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摘要：大唐淮北发电厂五期脱硫GGH换热器的结垢、堵塞现象已严重影响了脱硫系统的经济安全运行。通过对GGH换热器系统的改造，可以有效的减轻GGH此类现象的发生。本文从以下几个方面做出了详细分析，制定了改造措施。力求提高脱硫的经济性和安全性，达到国家的环保要求。
关键词：湿法烟气 ：脱硫： 石膏 ：GGH 结垢
Abstract: Datang Huaibei power plant five stage desulfurization of GGH heat exchanger fouling, clogging phenomenon has seriously affected the economic and safe operation of the desulfurization system. Through the transformation of the GGH heat exchanger system, can effectively reduce the GGH such phenomena. This paper makes a detailed analysis from the following aspects, the reform measures. In order to improve the economy and safety of desulfurization, reach the national environmental requirements.
Keywords: wet flue gas desulfurization gypsum scaling:::GGH
中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012
概况
大唐淮北发电厂五期技改1×670t/h锅炉配置一套全烟气量处理的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置。烟气脱硫岛工程由大唐环境科技工程有限公司以EPC（设计、采购、施工）总承包方式承建，采用奥地利AEE公司核心技术设计和建造。关键设备和材料均采用进口，整套装置包括石灰石制浆系统、石膏脱水系统、烟气系统、SO2吸收系统等十一个系统组成，采用一套独立的DCS分散系统控制。副产物为二水硫酸钙（石膏），在设计工况下，全烟气脱硫效率不低于95%。2004年12月25日开工建设，2005年12月19日全部安装工作结束，单体、分系统调试完成。2005年12月28日20：30完成72+24小时试运行，移交试生产。烟气脱硫装置采用1炉1塔，设置烟气旁路烟道，并设有GGH换热器，1台炉设置1 台增压风机，正常运行时烟气经增压风机、GGH通过吸收塔脱硫后排放，平时烟气旁路挡板关闭，发生事故或脱硫装置停机检修时旁路烟道被打开，烟气通过旁路烟道进入烟筒。GGH采用29.5GVN435型号的回转式烟气换热器，换热面积17835m2，GGH配有JETBLOWER类型吹灰器以及高压冲洗水系统、低压冲洗水系统。
GGH运行现状
脱硫GGH刚开始运行时，两端压差为200Pa-300Pa左右，每天保证12次压缩空气吹灰(每班3次)，每月一次高压冲洗水吹灰，压差上升不快，设备保持正常运行。但自2013年以来，GGH投运一个月两侧差压就上升到1000Pa左右，增压风机电流上升到150A。高压水冲洗改为每周一次，增加冲洗次数，冲洗后压差下降到600-800Pa。但48小时后压差又继续升高，再用高压水冲洗效果就不是很好，并且压差较以往上升的要快，又达到 1000Pa左右。以后压差只增不减，高压水冲洗已没有明显效果，结垢已经非常严重，脱硫GGH正常运行时间越来越短，已直接影响机组经济运行和环保指标。
2013年3月13号机组停运，打开人孔门检查GGH，发现GGH换热器结垢、堵塞严重，靠中心半径约1.5-2m范围已完全堵塞。现场情况如图1所示：
图1表示GGH换热元件堵塞情况
检查设备内部后发现，结垢层很硬，粘附牢固且不易清除。对其取样化验成分主要为石灰石和石膏；GGH内部无腐蚀现象；GGH传热元件也无损坏情况。
2 GGH结垢造成的影响
