GGH堵塞的原因分析及对策

陈仲渊，张国鑫，周海明，蔡庆明

（1.浙江浙能能源技术有限公司，杭州310052；2.浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江温州323609；3.浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江金华321100）

GGH堵塞的原因分析及对策

陈仲渊1，张国鑫2，周海明1，蔡庆明3

（1.浙江浙能能源技术有限公司，杭州310052；2.浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江温州323609；3.浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江金华321100）

通过对浙能集团所属发电厂29套GGH运行情况的分析，发现GGH堵塞的原因主要有脱硫系统设计上存在缺陷、运行指标控制和运行操作不当及煤的硫分高等。通过调整运行参数，加强压缩空气的吹扫和高压水的在线冲洗，提高电除尘和除雾器的效率，进行大通道的改造和新型化学清洗等多方面的处理措施，延缓了GGH结垢和堵塞，提高了脱硫系统的投运率，效果显著。

GGH；堵塞；延缓；脱硫

FGD（石灰石-石膏湿法脱硫）是一种技术成熟、运行高效的脱硫方法。GGH（烟气-烟气换热器）是湿法脱硫的重要设备，一般采用回转式，由1个多隔仓的转子构成。转子隔仓装有换热元件，并带4个过渡烟道接口（原烟气和净烟气侧进、出口）。为减少原烟气向净烟气泄漏，GGH配有密封系统和吹扫系统，在GGH的原烟气侧上部和下部安装清洗装置（包括高压水、低压水冲洗和压缩空气吹灰）。浙能集团所属发电厂脱硫系统共安装了29套GGH，普遍存在结垢、堵塞和腐蚀等情况，有必要采取相应对策。

1 GGH运行现状

1.1 GGH堵塞的影响

从GGH现场检查来看，由于压缩空气自动吹扫和高压水冲洗行程有偏差，造成中心筒外第3圈与第4圈的结垢特别严重。为降低GGH差压的上升，往往需停用脱硫系统进行高压水离线冲洗清理。但GGH结垢比较严重时，离线高压水就无法冲洗到换热元件内部，同时连续高压水冲洗对GGH换热元件损伤较大，使元件出现歪曲和变形，还引起了烟道涂鳞剥落等现象。GGH换热元件腐蚀、堵塞的影响主要体现在：

（1）GGH结垢后，烟气通流面积减小，阻力增大，差压上升，增压风机电流增大，引起喘振或振动，严重时发生引风机跳闸。尤其是取消烟气旁路后，影响了发电机组的整体安全性。

（2）由于GGH结垢后系统阻力增加，风机电流增大导致运行电耗增加。为防止因结垢引起GGH差压上升，则加大GGH在线或人工高压水冲洗的频率。冲洗时因停运脱硫系统，降低了脱硫装置的投用率，从而会影响脱硫电价的补贴。

（3）GGH堵塞后，为保证机组及脱硫系统安全运行而停运脱硫系统，对GGH进行离线冲洗，SO2减排受影响。

1.2 GGH垢样分析

GGH的主要隐患是低温腐蚀和堵塞，电除尘的飞灰和净烟气携带吸收塔的浆液，在原烟气的高温烘烤下，在GGH表面形成难溶性的硫酸盐和硅酸盐，长期积累，堵塞GGH换热元件。

对浙能集团部分发电厂GGH的垢样进行分析，结果如表1所示。GGH结垢成分主要有SiO2，CaO，Fe2O3，Al2O3，与水泥的成分比较接近，造成GGH换热元件的结垢清洗困难。GGH结垢成分中SiO2主要来自粉煤灰，CaO和硫酸盐主要来自吸收塔内的石灰石-石膏浆液。由此可见，粉煤灰和石灰石-石膏浆液一起粘结在GGH换热片上，造成GGH结垢、堵塞。

