脱硫系统烟气换热器积垢的化学清洗方法

        摘要：大型火力发电机组脱硫系统的烟气换热器(gasgasheater,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。为此,介绍了清洗火电厂脱硫系统GGH的专用化学WP-T04清洗剂的清洗原理、 清垢方法、清洗工艺,并以静态、动态试验验证清洗剂的清洗效果,以腐蚀试验说明清洗剂对脱硫装置无腐蚀 作用。该清洗方法在广东某火电厂的应用取得良好效果。

        关键词：湿式石灰石-湿法烟气脱硫系统、GGH积垢、化学清洗

        目前,国内大型火力发电机组的脱硫系统几乎 都安装了湿式石灰石-湿法烟气脱硫装置,而大部 分脱硫装置选择了气-气加热器,即烟气换热器 (gasgasheater,GGH)。脱硫系统的GGH运行时 在线吹灰装置运行良好的情况下,绝大多数电厂都 存在GGH积垢堵塞、换热效率差、运行压差远高 于设计值等问题,严重影响脱硫增压风机的运 行,甚至整个锅炉的安全运行,为此,大部分 电厂不得不停运脱硫系统,进行GGH的清洗 除垢工作。

        广东省某电厂1号机组为国产亚临界自然循环 锅炉,于2006年安装了湿式石灰石-湿法烟气脱 硫装置,脱硫系统的GGH是豪顿华公司生产的30·5GVN500型,原烟气侧设计烟气阻力418Pa, 净烟气侧设计烟气阻力382Pa。投入运行以来,烟 气阻力不断上升,值已经接近1kPa,运行中 吹灰器高压水冲洗已经不能降低差压,需要停运进 行清洗除垢。

        1　清洗剂试验

        1·1　垢样成分分析

        为全面了解脱硫系统的GGH结垢化学成分, 判断WP-T04清洗剂的适应性,确保清洗效果,化 学清洗前进行了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。垢样的化学成分分析结果见表1。

        从表1可知,垢样为硅酸盐和硫酸盐的复合难 溶垢物,一般的化学清洗剂很难清除。

        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, 但在脱硫系统的GGH中不具备这种清洗条件。我 们利用清洗剂在水溶液中离解成H+和酸根负离 子,强力渗透快速润湿硬垢,酸根负离子对钙、镁 等二价金属离子及Ca2+和Mg2+的无机盐有很好的 螯合作用,在螯合反应和H+的共同作用下,达到 除垢目的。同时我们配以高耐受性的阴-非离子表 面活性剂,起到加速软化和剥离作用。

        1·3　WP-T04清洗剂的开发试验

        WP-T04清洗剂的开发试验主要考虑以下几方 面的因素:

        a)腐蚀安全性。系统中搪瓷和不锈钢等设备 应无腐蚀或微腐蚀。

        b)清洗速率。环保部门对脱硫系统的运行时 间考核越来越严格,因此,停运后的清洗时间越短 越好。

        c)清洗经济性。成本尽可能低廉才具有市场 竞争力。

        为此,我们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,置于专用清洗剂中浸泡,直至 完全溶解。专用清洗剂包括耐酸性的表面活性剂 (微量,如OP-10、AES)、缓蚀剂、酸性清洗剂(主剂,质量分数一般在10%~15%)、强力渗透 剂(鳌合剂、鳌合垢中的钙离子,使反应向有利于 溶垢的方向进行)。

        为验证WP-T04清洗剂的清洗效果,在清洗 前,对WP-T04清洗剂进行了专项静态试验。静态 试验在实验室中进行。试验时,WP-T04清洗剂的 质量分数取10%(与现场清洗剂质量分数一致), 在试验容器中浸泡GGH积垢样品,浸泡8h后, 取样观察,清洗效果明显,结垢基本全部清洗掉。 清洗效果如图1所示。

        1·4　WP-T04清洗剂的动态试验

        我们用WP-T04清洗剂对湖南某电厂300MW 机组脱硫系统的GGH进行了动态清洗试验,清洗 结果表明GGH上的积垢脱落明显,可见GGH搪 瓷蓝色。清洗前后的对比如图2所示。

        1·5　WP-T04清洗剂的腐蚀试验

        为验证WP-T04清洗剂中某些化学物质会对脱 硫装置GGH产生影响,有必要对要清洗的典型的 GGH材料进行分析,主要的设备材料见表2。结 合GGH化学清洗时工艺参数,选用了英国豪顿华 公司和广州得盛搪瓷发展国际有限公司的GGH搪 瓷样品进行了各种材料动态条件下的缓蚀试验。缓 蚀试验在试验室中进行,试验时,将样品浸泡在清 洗剂中7天,温度80℃。缓蚀效果优良,样品搪 瓷表面未失光,无腐蚀痕迹,未见点蚀现象。

        2　GGH清洗工艺

        2·1　GGH清洗工艺流程

        利用临时加装的清洗箱配制清洗药品,控制清 洗剂的质量分数为15%。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。清洗液通过集水池进行收集后,通过回收水泵 输送到清洗箱中,实现循环清洗。清洗期间定期检 测清洗剂质量分数,质量分数下降超过2%时,及 时补充清洗剂。当清洗剂质量分数基本稳定不再下 降时,化学清洗过程结束。

        清洗废液汇集到集水池,加入中和剂处理,检 测pH在6~9时,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3个周期,约12h,压力10 MPa。GGH清洗工艺流程如图3所示。

        2·2　清洗效果

        2008年3月8—12日,对华能汕头电厂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:

        a)清洗后的GGH运行差压为580Pa,同比下 降80%;

        b)增压风机运行电流同比下降40A;

        c)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;

        d)GGH上表面搪瓷基本见蓝色,搪瓷层没有 损坏,如图4所示。

        3　结论

        a)清洗后,电厂脱硫装置的GGH运行压差、 脱硫增压风机运行电流明显降低,经济效益明显。

        b)WP-T04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。清洗工艺和化学药 品对清洗设备无腐蚀。

        c)本次化学清洗中清洗设备选型适当,清洗 系统安全可靠,清洗工艺设计合理,为GGH积垢 的化学清洗积累了宝贵经验,对火力发电厂脱硫装 置的安全经济运行提供一定的保障。