,碱过剩时生成正盐,SO2过剩时形成酸式盐, 亚硫酸盐不稳定,可被烟气中残留的氧气氧化成硫 酸盐:在GGH净烟气侧,由于净烟气带石灰石浆液 以及少量石膏等化学物质,在通过GGH时粘附在 GGH换热元件上,当GGH净烟气侧GGH换热片 转到原烟气侧时,与原烟气中的SO2发生化学反 应,生成CaSO3·1/2H2O软垢,当SO2过剩时形成 CaSO4·2H2O。     4.3 结垢实样的化验     通过了解垢样的酸碱度,主要化学成分,熔点特 性,溶解性及溶解度特性,为寻求提供较佳的溶剂种 类,该溶剂最好能水溶,以方便在水洗受热面时加 入。经过取样化验,垢样构成成分排在第一位的是 Ca2+,这给分析结垢原因提供了突破口。     5 GGH结垢原因分析     5.1 设备与运行     造成GGH结垢的因素有设计、设备以及运行方面等原因。如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,只能是净烟气 携带所致。在高、低负荷时,吸收塔浆液循环泵都是 2台运行,1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。 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,在运行时由于氧化空气的鼓入 液位将会上升,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。此现象可见图3所示。                            5.2 烟气中灰尘较粘且浓度大     原烟气中灰尘的浓度大、粘性强,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。     5.3 除雾效果不好     除雾器的除雾效果不好,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。     5.4 GGH本身设计不合理     GGH本身的设计不尽合理,GGH的换热面高度、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。     5.5 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。     6 防范GGH换热元件结垢的措施     6.1 运行措施     针对GGH换热元件结垢原因,应对GGH换 热元件结垢进行相应的处理。运行过程中应注意监 测吸收塔液位,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; 运行过程中严格控制吸收塔浆液参数,吸收塔浆液 浓度控制在1075~1085kg/m3(有试验表明此范围 密度对脱硫效率是最好的),pH值控制在设计范围 5.4~5.6之内,最大不超过6.0;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;按规定 程序对除雾器进行冲洗。     结垢后吹扫一定要干净,不要留余垢,否则以后 很难清理。特别是采用高压冲洗水在线冲洗时,要 彻底冲洗干净,否则待余垢结成硬垢后,更难清理, 高压水冲洗时,建议采取辅电机低转速运行冲洗,并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,修编适合的GGH运 行规程。     在浆液里面加入适当消泡剂,防止吸收塔虚假 液位的出现。     在脱硫系统启动时,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。     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,可以把沿侧壁流下的浆液导流到两侧外壳的 密封片处流下。 在低负荷时,采用减少1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。     6.2 整改措施     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,根据结垢程度相应增加喷嘴数量,以保证冲洗介质能量的最大利用。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。     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。     寻找1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。     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。     7 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,还需要研究作进一步的改 造。GGH换热元件结垢,是各电厂石灰石-石膏湿 式烟气脱硫的1个普遍存在和共同关注的问题,尽快解决这个问题,对电厂的GGH换热元件的正常 运行有很大帮助。     参考文献:     [1]周至祥,段建中,薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北 京:中国电力出版社,2006.     [2]刘俞铭.火电厂湿法烟气脱硫新技术与FGD设备选型设计及典 型实例剖析实用手册[M].中国电力电子出版社,2006.     [3]钟毅,高翔,霍旺,等.湿法烟气脱硫系统气-气换热器的结垢分 析[J].浙江大学动力工程.2008.(02):275-278.     [4]国电太原第一热电厂.300MW热电联产机组烟气脱硫技术[M]. 中国电力出版社,2006.6. 
上一篇:小尺度槽道换热器换热性能的实验测试系统 下一篇:U形管代替浮头式换热器的应用

相关资讯

Copyright ©2008 哈雷换热设备有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技园西坞金水路 电话:0086-574-88661201 传真:0086-574-88916955
换热器 | 板式换热器 | 钎焊板式换热器 | 冷却器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式换热器 | 网站地图 | XML 浙ICP备09009252号 技术支持:众网千寻