分离式热管换热器
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脱硫系统烟气换热器清洗剂及其应用点击：2159 日期：[ 2014-04-26 21:57:52 ] |
| 脱硫系统烟气换热器清洗剂及其应用 芦洪涛1，谢爱军2，尤国彪2 （1.沈阳市石油化工研究院，辽宁沈阳110036；2.上海立昌环境工程有限公司，上海200135） 摘要：大型火力发电机组脱硫系统的烟气换热器（gas-gas heater，GGH）容易积垢堵塞,严重影响锅炉的安全运行,必须对其进行清洗除垢。通过对GGH积垢成分的分析，采用鳌合剂、膨化剂、有机酸复配，制备出溶垢快速、对GGH元件及其配件无腐蚀的中性清洗剂CHT-2012，并介绍了清洗火电厂脱硫系统GGH中性清洗剂CHT-2012的清洗原理、清垢方法,清洗后GGH运行差压分别为原烟气459 Pa，净烟气364 Pa，同比下降65%和70%，应用效果良好。 关键词：湿法烟气脱硫系统；GGH；清洗剂；清洗工艺 中图分类号：TQ649文献标识码：A文章编号：1671-0460（2010）02-0186-04 目前，在我国，湿式石灰石/石膏湿法脱硫工艺约占电厂装机容量的85%，而大部分脱硫装置选择了回转再生式气-气换热器，即烟气换热器（gas-gas heater,GGH）[1]。回转再生式原烟气/净烟气换热器（GGH）是除吸收塔（含内件）外的高耗资设备。其作用是原烟气通过缓慢旋转的转子一侧，净烟气通过其另一侧，换热元件绕垂直轴旋转时轮流通过热的原烟气和冷的净烟气。原烟气通过换热元件时，将其部分热量传给换热元件蓄热；在换热元件转到净烟气侧时，其释放热量至逆流通过的净烟气（经洗涤脱硫后的湿烟气），使其在进入烟囱排放前升温至80℃以上，从而减小净烟气中的水蒸气、SO2、SO3在低温条件产生冷凝酸，以改善脱硫后的烟道和烟囱的腐蚀状况，并使烟气浮力增加[2]。在脱硫系统GGH运行过程中，即便采用在线吹灰装置，长期运行后绝大多数电厂都存在GGH积垢堵塞、换热效率变差、运行压差增大的问题，既影响了系统的尾气处理效果，又增加了增压风机电能的消耗甚至是锅炉的安全运行，随着运行时间的推移，GGH中的固体沉积物越积越多，使得GGH压差大大高于设计值，不能正常运转。 上海某电厂1号机组，于1998年安装了湿式石灰石-湿法烟气脱硫装置，脱硫系统的GGH原烟气侧设计烟气阻力418 Pa，净烟气侧设计烟气阻力382 Pa。投入运行以来，烟气阻力不断上升，原烟气达到1 430 Pa，净烟气达到1 300 Pa，运行中吹灰器高压水冲洗已经不能降低差压，需要停机进行除垢。传统的除垢方法是拆卸搪瓷元件进行物理清洗，停机时间长，会对搪瓷元件造成物理损坏、除垢不彻底。针对这一问题，开发了高效中性清洗剂。 1·清洗剂配制 1.1垢样成分 由表1可知垢样主要成分是硫酸钙和硅酸盐。 GGH系统结垢的主要成分是硫酸钙和硅酸盐及氧化铝及氧化铁，其中以硫酸钙和硅酸盐垢最难除去，不同的电厂，二者的所占比例稍有不同，为全面了解脱硫系统的GGH结垢化学成分，判断CHT-2012中性清洗剂的适应性,确保清洗效果，对上海某电厂进行了GGH结垢情况检查，取样进行成分分析。外观检查该结垢，垢质坚硬，附着牢固，呈灰黄色。 用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）进行垢样的元素分析[3]，得到垢样的基本组成成分，分析数据见表1。 1.2清洗原理 对于硅酸盐和硫酸盐这种复合难溶垢物,传统的锅炉清洗方法一般采用碱煮转型（酸洗）溶解法[4]，但在脱硫系统的GGH中不具备这种清洗条件。利用清洗剂在水溶液中离解成具有螯合性的阴离子，快速润湿硬垢，螯合性阴离子对钙、镁等二价金属离子及Ca2+和Mg2+的无机盐有很好的螯合作用[5]。在螯合反应的作用下,使垢的致密结构变得松散[6]。配合膨化剂，使得坚硬的垢转化为松散的粘泥状物质，再进行水冲洗，达到除垢目的。 1.3清洗剂的配制 清洗剂的开发主要考虑以下两方面的因素： （1）安全性。清洗剂呈中性，对系统中搪瓷和不锈钢等设备应无腐蚀。 （2）保证较短的时间能够有效的除垢。