2 引起GGH堵塞的原因分析

2.1 设备设计存在的缺陷

（1）除雾器的设计型式和安装、烟气流速是影响除雾效率的主要因素。为达到除雾效果，吸收塔流场必须均匀，最高速度不能超出临界烟气流速；最低速度要确保能达到所要求的最低除雾效率。但实际上吸收塔直径设计偏小，内部流场不均匀，导致在吸收塔内的烟气流速增大，烟气携带的浆液雾滴增加。

（2）吸收塔至GGH未设计安装水平和垂直过渡烟道，净烟气携带石膏浆液直接进入GGH换热器，致使烟气流场不能均匀分布，GGH局部产生浆液粘结堵塞，继而形成恶性循环，导致GGH结垢。

（3）吹灰器压缩空气吹扫气源设计压力低、品质差，吹到烟气换热器表面的压力不到0.5 MPa，吹灰效果较差，使换热器堵塞越来越严重。

另外，GGH换热元件高度、换热片间距、换热元件表面材质、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、压缩空气品质等，都对GGH积灰、结垢有很大影响。

2.2 运行参数控制

（1）电除尘器电流、电压等参数控制不当，降低了除尘效率，使进入吸收塔的原烟气灰尘浓度过大。原烟气的部分灰尘吸附在换热元件上，特别是GGH的冷端。由于烟尘具有水硬性，随着时间的推移累积硬化成类似水泥的硅酸盐，板结而形成结垢。

（2）Cl-来源于脱硫剂、补充水和煤，经过反复循环浓缩后，Cl-浓度升高。若Cl-浓度控制不当，高浓度的Cl-会抑制脱硫剂的溶解，增加脱硫剂的消耗量和烟气携带的石灰石-石膏浆液量。

2.3 运行操控不当

（1）GGH吹扫装置故障或吹扫、清洗设置不合理，严重影响吹扫、清洗效果。主要表现在GGH运行中没有定期进行吹扫，吹扫的压力参数低。吹灰步序、步长、停留时间设置不合理，存在未吹到的死角；喷嘴与换热面的间距过大、喷嘴弯曲，使得能量损失严重而达不到吹扫效果；差压升高时没有及时采用在线高压冲洗水冲洗，或由于结垢量太大，没有冲洗干净。

表1 GGH硬垢成分分析结果%

（2）除雾器冲洗不到位，引起除雾器堵塞，造成其通流面积大大减少，烟速加快，更易将含有固体的液滴带到GGH，大大加重GGH的负担，造成GGH的堵塞。

（3）吸收塔液位控制偏高，运行时氧化空气的鼓入使液面上产生大量泡沫，液位测量时无法反映液面上虚假的部分。液位过高时泡沫从吸收塔原烟气入口倒流入GGH，在原烟气高温作用下，水分被蒸发，泡沫中携带的石灰石－石膏混合物颗粒粘附在换热片表面，逐渐形成结垢，引起了堵塞。

2.4 其他因素

（1）燃煤硫分越高，原烟气中SO2及SO3浓度越高，SO3转变成硫酸蒸汽的浓度也就越高。硫酸蒸汽凝结成硫酸液滴附着在蓄热板上，飞灰就很容易黏附在受热面上且难以被吹扫掉，硫酸蒸汽还通过渗透作用使堵灰硬结形成硬垢而难以清除。另外燃煤的发热量低而灰分高，烟气中携带的飞灰增加，也导致GGH堵灰的速度加快。

（2）吸收塔内浆液pH值较高时，烟气携带的CaCO3含量会较多，与原、净烟气中的SO2继续反应生成结晶石膏而牢固地粘附在GGH换热元件上引起堵塞。

（3）脱硫系统连续运行时，经除雾器后的烟气仍含有大量石灰石和石膏浆液混合物颗粒的雾状液滴。由于烟气总量大，GGH连续运行时间长，净烟气携带的石膏浆液总量很大。这些浆液通过GGH时会粘附在换热元件上，在原烟气高温作用下浆液水分蒸发，留下的混合物颗粒在换热片表面越积越厚从而形成积垢。

