脱硫系统烟气换热器清洗剂及其应用*

芦洪涛，谢爱军，尤国彪

（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）

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）

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。

湿法烟气脱硫系统；GGH；清洗剂；清洗工艺

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。

表1垢样成分分析Table 1Composition analysis of the scale

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。

表2清洗剂组成Table 2Composition of cleaning agent

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459 Pa，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。

[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 of FGD 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.

Cleaning Agent for Gas-Gas Heater of the Desulfurization System and Its Application

LU Hong-tao1，XIE Ai-jun2，YOU Guo-biao2
（1.Shenyang Research Institute of Petrochemical Technology，Liaoning Shenyang 110036，China；2.Shanghai Lichang Environmental Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200135，China）

The gas-gas heater（GGH）in the desulphurization system of large thermal power plant is susceptible to scale and blockage，which gravely impacts safe operation of boiler.By analyzing the scale composition of GGH，the cleaning agent CHT-2012 that can dissolve scale fast and not corrode elements and parts of the GGH was prepared from chelating agent，expanding agent，organic acid and corrosion inhibitor.The cleaning principle and descaling means of CHT-2012 neutral cleaning agent specially used for the GGH in the desulphurization system of thermal power plant were introduced.Differential pressures of original flue gas and purified flue gas after cleaning GGH were 459 and 364 Pa respectively，decreased by 65%and 70%.

Wet flue gas desulfurization system（FGD）；Gas-gas heater（GGH）；Cleaning agent；Cleaning process

TQ649

A

1671-0460（2010）02-0186-04

2010-03-21

芦洪涛（1977-），男，工程师，辽宁沈阳人，2000年毕业于辽宁大学应用化学专业，目前主要从事工业循环水处理剂及工业清洗剂的研发。E-mail:chemistry.lht@gmail.com。