为此，进行了大量的溶垢试验，确定了清洗剂的组分。最终试验时，对垢物不进行破碎处理，尽量保持原样，置于清洗剂中浸泡，直至完全溶解。专用清洗剂包括螯合剂、渗透剂、缓蚀剂、膨化剂4部分组成。以羟基乙酸、EDTA四钠、碳酸氢钠、膨化剂DP及水混合制备成中性清洗剂CHT-2012，具体组成见表2。 为验证CHT-2012中性清洗剂的清洗效果，对CHT-2012中性清洗剂进行了溶垢试验。溶垢试验在实验室中进行。试验时,用CHT-2012中性清洗剂在试验容器中浸泡GGH积垢样品,浸泡4 h后观察,膨化效果明显，坚硬积垢变为稀泥状。溶垢效果如图1所示。 2·清洗工艺 2.1清洗工艺流程 利用临时加装的清洗箱配制清洗药品。常温下，通过输送水泵、清洗管道，把清洗剂从GGH检修人孔门引入，利用自制的喷淋装置对GGH换热元件进行喷淋清洗。清洗液通过自制的集水回收装置进行收集后，通过回收水泵输送到清洗箱中，实现循环清洗。清洗期间定期补充清洗剂。当结垢变为松软状粘泥时，化学清洗过程结束。清洗废液汇集到集水池,排到电厂废水处理中心。废液排空后,利用电厂脱硫系统的吹灰器对GGH换热元件进行高压水冲洗。 GGH清洗工艺流程：配管→化学清洗→高压水冲洗（30 MPa以下）。 2.1.1配管 （1）安装喷淋器：打开GGH上人孔，在GGH一侧沿其半径位置上方固定安装喷淋器。 （2）安装循环配液槽：在GGH下方安放配液槽及循环泵。 （3）安装回收器：打开GGH底部人孔，在其内部搭脚手架至GGH下人孔，同时铺板搭建施工平台并安装回收器。 （4）用管线联接循环泵出口至喷淋器、回收器至配液槽，构成循环回路。 2.1.2化学清洗 （1）操作：将GGH专用清洗剂加入配液槽，启动循环泵对GGH进行喷淋清洗，同时通过GGH盘车手柄人工缓慢转动GGH。 （2）清洗时间：以GGH转4～8圈为宜。 （3）清洗终点：当GGH结垢全部膨胀疏松后，结束化学清洗，前后时间约48 h。 2.1.3高压水冲洗 （1）根据GGH结垢严重程度，必要时首先采用消防水冲洗。 （2）采用高压水对GGH上部及下部进行认真细致冲洗。 2.2清洗效果 2009年12月23—26日,对上海石化电厂1号机组脱硫系统GGH实施了化学清洗，清洗过程安全顺利。 检查结果（满负荷时）如下： （1）清洗后的GGH运行差压分别为原烟气459Pa，净烟气364 Pa同比下降65%和70%； （2）清洗后GGH进（出）口烟温为123（86）℃，设计值分别为126（≥85）℃，未降低GGH换热效率； （3）GGH上表面搪瓷基本见蓝色，搪瓷层没有损坏，如图2所示。 3·结论 CHT-2012中性清洗剂对脱硫GGH上硅酸盐和硫酸盐复合积垢的清洗效果良好，对设备无腐蚀。通过循环喷淋在使全部积垢软化成泥状，除垢速度快。清洗后废液pH值呈中性，无需中和处理。该中性清洗剂可以代替常规的机械除垢法和酸性清洗剂，应用于GGH元件的清洗。清洗后,该电厂脱硫装置的GGH运行压差明显降低,达到设计范围，运转正常。 参考文献 [1]曾庭华.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M].北京：中国电力出版社，2004. [2]郝吉明，王书肖，陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制手册[M].北京：化学工业出版社，2001. [3]Kim，K.，S.Yang，et al.Studies on the analyses for the scale ofFGD process[J].Korean Journal of Chemical Engineering，2002，19（1）：46-51. [4]刘扬清.浅谈中性除垢剂在消除难溶性水垢中的应用[J].中国高新技术企业，2009（22）：2. [5]石步乾，黄青松，冯兴武，等.清除硫酸盐垢的有机溶垢剂研究[J].精细石油化工进展，2004（5）：27-30；34. [6]崔勋章，韩祺召，崔军伟.锅炉硫酸盐垢的化学清洗[J].清洗世界，2005，21：18-20. |
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