3 延缓GGH堵塞的对策

3.1 源头控制

GGH的堵塞源头来自于电除尘的飞灰和吸收塔石灰石－石膏混合的浆液，因此，在源头上要提高电除尘和除雾器的效率，减少进入GGH的飞灰及浆液。

（1）通过提高电除尘器高低压供电控制装置的可靠性，应用合理的振打清灰运行方式，加强电除尘的维护，提高电除尘的运行稳定性，降低除尘器出口烟尘。

（2）GGH的结垢很大程度上决定于净烟气携带浆液的数量和浓度，因此，优化除雾器的冲洗程序，每班（8 h）1～2次冲洗。当除雾器差压接近高值时，强制冲洗。冲洗时要考虑吸收塔液位，防止浆液溢流。必要时将平板型除雾器改为屋脊型，或增加1层除雾器。在脱硫系统停运时，要加强对除雾器的检查与清理。

3.2 运行过程控制

运行过程中运行参数的控制，直接影响GGH的堵塞状况。运行中通过控制FGD系统运行参数及压缩空气吹扫、在线高压水冲洗等措施，可以延缓GGH的结垢速率。

（1）吸收塔浆液pH值是湿法脱硫系统反应工艺控制核心，浆液pH值高加上浆液的密度大，容易在除雾器和GGH上结垢。因此，要及时分析石灰石浆液和石膏质量，掌握CaSO4·2H2O，CaCO3，CaSO3·1/2H2O及石膏的含水率等指标，通过数据分析，指导运行人员调节脱硫运行参数保持在最佳状态。

（2）重视压缩空气吹扫或者蒸汽吹扫，根据设备实际和煤种决定每天吹扫次数，压力为0．6～0．8 MPa（吹灰器接口处）。压缩空气的品质必须是压力等级高、携带水分少（冷干机除水）。采用蒸汽吹扫，蒸汽压力不高于0．8 MPa；蒸汽品质为过热蒸汽，温度为300℃，约90～100℃的过热度，保证蒸汽管道中疏水充分，无水残留。

（3）原则上在GGH总压差值之和超过初始投运值1．5倍时（例如：总压差初始投运值为600 Pa，运行中总压差达900 Pa）采用高压水冲洗。水压约15～20 MPa（不超过40 MPa），在机组低负荷时段进行。高压水冲洗后必须投运压缩空气或者蒸汽吹扫，以保持元件表面干燥，降低腐蚀和再次堵塞的风险。

（4）控制Cl－浓度在15 000 mg/L以下。氯化物能抑制脱硫剂的溶解，引起石膏中CaCO3含量超标，石膏脱水困难，导致成品石膏含水量增大。同时，脱硫浆液中F－也应控制在50 mg/L以下，因为氟化钙是硬化剂，对CaCO3有较强的固化作用，含较高氟化物的浆液携带至GGH表面，使结垢变得坚硬。

3.3 GGH检修对策

虽然从源头和运行过程中采取多项对策，减少了电除尘飞灰和吸收塔石灰石－石膏浆液的携带，但由于烟气量很大，又长时间运行，烟气中飞灰及石灰石-石膏浆液的含量还是比较大，并渗透到GGH内部，不容易冲洗。因此，必须在机组检修中也采取相应的措施。

早期投运3万h以上的GGH换热元件，腐蚀和堵塞已经非常严重，在技改中更换大通道换热元件，对延缓GGH结垢会起到很好的效果。但设计时就要考虑冬季低负荷状态下的排烟温度最好要达到80℃以上。如某发电厂1号机组冬季低负荷的排烟温度曾低至65℃，就会产生低温腐蚀的情况。

