脱硫 GGH 清洗药剂的开发及施工工艺的研究吴晓峰,陆卿,赵品华,王启 大唐淮北发电厂设备部,235000摘要:大型火力发电机组的脱硫系统几乎都安装了烟气换热器 (gas-gas-heater,GGH)运行时吹灰装置运行良好的情况下存在积垢堵塞、换热效率差、运行压差远高于设计值等问题,严重影响锅炉的安全运行, 必须对其进行清洗除垢针对结垢情况，对垢样进行了分析，研制出了 HB-I 型 GGH 专用清洗剂，同时确定了具体的清洗工艺，在安徽某电厂的使用表明效果良好，具有较高的经济效益和安全效益关键字:脱硫；换热器； 清洗剂；施工工艺Abstract: GGH(gas-gas-heater)is a common equipment of desulphurization system in thermal power plant. There are some problems such as blockage cause of scale, low heat transfer efficiency and high pressure drop of flue gas on the GGH even if the soot blower unit is in normal operation. So it’s necessary to clean the GGH and remove scale for boiler’s safety operation. By analyzing the scale and testing,HB-1 chemical cleaner was developed, so did the cleaning technology at the same time. The application in a power plant in Anhui Province showed sound effect with high economical and safety benefit.Keywords: Desulphurization ;Heater ; Cleaner ;Construction technology1前言为了降低 SO2 的排放量，目前,国内大型火力发电机组的脱硫系统几乎都安装了烟气换热器 (Gas-Gas-Heater,GGH)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， 甚至影响到脱硫装置的正常运行。
虽然采用压缩空气吹灰和高、低压水冲洗，但长期运行后元件受热面仍然会积上严重的复合盐垢且难以清除， 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，已成为电厂一个行业性的难题对 GGH 换热元件一般利用工具、专用设备和水力冲洗的机械除垢法 传统的高压水冲洗压力很高（50~100MPa） ，高压水的冲洗对表面效果明显，但由于陶瓷换热片相互之间的间距很小，加之积垢造成流通面积减少，因此压力衰减很快，对于中下层的垢的冲洗效果很差，不能彻底清洗干净，且过高的压力易对 元件表面造成永久性的物理 损伤[1]化学除垢是利用专用清洗剂使垢物溶解或变得疏松易于脱落，配合高压水（20~30 MPa）进行冲洗， 具有除垢彻底、对结垢设备无损伤 、除垢劳动强度小、有利于工人的安全、 有利于恢复生产等优点但由于 GGH 垢样具有坚硬、成分复杂等特点，非常难以清洗，国内尚无效果良好的商品清洗剂问世为此 ,我们组织开展了清洗火电厂脱硫系统 GGH 的专用化学药剂的开发、筛选工作，同时对清洗的施工工艺进行了攻关,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药剂及施工工艺在安徽某火电厂的应用取得了良好效果。
2清洗剂研制2.1垢样成分分析为全面了解脱硫系统的 GGH 结垢化学成分, 以便配制有针对性的药品 ,确保清洗效果,化学清洗前进行了 GGH 结垢情况检查，从外观检查该垢样,垢质坚硬,附着牢固, 呈灰黄色表 1 是 2008 年 7 月和 11 月分别取样送中国科学技术大学理化科学实验中心进行分析化验的垢样的化学成分分析结果表 1 垢样的化学成分分析结果含量（％） 组份名称 2008 年 7 月2008 年 11 月SiO229.9829.60CaO10.927.69SO317.2319.06Fe2O32.152.34Al2O319.2320.78TiO20.780.79MnO20.010.053Na2O0.802.01K2O0.982.29P2O50.060.002SrO0.060.064MgO1.574.75从表 1 可知,该垢样主要成分为硅酸盐和硫酸盐的复合难溶化合物 ,用一般的化学药剂很难清除[2]2.2 HB-I型清洗剂的开发、筛选、试验2.2.1 清洗剂的开发试验主要考虑以下几方面的因素：1）腐蚀安全性 GGH 搪瓷元件的搪瓷层是由特殊硅酸盐经高温熔融烧结在碳钢表面，尽管有很强的耐腐性能，但如果药剂选择操作不当，有些化学物质还是要对它产生破坏性损伤[3]。
2）清洗过程要时间短、效率高目前环保部门对脱硫系统的运行时间考核越来越严格 ,脱硫的同步投运率要求大于 95%，因此,停运后的清洗时间越短越好3）清洗经济性好成本尽可能低廉，以减少发电厂的维护费用4）清洗工艺要系统简单、操作方便要求使用方便简单，劳动强度低，运行中的清洗宜采用喷淋法进行除垢5） 清洗应在常温下进行由于运行中脱硫短时停运进行清洗，不具备加热清洗的条件，因此开发的清洗药剂应能在常温下发挥良好作用为此, 我们针对 GGH 垢样的成分以及硅酸盐搪瓷元件的特殊性，对药剂进行了配制和筛选，经过大量的溶垢试验和腐蚀性能试验后 ,开发研制了 HB-I 喷淋型清洗剂该药剂外观为褐色透明液体，无毒、无污染该型专用清洗剂包括表面活性剂 [4]（起到润湿、乳化作用，利于药剂与垢样的接触反应）、缓蚀剂、碱性清洗剂(主剂,质量分数一般在 10%～15%)、强力渗透剂 (有机鳌合物，鳌合垢中的金属离子,使反应向有利于溶垢的方向进行 [5])、剥离剂（一种有机溶剂，利于垢样从搪瓷表面剥落） 最终试验时 ,对垢物不进行破碎处理 ,尽量保持原样,置于该清洗剂中浸泡 ,观察到垢样逐渐松软，溶液逐渐浑浊，用玻璃棒轻触可以立即破碎。
