全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集.pdf

全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 温州电厂 300MW 机组脱硫 GGH 差压高原因探讨及对策 300MW 机组脱硫 GGH 差压高原因探讨及对策 温州发电有限责任公司 蔡国柱 摘要摘要 脱硫 GGH 烟气 烟气加热器 Gas Gas Heater 是脱硫系统 的重要设备之一 温电三期脱硫 GGH 自投运以来差压一直偏高 已 严重影响脱硫系统的安全经济运行 本文通过对 GGH 工作原理 结 构特点的介绍 分析 探讨了 GGH 差压高的原因 以寻求解决方法 1 引言 1 温电三期烟气脱硫工程是温州发电厂三期扩建工程两台 300MW 燃煤机组配套的 三同时 项目 采用引进美国巴威技术的石 灰石 石膏湿法强制氧化脱硫系统 由浙江天地环保工程有限公司总 承包 5 脱硫工程于 2005 年 4 月 24 日通过 168 小时满负荷试运行 6 脱硫工程于同年 7 月 14 日与主体工程同时通过 168 小时满负荷试 运行投入商业运行 2 我厂的GGH采用上海锅炉厂有限公司生产的二分仓容克式烟 气加热器 型号为 1 30 5 V 775 SMRC 换热面积为 23799m2 主辅 电机功率分别为 18 5kW 7 5kW 设计烟气量 1123000 Nm3 h 标态 干基 6 O2 吹灰器采用上 下部布置 由上海克莱德贝尔格曼机 械有限公司生产的步进 半伸缩式吹灰器 型号PS AL 吹扫介质为 压缩空气 低压水和高压水三种 1 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 3 我厂脱硫工程投入运行以后 由于 GGH 差压一直偏高 导致 脱硫阻力偏大 影响脱硫系统的安全经济运行 使得脱硫系统可靠性 大幅降低 对脱硫投运率造成不利影响 现平均 1 个多月需撤脱硫系 统对 GGH 进行人工冲洗 2 GGH 工作原理及结构 2 1 工作原理及目的 在回转式烟气加热器中 原烟气和净烟气交替地通过受热面 当 原烟气流过受热面时 热量由原烟气传给受热面金属 并被金属积蓄 起来 然后净烟气通过受热面 受热面金属就将积蓄的热量传给净烟 气 依靠这样连续不断的循环将 120 左右的原烟气降到 95 左右 并将 50 左右的净烟气加热到 80 以上 脱硫系统增设 GGH 的目的 一是降低进入吸收塔烟气的温度 以减少工艺水由于蒸发造成的损失 二是把净烟气加热到酸露点温度 以上 以减少对烟囱的酸性腐蚀 并增加烟气抬升高度 2 2 类型和结构特点 烟气加热器按照传热方式可分为两大类 传热式和蓄热式 或称 再生式 常用的传热式烟气加热器是管式烟气加热器 蓄热式烟气 加热器则是回转式烟气加热器 回转式烟气加热器可有两种布置形 式 垂直轴和水平轴布置 现国内外常用的垂直轴布置形式的回转式 烟气加热器又可分为受热面转动和风罩转动两种形式 通常使用的受 热面转动的烟气加热器是容克式回转烟气加热器 一般是二分仓的 GGH 对泄漏的控制极为严格 通常 脱硫系统要求 GGH 从原烟 2 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 气侧漏到净烟气侧的泄漏率需小于1 除常规的预热器密封手段 如 采用双道转子密封 配备间隙控制系统 焊接静密封 以外 还必须 采用密封区增压和转子内部烟气清扫净化设备 通过将加热后的净烟 气用低泄漏风机增压后 喷入转子密封区使压头高于原烟气侧压头 隔断泄漏 另一股高压净烟气从密封区侧面喷入转子 用风帘方式清 理掉转子中的携带原烟气 为防止 GGH 内部烟气漏出腐蚀外部重要 设备 如风机 轴承 吹灰器等等 还配有密封风机 抽取外界空 气将空气增压后作气密封使用 GGH 内流通的烟气温度通常在酸露点以下 净烟气中存在大量 