首先，GGH结垢造成净烟气不能达到设计要求的排放温度，并对下游设施造成了腐蚀，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，傳热热阻增大。结垢越严重换热效率就越差，净烟气的温升就越小，对外排放温度就越低对出口烟道造成了低温腐蚀。
其次，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，从吸收塔蒸发而带走的水量就越多，影响安全生产。
3 GGH结垢理论分析
3.1 结垢机理分析
在原烟气中含有大量金属氧化物,如MgO、 ZnO、MnO、CuO等，对SO2均有吸收能力。一般认为, SO2溶于水形成亚硫酸，温度升高时,反应平衡向左移动SO2同氧化剂反应生成SO3。在催化剂的作用下,可加速SO2氧化成SO3反应,在与含水量大的烟气接触时（SO3+H2O+H2SO4），此时再与原烟气中的MgO、ZnO、MnO、CuO反应将生成坚硬的固体结垢MgSO4、ZnSO4等坚硬的固体结垢。SO2极易与碱性物质发生化学反应,形成亚硫酸盐,碱过剩时生成正盐,SO2过剩时形成酸式盐。亚硫酸盐不稳定,可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐。在GGH净烟气侧,由于净烟气带石灰石浆液以及少量石膏等化学物质。在通过GGH时粘附在GGH换热元件上,当GGH净烟气侧换热片转到原烟气侧时,与原烟气中的SO2发生化学反应生成软垢,当SO2过剩时形成 CaSO4·2H2O。
3.2结垢实样的化验
通过了解垢样的酸碱度；主要化学成分；溶解性及溶解度特性，为我们寻找较佳的溶剂种类提供了理论依据。该溶剂最好能水溶,以方便在水洗受热面时加入。经过取样化验,垢样构成成分排在第一位的是 Ca2+,这又给分析结垢原因提供了突破口。
4 GGH结垢实际分析
4.1 设备与运行
造成GGH结垢的因素有设计、设备以及运行方面等原因。如净烟气侧携带的石膏-石灰石混合物颗粒,经过GGH在换热元件表面的积累。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,只能是净烟气携带所致。在高、低负荷时,吸收塔浆液循环泵都是 2台运行,1台备用。因此,在低负荷时,烟气量减小而浆液量没有变,这就增加了净烟气的湿度和携带的石膏-石灰石混合物颗粒的机会。
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。 运行时吸收塔内液位高,浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH,在运行时由于氧化空气的鼓入，液位将会上升,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,加上进口烟气卷席现象，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浆液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，随着泡沫水分的蒸发进而粘附在换热片表面，造成结垢加剧。
4.2 烟气中灰尘较粘且浓度大
原烟气中灰尘的浓度大、粘性强,换热元件在净烟气侧附带水分之后,在经过原烟气侧时,原烟气中 电除尘未除净的尘粒附着在换热元件上,久而久之,越积越多,在高温烟气的作用下板结,形成垢块。
4.3GGH压缩空气吹扫压力较低
压缩空气吹扫压力较低（压缩空气平时在0.5Mpa），使得在线吹扫效果很差。
4.4 GGH高压水冲洗效果差
高压水冲洗效果差，喷头经常堵塞。GGH高压冲洗水有6只直径只有Ø 1.5mm的喷头。喷出的水成雾状，流量较小，雾化后压力损失较多，达不到在线高压清洗GGH的效果。反而对GGH换热面上沉积的灰进行加湿，加速GGH堵塞。
4.5 吸收塔喷淋层喷嘴堵塞较多
吸收塔喷淋层喷嘴堵塞较多，使烟气在吸收塔内形成烟气走廊直接逃逸，造成除雾器和GGH堵塞。
4.6脱硫GGH清洗不彻底
每次停运脱硫GGH化学清洗不能完全洗净，底层的垢越来越硬且向换热片的下部发展，导致冲洗更加困难并且结垢速度加快，形成恶性循环。
5整改措施
5.1 利用脱硫系统停运时,检查除雾器是否有结垢现象。根据除雾效果适当调整除雾器,保证更有效的去除雾滴。