当GGH换热原件内部结垢比较严重时，由于离线高压水不易冲洗到换热元件内部，不能有效去除GGH换热原件内部结垢。而且随着离线冲洗次数增加，冲洗效果越来越差，此时，应采用新型化学剂清洗。

新型化学清洗剂对GGH结垢有较强清洗能力，采用环保型中性化学清洗剂可以直接在GGH表面进行喷淋，清洗效果好、清洗周期短、对设备无腐蚀、对周围环境无影响。安装GGH新型化学清洗自动喷淋装置，将环保型中性化学清洗剂均匀地喷淋到GGH表面，使药剂渗透到GGH硬垢内，并贯穿于换热元件上下，将GGH硬垢溶解和剥离，不损伤搪瓷换热元件，然后用在线高压水容易冲洗干净。清洗后的换热元件显出搪瓷片的本色，去垢率达到95%以上。

3.4 应用成效

某发电厂3号机组为660 MW超超临界发电机组，在C级检修中采用GGH新型化学剂清洗，运行过程中调节好脱硫运行参数，改为每月3次在线高压水冲洗，提高了压缩空气的压力并加强吹扫，除雾器冲洗每班2次，Cl-浓度控制在15 000 mg/L以下。采取以上措施后有效延缓了GGH的堵塞，取得了明显的效果（见图1、图2）。2011年脱硫投运率从97.64%提高到99.21%，GGH的差压平均下降195 Pa，增压风机电流平均下降37 A，创造的经济效益达100万以上。

4 结语

采取文中介绍的对策：从源头控制入手，减少进入GGH的电除尘飞灰和经除雾器后的石灰石-石膏浆液；在控制好脱硫运行参数的基础上，进行压缩空气吹扫和在线高压水冲洗；采用新型化学清洗清除了长期积累在GGH内部的硬垢等，大大延缓了GGH的堵塞。浙能集团发电厂应用表明，GGH差压保持良好的状态，脱硫系统运行稳定，提高了脱硫投运率，减少了SO2排放，取得了较大的社会经济效益。

图1 采取延缓GGH堵塞措施前后增压风机电流对比

图2 采取延缓GGH堵塞措施前后脱硫系统单侧差压对比

[1]叶青，张国鑫，沈军，等.湿法脱硫吸收塔浆液pH值异常情况处理[J].电力环境保护，2008，24（5）:40-42.

[2]王伟，顾建军.脱硫系统GGH换热元件化学清洗应用[J].浙江电力，2011，30（6）:41-45.

[3]吴顺根.湿法脱硫GGH结垢原因分析与对策[J].浙江电力，2010，29（5）:49-51.

（本文编辑：陆莹）

Cause Analysis and Countermeasures against Clogging of GGH

CHEN Zhong-yuan1，ZHANG Guo-xin2，ZHOU Hai-ming1，CAI Qin-ming3
（1.Zhejiang Zheneng Technology Co.，Ltd，Hangzhou 310052，China；2.Zhejiang Zheneng Yueqing Electric Power Generation Co.，Ltd，Wenzhou Zhejiang 323609，China；3.Zhejiang Zheneng Lanxi Electric Power Generation Co.，Ltd，Jinhua Zhejiang 321100，China）

By operation analysis of twenty nine sets of GGH in power plants affiliated with Zhejiang Energy Group，it is found that clogging of GGH is caused by defects in design of desulphurization system，inappropriate operating index control and operation of running as well as high sulfur content in coal.By adjustment of operating parameters，purging of compressed air and on-line washing of high-pressure water，efficiency improvement of electrodedust and demister，transformation of large path and new chemical cleaning，fouling and clogging of GGH is mitigated，operation ratio of desulphurization system is enhanced and the significant effectiveness is achieved.

GGH；clogging；mitigation；FGD

X701.3

：B

：1007-1881（2013）01-0040-04

2012-05-03

陈仲渊（1971-），男，浙江宁波人，工程师，长期从事发电厂热机专业及脱硫、脱硝等管理及研究工作。