的水滴 设备承受的腐蚀程度是非常严重的 故 GGH 使用的材料档 次远高于预热器 传热元件通常用双层搪瓷表面元件 密封板表面用 高镍基哈氏合金材料制造或包覆 密封片用耐酸型不锈钢或非金属特 弗龙材料等 内部受烟气冲刷部位静止构件表面用玻璃鳞片树脂涂 层 转子 壳体材料用考登钢制造等等 同时 GGH 烟气中从吸收塔中或原烟气中带来了大量的石膏浆 或烟尘 遇到湿态的转子在传热元件表面大量沉积 产生的堵灰现象 远比预热器严重 GGH 配备两台气体和低压水双介质吹灰器用于日 常吹扫 采用高压水作为转子严重堵灰时疏通 停机阶段用大流量水 冲洗设备进行转子彻底清洗 GGH 使用的传热元件是特殊设计的 由于换热温差小 冲洗表 面带有强化换热波纹 为保证吹灰深度 采用小封闭流道设计 可以 有效维持清洗或吹灰介质在元件内部的动能 达到彻底清洗的目的 3 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 其清洗性能比预热器热段元件优越数倍 通常为防腐和利于清洁 元 件表面采用封闭性比预热器用搪瓷元件更优质的搪瓷表面层 3 原因探讨 除了内因如 GGH 换热元件间距 高度 自身波纹等设计上的不 合理因素外 外因加剧了差压的升高 如吹灰空压机时常排气温度高 而无法连续运行 吹灰用的压缩空气及高压冲洗水压力达不到设计 值 吹灰器喷头堵塞 除雾器效果不佳等 1 GGH 换热元件高度相对较高 间距较小 温三 GGH 换热元 件净高度为 775mm 而同为 300MW 机组脱硫系统的温二 GGH 换热 元件高度为 430mm 使烟气流通通道狭长 阻力增大 且更易堵灰 每次 GGH 差压高后 检查发现堵灰现象一般发生在换热元件上部十 几公分内 而换热元件下部较干净 2 GGH 吹灰日常应使用压缩空气 每班吹扫一次 持续约 2 小时 实际吹灰压力约 0 65MPa 与设计值 0 80MPa 有一定差距 又 加上吹灰空压机时常因排气温度高而无法连续运行 仅采用压缩空气 吹扫已无法满足 GGH 稳定运行要求 现 GGH 差压偏高时只能在运 行中用高压水冲洗 高压水设计压力 10 5MPa 在 2006 年 6 月前的 很长一段时间内由于高压水泵故障 实际压力小于 6 0MPa 现能达 到 9 5MPa 但频繁使用高压水吹扫 短时间可降低 GGH 差压 而其 所带入的大量水分 会使换热元件表面更易积灰 形成恶性循环 另 外 高压水喷嘴时有堵塞 也影响了冲洗效果 3 吸收塔除雾器效果不好 净烟气中携带水分 石膏浆液雾滴 4 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 偏高 在 GGH 传热元件表面大量沉积 加剧 GGH 差压升高 4 锅炉原烟气品质较差 含尘量较高 加速 GGH 传热元件表 面积灰 在萧山电厂 当锅炉燃烧灰份达 30 以上的煤种时 GGH 差压会大幅上升 目前我厂还没有关注到这方面的影响 4 对策与措施 4 1 降低 GGH 换热元件高度 1 降低 GGH 换热元件高度是解决 GGH 差压高的根本方法 我 厂 GGH 进 出口烟气温度设计值为 120 80 而实际运行时分 别为 130 93 左右 GGH 出口烟气温度偏高了十几度 这样可 通过上海锅炉厂有限公司根据实际进口烟温 130 和设计出口烟温 80 重新计算换热面积 换热面积的减少 意味着换热元件高度能降 低了 间距也可大些 经咨询上海锅炉厂有限公司技术部门 GGH 出口烟气温度下降 10 换热元件高度可降低 30 左右 2 GGH 出口烟气温度 一般的烟气湿法脱硫系统是采用烟气加热设备 GGH 来提高 脱硫处理后排放的烟气温度 以减缓烟气冷凝结露产生的腐蚀性水液 液体 从理论上讲 采用 GGH 能有利于减缓烟气的腐蚀 即提高烟 气温度 减少结露 但烟气湿度 水分这些诱发腐蚀的因素依然存 在 脱硫后烟气中对烟囱产生最严重腐蚀的氯离子遇水蒸汽形成盐 酸 