5.2 针对除雾器冲洗水管运行中断裂，造成除雾器冲洗效果不佳。我们的改造方案是将原PP材料的冲洗水管改造为DN150*4.5mm的钢管来增加强度，钢管外部衬塑（平均厚度3mm），彻底解决冲洗水管运行中断裂的缺陷。
5.3 对GGH高压冲洗水喷头进行改造，把原有6个Ø 1.5mm的喷嘴改造成3个Ø 2.5mm的喷嘴。通过改造喷嘴，减少了冲洗水的压力损失，减弱了冲洗水的雾化，增加冲洗水流刚性，提高冲洗效果。
5.4 提高压缩空气在线吹扫压力。首先要提高空压机的工作压力。在硬件上需要对空压机的主动齿轮和从动齿轮进行更换，以及更换主机安装包、螺栓、轴封和轴套等零件；在软件上需要升级空压机电脑控制器的程序。其次还要提高储气罐的压力。现使用储气罐设计压力是0.88 Mpa，应改造为设计压力是1.4 Mpa的儲气罐。
5.5 为了将脱硫GGH彻底清洗干净，决定利用这次小修将GGH换热板箱全部拆除拿出，使用浸泡法彻底清洗换热片的积垢；同时要求将GGH烟道和导流板的积灰清理干净。
5.6 小修中彻底疏通吸收塔喷淋层喷嘴。
5.7 在GGH净烟气侧入口前加装烟气除湿过滤净化装置,定期清理更换,以降低通过GGH的净烟气的湿度和杂质含量。
7.8 寻找1种垢体溶解剂,在GGH冲洗过程中加入到冲洗介质中,既不腐蚀设备又可以达到清除垢体的目的。
5.9 利用脱硫系统停运时,在满足吸收塔出入口烟气温度的情况下，更换为HCTM换热元件。使用这种形式的波纹板，可以增加换热元件通流面积。
6结论
目前大唐淮北发电厂通过各种改造以及运行整改措施,已经达到一定的效果，大大增加了GGH的正常投运时间。本次小修后，GGH每天保证12次压缩空气吹灰，每月一次高压冲洗水吹灰。2个月后GGH压差上升缓慢，为300Pa-400Pa左右。已基本解决GGH运行周期短、堵塞严重等问题，保证了脱硫长期运行，并大量节约厂用电。
参考文献:
1、曾庭华，杨华，廖永进，郭斌《湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行》中国电力出版社（2008）
2、夏侯国伟，朱志平《辅控集控设备及运行》 中国电力出版社（2009）
3、中国大唐集团科技工程有限公司《中国大唐集团公司湿法烟气脱硫装置系统培训教材》 （2010修订版）
作者简介：王晓慧 女， 1981、02，安徽阜阳人，助理工程师 从事电厂运行技术管理工作。
关键词：湿法烟气 ：脱硫： 石膏 ：GGH 结垢
Abstract: Datang Huaibei power plant five stage desulfurization of GGH heat exchanger fouling, clogging phenomenon has seriously affected the economic and safe operation of the desulfurization system. Through the transformation of the GGH heat exchanger system, can effectively reduce the GGH such phenomena. This paper makes a detailed analysis from the following aspects, the reform measures. In order to improve the economy and safety of desulfurization, reach the national environmental requirements.
Keywords: wet flue gas desulfurization gypsum scaling:::GGH
中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012
概况