2.2.2 HB-I清洗剂的腐蚀性能试验清洗剂由于含有多种化学成分，有可能会在清除积垢的同时对 GGH 内部部件产生腐蚀现象，为检验 HB-I 清洗剂可能对脱硫 GGH 内部各部件的腐蚀情况 ,有必要对要清洗的典型的 GGH 材料进行腐蚀性试验分析 ,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河北某搪瓷制品有限公司的 GGH 搪瓷样品进行了各种材料动态条件下的腐蚀试验腐蚀试验在试验室中进行 ,试验时,在常温下将样品浸泡在清洗剂中 4-5 小时从试验结果看，该型清洗剂不会对 GGH内部部件造成较严重的腐蚀，样品搪瓷表面未失光,无腐蚀痕迹,未见点蚀现象主要设备材料和抗腐蚀能力分析见表 2表 2 主要设备材料和抗腐蚀能力分析表系统设备一般材料腐蚀速率耐蚀合金钢板0.030 g/㎡·h换热器前原烟道 耐高温玻璃鳞片树脂内衬0.016 g/㎡·h换热器烟道底板玻璃鳞片树脂内衬0.023 g/㎡·h耐蚀合金钢板0.02 g/㎡·h换热器元件 搪瓷钢板痕量3 HB-I型清洗剂的工业应用安徽某厂 6 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 29·5GVN420 型。
该换热器一大特点是 :镀搪瓷的薄波纹板换热元件致密、紧凑 ,使总体积减小虽然在 GGH 的上下部位可通过正常的吹灰、高压水冲洗、离线低压水冲洗等进行清洗，但运行较长时间，结垢堵塞情况非常严重2009 年 3 月份，该机组机组脱硫GGH 运行中堵塞严重， GGH 原烟气压差和净烟气压差均超过 1.2kPa，增压风机电流急剧上升，但脱硫入口仍为正压，因此被迫降低机组负荷运行，为此该厂在请示环保部门同意后停运脱硫系统并利用 HB-I 型清洗剂进行了 GGH清洗3.1清洗前的小试 为验证 HB-I 型清洗剂的清洗效果 ,在清洗前,对 HB-I 型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 1h后, 用玻璃棒轻触立即破碎， 3h 后，垢样已变成泥状物，溶液浑浊并有少许泡沫试验证明 HB-I 型药剂对该厂 GGH 垢样的溶垢效果明显3.2 清洗工艺的确定经分析讨论，结合现场条件及设备状况，拟定以下清洗工艺：水冲洗→清洗剂喷淋、循环 →高压水冲洗详细步骤：1)水冲洗：采用工业水或消防水，要求有足够压力流量，对 GGH 内部蓄热元件自上而下进行冲洗，去除沉积在换热元件的表面浮灰，已减少浮灰对药剂的消耗，同时可以起到润湿垢样表面的效果，利于下一步反应。
2)清洗剂喷淋、循环浸泡：将 HB-I 清洗剂溶解于溶药箱内，经专用泵提压后均匀喷洒在 GGH 换热面，使换热器蓄热元件上垢物充分与药剂发生接触，同时拆除 GGH 净烟气下部烟道废液管道，接一软管将淋下的药液引入溶药箱内，通过一药液泵进行打循环（见图1） 这样一方面可以延长药剂与垢样的接触时间，另一方面可以充分利用药剂的有效成分，避免浪费，该段工作时间约 3-4h在该步骤中由化学人员定时取样分析，分析项目主要有：药剂浓度、浊度、温度、 pH 等，根据分析结果及时排污和补充清洗剂3)高压水冲洗：观察积垢松软后再使用专用高压清洗机（压力约 20~30MPa） ，对换热器蓄热元件垂直反复冲洗直至大部分垢予以去除，从底部排放口排出对于个别区域因垢层较厚未完全除尽的，再进行单独喷洒药剂并延长接触时间，然后再进行冲洗经过连续加药喷淋和冲洗后， GGH 清洗工作顺利结束4）废液排放至灰沟，加水稀释或中和达到标准后排放3.3分析项目清洗的质量参照 《工业设备化学清洗质量标准》 （HG/T 2387-92） 、 《火力发电厂锅炉化学清洗导则 》 （DL/T 794-2001）的要求来进行综合评定清洗中的监测指标见表 3。
表 3 清洗中的监测指标序号步骤测定项目采样点控制标准间隔时间1水冲洗浊度GGH 下部出口浊度基本稳定30min2喷洒药液、循环清洗药液浓度溶药箱浓度保持30 min3高压水冲洗浊度透光率1、GGH 下部出口2、换热面除垢率＞90%30min4废液排放pH悬浮物溶液箱GB89783.4清洗效果该项工作在厂家人员的密切配合下进行的很顺利，整个清洗过程历时 3 天，清洗后经甲乙双方共同验收，一致认定该次清洗效果明显、费用低廉、工期较短，清洗过程安全、环保，投运后的数据更是证明了清洗的效果检查结果(满负荷时)如下:图 1 GGH 临时清洗系统图循环泵 排污药液喷淋头GGH原烟气侧 净烟气侧溶液箱消防水来a)清洗后的 GGH 运行差压为 296Pa（清洗前超过 1200Pa）,同比下降 75%；b)增压风机运行电流同比下降 25A（6KV电机） ；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 , 无任何腐蚀现象随机抽样检查除垢率在 95%以上，洗净率超过 90%GGH 换热元件清洗前后的情况见图 2、图 3。
图 2 GGH 换热元件清洗前 图 3 GGH 换热元件清洗后3.5经济效益该厂设备电压 6KV,增压风机功率 1600KW,按每度电 0.40 元计,GGH 净烟气侧压差由 1200 Pa 降到 296 Pa,相应电流从 205A 降到 180A,每小时少耗电。