即使是化合很少量的氯化物也会造成严重腐蚀 它的化合温度约 为 60 况且 GGH 的运行能否满足运行温度值的要求 尤其是在发 电机组低负荷运行 机组开启和关停期间及其它不利工况时能否满足 5 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 运行温度值的要求值得关注和重视 因此 GGH 出口烟温还值得探 讨 在国外出口烟温有选 75 的 也有选 80 的 在我国 烟气脱 硫处理还属于起步阶段 已建成投运 且完全按烟气脱硫处理运行的 火电厂工程项目不多 且大多是新建工程 运行时间较短 因此 烟 气脱硫后烟囱腐蚀的调查和研究资料都较少 经验也有限 现阶段我 国主要参照国外 GGH 出口烟气温度选 80 4 2 对吹灰器及吹灰介质进行改造 依靠增加吹灰动能达到比较好的吹灰效果 是一个可行的降低 GGH 差压的办法 1 改造实例介绍 江苏镇江电厂 浙江萧山电厂都有改造实例 现以萧山电厂为例详细说明 萧山电厂于 2006 年 3 月在天地环保公司及戴蒙德电力机械 湖 北 有限公司的支持下 完成了对 GGH 吹灰装置的蒸汽改造工作 将原压缩空气 低压水 吹灰管路截断 改接从 1 2 炉空预器蒸 汽吹灰联络管两侧堵板间引出 1 炉侧加装堵板 的冷段再热蒸汽 进口压力 2 72 MPa 温度 324 控制程序基本采用原压缩空气 吹灰程序 取消原空压机的联锁保护 修改控制按钮 利用现有吹灰 器 将低压一个 6 5 喷嘴改成 20 喷嘴 另外四个 6 5 喷嘴保留 高 压水吹灰系统继续保留 吹灰器改用蒸汽后 GGH 的差压问题基本 上得到解决 从改造前单侧 700 850Pa 下降到单侧 600 700Pa 蒸汽吹灰电动阀后压力一般为 1 2 MPa 左右 温度为 230 左右 2 蒸汽吹灰改后可能产生的危害 6 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 GGH 换热元件采用由表面镀有搪瓷的钢板组成 钢板厚度 0 8mm 搪瓷镀层厚度 0 2mm 内表面所有与烟气接触的碳钢部分 均衬厚度约 2mm 的酚醛型玻璃鳞片树脂 它们设计最高使用温度为 170 而吹灰蒸汽参数一般是 300 1 0MPa 是否对 GGH 换热元 件搪瓷和内表面鳞片树脂有影响 由于目前投运时间不长 有待考验 4 3 吹灰压缩空气压力应达到设计值 说明压缩空气量不够 又加上吹灰空压机故障率高 如果不考虑 改蒸汽吹灰 应考虑改造空压机 将空压机的压力从现 0 8 MPa升为 1 0MPa 或 1 3MPa 流量重新计算 应选 30m3 min以上的机型 冷却方式风冷改为水冷 4 4 增设三级除雾器 现除雾器分一级 二级 为提高除雾器效率需增设三级除雾器 一是改造费用较高 二是安装位置也较难布置 三是增加烟风道压损 故改造除雾器不是好的办法 现需加强运行管理 保证冲洗时间 以 减轻对 GGH 的影响 同时 减少冲洗阀门内漏 电动头故障等对冲 洗效果的影响 4 5 保证良好的设备状态 应加强空压机 吹灰器 高压冲洗水泵等设备的检修 保证良好 的设备状态 4 6 降低原烟气中的含尘量 锅炉尽量燃用灰份低于 30 的煤种 加强出灰 保证电除尘的投 用率和除尘效率 降低原烟气中的含尘量 7 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 5 结论 1 改造 GGH 降低 GGH 换热元件高度是解决 GGH 差压高的根 本方法 缺点是费用大 将 GGH 换热元件换成国产的也需二百多万元 2 加强设备检修 是降低 GGH 差压的前提 3 改造空压机 提高压缩空气动能 是切实可行的降低 GGH 差 压的办法 4 改造吹灰器及吹灰介质 也是降低 GGH 差压可行的办法 但 可能对 GGH 换热元件搪瓷和内表面鳞片树脂产生潜在的影响 脱硫 GGH 差压高问题 是湿法石灰石 石膏脱硫系统遇到的新 问题 