大唐淮北发电厂五期技改1×670t/h锅炉配置一套全烟气量处理的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置。烟气脱硫岛工程由大唐环境科技工程有限公司以EPC（设计、采购、施工）总承包方式承建，采用奥地利AEE公司核心技术设计和建造。关键设备和材料均采用进口，整套装置包括石灰石制浆系统、石膏脱水系统、烟气系统、SO2吸收系统等十一个系统组成，采用一套独立的DCS分散系统控制。副产物为二水硫酸钙（石膏），在设计工况下，全烟气脱硫效率不低于95%。2004年12月25日开工建设，2005年12月19日全部安装工作结束，单体、分系统调试完成。2005年12月28日20：30完成72+24小时试运行，移交试生产。烟气脱硫装置采用1炉1塔，设置烟气旁路烟道，并设有GGH换热器，1台炉设置1 台增压风机，正常运行时烟气经增压风机、GGH通过吸收塔脱硫后排放，平时烟气旁路挡板关闭，发生事故或脱硫装置停机检修时旁路烟道被打开，烟气通过旁路烟道进入烟筒。GGH采用29.5GVN435型号的回转式烟气换热器，换热面积17835m2，GGH配有JETBLOWER类型吹灰器以及高压冲洗水系统、低压冲洗水系统。
GGH运行现状
脱硫GGH刚开始运行时，两端压差为200Pa-300Pa左右，每天保证12次压缩空气吹灰(每班3次)，每月一次高压冲洗水吹灰，压差上升不快，设备保持正常运行。但自2013年以来，GGH投运一个月两侧差压就上升到1000Pa左右，增压风机电流上升到150A。高压水冲洗改为每周一次，增加冲洗次数，冲洗后压差下降到600-800Pa。但48小时后压差又继续升高，再用高压水冲洗效果就不是很好，并且压差较以往上升的要快，又达到 1000Pa左右。以后压差只增不减，高压水冲洗已没有明显效果，结垢已经非常严重，脱硫GGH正常运行时间越来越短，已直接影响机组经济运行和环保指标。
2013年3月13号机组停运，打开人孔门检查GGH，发现GGH换热器结垢、堵塞严重，靠中心半径约1.5-2m范围已完全堵塞。现场情况如图1所示：
图1表示GGH换热元件堵塞情况
检查设备内部后发现，结垢层很硬，粘附牢固且不易清除。对其取样化验成分主要为石灰石和石膏；GGH内部无腐蚀现象；GGH传热元件也无损坏情况。
2 GGH结垢造成的影响
首先，GGH结垢造成净烟气不能达到设计要求的排放温度，并对下游设施造成了腐蚀，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，傳热热阻增大。结垢越严重换热效率就越差，净烟气的温升就越小，对外排放温度就越低对出口烟道造成了低温腐蚀。
其次，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，从吸收塔蒸发而带走的水量就越多，影响安全生产。
3 GGH结垢理论分析
3.1 结垢机理分析
在原烟气中含有大量金属氧化物,如MgO、 ZnO、MnO、CuO等，对SO2均有吸收能力。一般认为, SO2溶于水形成亚硫酸，温度升高时,反应平衡向左移动SO2同氧化剂反应生成SO3。在催化剂的作用下,可加速SO2氧化成SO3反应,在与含水量大的烟气接触时（SO3+H2O+H2SO4），此时再与原烟气中的MgO、ZnO、MnO、CuO反应将生成坚硬的固体结垢MgSO4、ZnSO4等坚硬的固体结垢。SO2极易与碱性物质发生化学反应,形成亚硫酸盐,碱过剩时生成正盐,SO2过剩时形成酸式盐。亚硫酸盐不稳定,可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐。在GGH净烟气侧,由于净烟气带石灰石浆液以及少量石膏等化学物质。在通过GGH时粘附在GGH换热元件上,当GGH净烟气侧换热片转到原烟气侧时,与原烟气中的SO2发生化学反应生成软垢,当SO2过剩时形成 CaSO4·2H2O。
3.2结垢实样的化验
通过了解垢样的酸碱度；主要化学成分；溶解性及溶解度特性，为我们寻找较佳的溶剂种类提供了理论依据。该溶剂最好能水溶,以方便在水洗受热面时加入。经过取样化验,垢样构成成分排在第一位的是 Ca2+,这又给分析结垢原因提供了突破口。
4 GGH结垢实际分析
4.1 设备与运行
造成GGH结垢的因素有设计、设备以及运行方面等原因。如净烟气侧携带的石膏-石灰石混合物颗粒,经过GGH在换热元件表面的积累。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,只能是净烟气携带所致。在高、低负荷时,吸收塔浆液循环泵都是 2台运行,1台备用。因此,在低负荷时,烟气量减小而浆液量没有变,这就增加了净烟气的湿度和携带的石膏-石灰石混合物颗粒的机会。