现还没有一套完整的解决方案可借鉴 只有通过不断的尝试才 能总结出成熟的方法 参考文献 参考文献 1 陈东祥 容克式烟气加热器运行维修说明书 上海锅炉厂有限公司空气预 热器公司 2003 2 上海锅炉厂有限公司产品介绍 3 李向前 萧山发电厂 GGH 蒸汽吹灰改造情况介绍 萧山发电有限责任公 司 2006 作者 蔡国柱 男 1969 年 12 月 助理工程师 现任温州发电有限责任公司设备管 理部锅炉点检员 8 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 湿法烟气脱硫 GGH 结垢问题探讨 国华荏原环境工程有限责任公司 石 英 摘要 摘要 迄今为止 安装了回转式烟气 烟气换热器 以下称 GGH 的石灰石 石膏湿法烟气脱硫工程 GGH 在运行中均有结垢堵塞现 象发生 有的发生结垢堵塞非常严重 造成脱硫装置不能正常运行 本文主要分析 GGH 结垢对电厂运行造成的不利影响 对造成 GGH 结垢原因进行了分析 对今后需要设置 GGH 的湿法烟气脱硫工程 在防止换热面结垢方面提出建议 供业内人士参考 引言 GGH 不是湿法烟气脱硫工艺本身必需的设备 是否需要设置 GGH 主要取决于电厂所在地环保是否允许 我国初期建设的石灰石 石膏湿法烟气脱硫工程均安装了 GGH 近年来建设的湿法烟气脱 硫很多也安装了 GGH 如粤电国华台山电厂一期 1 2 600MW 机组等 随着对是否安装 GGH 对环境的影响程度认识的深入以及安 装了 GGH 带来的众多问题 建在远离大 中城市 人口稀少的地区 有的电厂环保允许不安装 GGH 如陕西国华锦界电厂 4 600MW 机 组 河北国华黄骅沧东发电厂 2 600MW 机组 浙江国华宁海电厂 二期 2 1000MW 机组 粤电国华台山电厂一期 3 4 5 600MW 机组等 建在大 中城市周围的电厂由于环保要求而需要设置 GGH 9 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 从已投运的设置了 GGH 湿法烟气脱硫装置情况来看 或多或少均出 现过 GGH 换热面结垢现象 有的结垢非常严重 严重影响到脱硫装 置的运行 1 GGH 结垢造成的危害 1 1 GGH 工作原理 GGH 是利用从锅炉尾部来的温度较高的原烟气通过 GGH 换热 元件时与换热面进行热交换 将热量蓄于换热元件 经过热交换的原 烟气温度降低进入吸收塔 从吸收塔出来的饱和净烟气经过 GGH 换 热元件时 换热元件从原烟气中吸收的热量释放出来使净烟气得到加 热温度升高 达到设计要求的烟气排放温度 1 21 2 GGH 结垢造成的不利影响 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 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 10 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 吸收塔蒸发而带走的水量就越多 对于 600MW 机组 进入吸收塔的 烟气温度每升高 10 大约水耗量增加 10t h 结垢会引起增压风机 如果脱硫增压风机与锅炉引风机合并 则 为引风机 能耗增加 如果结垢严重可能造成风机喘振 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 1000Pa 结垢后阻力增大 对于 600MW 机组 GGH 阻力每增加 100Pa 电耗大约增加 100kW h 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 易造成风机喘振 2 GGH 结垢的原因 造成 GGH 结垢的因素是多方面的 有设计方面 设备方面 运 行方面 通过对几个电厂 GGH 结垢情况的分析 归结起来有以下情 况之一均可造成 GGH 结垢 