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。 运行时吸收塔内液位高,浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH,在运行时由于氧化空气的鼓入，液位将会上升,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,加上进口烟气卷席现象，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浆液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，随着泡沫水分的蒸发进而粘附在换热片表面，造成结垢加剧。
4.2 烟气中灰尘较粘且浓度大
原烟气中灰尘的浓度大、粘性强,换热元件在净烟气侧附带水分之后,在经过原烟气侧时,原烟气中 电除尘未除净的尘粒附着在换热元件上,久而久之,越积越多,在高温烟气的作用下板结,形成垢块。
4.3GGH压缩空气吹扫压力较低
压缩空气吹扫压力较低（压缩空气平时在0.5Mpa），使得在线吹扫效果很差。
4.4 GGH高压水冲洗效果差
高压水冲洗效果差，喷头经常堵塞。GGH高压冲洗水有6只直径只有Ø 1.5mm的喷头。喷出的水成雾状，流量较小，雾化后压力损失较多，达不到在线高压清洗GGH的效果。反而对GGH换热面上沉积的灰进行加湿，加速GGH堵塞。
4.5 吸收塔喷淋层喷嘴堵塞较多
吸收塔喷淋层喷嘴堵塞较多，使烟气在吸收塔内形成烟气走廊直接逃逸，造成除雾器和GGH堵塞。
4.6脱硫GGH清洗不彻底
每次停运脱硫GGH化学清洗不能完全洗净，底层的垢越来越硬且向换热片的下部发展，导致冲洗更加困难并且结垢速度加快，形成恶性循环。
5整改措施
5.1 利用脱硫系统停运时,检查除雾器是否有结垢现象。根据除雾效果适当调整除雾器,保证更有效的去除雾滴。
5.2 针对除雾器冲洗水管运行中断裂，造成除雾器冲洗效果不佳。我们的改造方案是将原PP材料的冲洗水管改造为DN150*4.5mm的钢管来增加强度，钢管外部衬塑（平均厚度3mm），彻底解决冲洗水管运行中断裂的缺陷。
5.3 对GGH高压冲洗水喷头进行改造，把原有6个Ø 1.5mm的喷嘴改造成3个Ø 2.5mm的喷嘴。通过改造喷嘴，减少了冲洗水的压力损失，减弱了冲洗水的雾化，增加冲洗水流刚性，提高冲洗效果。
5.4 提高压缩空气在线吹扫压力。首先要提高空压机的工作压力。在硬件上需要对空压机的主动齿轮和从动齿轮进行更换，以及更换主机安装包、螺栓、轴封和轴套等零件；在软件上需要升级空压机电脑控制器的程序。其次还要提高储气罐的压力。现使用储气罐设计压力是0.88 Mpa，应改造为设计压力是1.4 Mpa的儲气罐。
5.5 为了将脱硫GGH彻底清洗干净，决定利用这次小修将GGH换热板箱全部拆除拿出，使用浸泡法彻底清洗换热片的积垢；同时要求将GGH烟道和导流板的积灰清理干净。
5.6 小修中彻底疏通吸收塔喷淋层喷嘴。
5.7 在GGH净烟气侧入口前加装烟气除湿过滤净化装置,定期清理更换,以降低通过GGH的净烟气的湿度和杂质含量。
7.8 寻找1种垢体溶解剂,在GGH冲洗过程中加入到冲洗介质中,既不腐蚀设备又可以达到清除垢体的目的。
5.9 利用脱硫系统停运时,在满足吸收塔出入口烟气温度的情况下，更换为HCTM换热元件。使用这种形式的波纹板，可以增加换热元件通流面积。
6结论
目前大唐淮北发电厂通过各种改造以及运行整改措施,已经达到一定的效果，大大增加了GGH的正常投运时间。本次小修后，GGH每天保证12次压缩空气吹灰，每月一次高压冲洗水吹灰。2个月后GGH压差上升缓慢，为300Pa-400Pa左右。已基本解决GGH运行周期短、堵塞严重等问题，保证了脱硫长期运行，并大量节约厂用电。
参考文献:
1、曾庭华，杨华，廖永进，郭斌《湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行》中国电力出版社（2008）
2、夏侯国伟，朱志平《辅控集控设备及运行》 中国电力出版社（2009）
3、中国大唐集团科技工程有限公司《中国大唐集团公司湿法烟气脱硫装置系统培训教材》 （2010修订版）
作者简介：王晓慧 女， 1981、02，安徽阜阳人，助理工程师 从事电厂运行技术管理工作。