1 净烟气侧携带的石膏混合物颗粒 在换热面上的累积 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 只有是净烟气携带所致 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 11 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 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 2 原烟气灰浓度高和 或 灰的粘结性强 3 运行中吸收塔液位过高 浆液从吸收塔原烟气入口倒流入 GGH 吸收塔在运行时由于氧化空气的鼓入液位有一定的上升 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 4 GGH 本身设计不合理 GGH 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 GGH 运行中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 结垢后没有及时采用高压冲 洗水在线冲洗或采用了高压冲洗水在线冲洗但由于结垢量太大 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 3 防止 GGH 结垢措施 根据环保要求需要设置 GGH 的石灰石 石膏湿法烟气脱硫工 程 总结可能造成 GGH 结垢原因 在工程设计 设备采购和运行维 12 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 护等环节应采取相应措施 以缓解 GGH 结垢 最大限度降低因 GGH 结垢而造成不利影响 3 1 设计环节 1 除雾器设计 净烟气流经除雾器除雾元件的流速应在合适的 范围 不应太高 流速越高随着净烟气被带走的液滴越多 粒径范围 越大 大粒径的液滴也可能被带走 严重影响除雾效果 流经除雾元 件流速越低 烟气流经除雾器的时间长 烟气中液滴与除雾元件接触 的机率大 甚至微小粒径的飞沫也会凝结 达到更好的除雾效果 除 雾器尽可能布置在吸收塔内并水平布置 净烟气垂直向上流经除雾 器 以保证烟气流均匀分布 避免产生流速不均引起烟气携带液滴而影 响除雾效果 另外 除雾器水平布置在吸收塔内 凝结在除雾元件上的 液滴在重力作用下 直接落入吸收塔浆池内 减少了除雾器结垢的机率 2 喷淋层设计 合理的布置喷淋层喷嘴 使喷出的循环浆液能 均匀覆盖吸收塔平面 避免吸收塔截面因浆液分布不均而产生孔穴 浆液分布不均会影响到吸收塔内流场分布不均 为烟气携带液滴提供 了有利条件 浆液分布量少的区域烟气会携带大量液滴 流场分布不 均增加了除雾的难度 不能除去的液滴将进入GGH 合理的选用喷 嘴 喷嘴出口浆液雾化粒径直接影响到进除雾器前烟气携带液滴的多 少 喷嘴出口浆液雾化粒径越小 与烟气接触的比表面积越大 对烟 气中SO2与液滴中的石灰石反应越有利 粒径太小的液滴易被烟气带 走而进入GGH 液滴粒径太大则不利于反应 因此喷嘴出口浆液雾 化粒径应在合理的尺寸范围内 吸收塔顶层喷嘴喷射方向不宜向上喷 13 全 国 电 力 行 业 脱 硫 脱 硝 技 术 协 作 网 暨 技 术 研 讨 会 论 文 集 射 应向下喷射 向上与烟气流同向喷射 同样粒径的液滴更易被烟 气携带走 3 吸收塔浆液浓度和pH值 设计的浆液浓度pH值应在合理的范 围内 浆液浓度和pH值越高 相应液滴中石膏 石灰石混合物浓度 越高 对于烟气中SO2与液滴中的石灰石反应越有利 但会造成石灰 石耗量增加 同样条件下净烟气带到GGH的固体物增加 3 2 GGH 采购 采购 GGH 时除了常规的技术要求之外 还应提供 烟气成份 分析 灰份成份分析 石灰石成份分析 可能出现的最大浆液 浓度下的组份分析等 供供货商合理进行