低低温烟气处理系统的泄漏原因及对策分析

低低温烟气处理系统的泄漏原因及对策分析

云浮发电厂(B厂)有限公司

低低温烟气处理系统和以往的脱硫、除尘工艺相比较,运用该系统后粉尘及硫化物的排放浓度均有所下降,火电厂用电率下降了0.286%,但由于我国目前还未对此技术进行系统掌握,因此并没有实际数据信息作为依据。

1.MGGH概述

MGGH全称为低低温烟气处理系统,该系统基础为日本三菱公司的湿法烟气脱硫工艺辅以电除尘器,包含脱硫工艺及单一除尘,随后三菱公司又近一步开发了石膏法烟气脱硫工艺辅以湿式石灰石,该系统采取加热水后,将烟气进行脱硫处理。在日本广泛运用于火电厂的多台火电机组内。

2.MGGH泄漏原因

MGGH系统工艺布置图一所示:

2.1换热器管材选取不当

2.1.1MGGH降温段管材选取

因为低温腐蚀机制的存在,导致换热管低温腐蚀的因素为管壁壁温而非烟气温度。一旦壁温低于或邻近酸露点温度,则受热面上即会出现低温腐蚀,想避免受热面受低温腐蚀的影响,需确保酸露点温度低于管壁壁温10℃以下。但进行生产时,由于必须进行换热因此要将烟气温度降至为露点温度之下。但有关数据表明,即便管壁壁温温度比酸露点温度低也可出现有限的低温腐蚀。ND钢及20G是当下使用较多的换热管材料[1]。ND钢属于新型抗硫酸露点腐蚀钢,具备在中浓度硫酸、中温度下因腐蚀而产生钝化的特点,会在钢表面附上一层含有Sb、Cr、Cu等元素的保护膜,使其具备极强的耐硫酸腐蚀能力,目前在含硫烟气高的设备中如:空气预热器、蒸发器等应用较为广泛。20G则主要用于制造主蒸汽管、水冷壁、给水等,但其不具备极强的抗低温腐蚀性能。

2.1.2MGGH升温段管材选取

我国选取高品质的双相不锈钢以及奥氏体不锈钢。双相不锈钢由奥氏体及一种铁素体相二者共同组成的不锈钢,同奥氏体相较具备抗氯化物应力腐蚀、抗晶间腐蚀且强度高的特点,同铁素体相较具备韧性高、塑性高的特点。而奥氏体不锈钢则由高合金化不锈钢构成,含碳量极低,因其富含极高的铝、铬、铜等金属含量,在稀硫酸环境下具备极强的抗腐蚀性能。由于前段湿式电除尘器、湿法脱硫系统和低低温电除尘器的作用,烟气内多数SO2和SO3均以去除,但烟气经脱硫后往往还存在氯化物及氟化氢等腐蚀性元素,处于渗透性强、腐蚀性高同时难以预防的高湿、低温的稀酸型腐蚀状态,因此对于氟离子、氯离子的处理极为重要[2]。所以,需依据实际烟气周围环境来对材质进行选择,往往低温段材质选取不低于SUS444的标准,中、高温段材质选取不低于ND钢的标准。

2.2腐蚀

2.2.1换热器出口烟温、入口水温不合理

受热面壁温或是烟温在酸露点温度之下,烟气内的SO3即会凝结从而生成硫酸,随即出现腐蚀,腐蚀速度受酸冷凝沉积率的影响。若换热器出口烟温太低,则会使换热器壁温处于腐蚀加速区,酸沉积及凝露情况会加重。一般,出口烟温在酸露点温度15℃以下,换热器壁温处于腐蚀缓慢区,此时换热器表面酸量有所减少。但在实际设计时,最适温度区和设计值存在一定的偏差范围,从而导致换热器腐蚀。

2.2.2降温段烟道均按统一参数设计

在除尘器入口位置设置MGGH降温段,每个烟道内都需安装换热器,但各个烟道内的烟温及烟气流量均不一样,若在设计时均按统一参数设计,会使得MGGH

升温段出口位置烟温不满足预定值要求,从而导致MGGH升温段发生低温腐蚀。

2.2.3升温段换热面积裕量过小及外壳泄漏导致温度下降

因为MGGH升温段换热面积裕量过小,导致MGGH升温段出口位置烟温不满足预定值要求,从而出现MGGH升温段发生低温腐蚀。加之,MGGH升温器由于空气内漏及烟气外漏均会造成MGGH升温器温度降低,从而出现升温器出现低温腐蚀。此外,若除盐水水质有问题存在,也会导致MGGH管道内出现化学腐蚀。

3.MGGH泄漏对策

3.1换热器管材合理选择

对MGGH管束材料选择双H型或H型的翅片管,低温段选取ND钢,降温段中的高温段选取20G,升温段中的低温段材质高于SUS44,中、高温段材质要高于ND钢,将管壁厚度控制在4-5mm内,烟气流速设为9.5-10.0m/s。

3.2对于设备进行优化

在进行换热器结构设计时,确保通气均匀流畅的基础上,让烟气流适度对换热面进行冲刷,在一定程度上实现自洁效果,利用多点区域布置法,安放吹灰器一旦停机立即彻底进行清理[3]。将换热管排两端弯头安置于烟道外侧,换热管束在烟道内侧采取整根制作的形式对于长度进行设定,确保彼此无缝对接,从而避免管束泄漏情况的出现。安装完毕后,严格遵循MGGH安全要求对其进行安全检查及验收,防止换热器由于安装不合理而出现磨损泄漏。选取合适的燃料对于锅炉燃烧进行优化设计,对于烟风道系统巡查、修复工作进行加强,防止由于烟道烟气流速过快,漏风过大而导致MGGH管束出现磨损,控制粗颗粒灰粒进到MGGH内,从而导致MGGH管束出现磨损。在进行酸露点计算时确保其准确度,确保MGGH升温段出口烟温为80℃之上,降温段出口烟温最高不可超出100℃,最好将其控制在90-95℃之间。进行出口烟温设计时,需参照出口烟温设定值范围在8-10℃上下来进行确定。为换热器预留出充足的换热裕量,当实际工作时一旦工况有所变化,确保换热器出口烟温始终在设定值之上。在进行降温段内部烟道换热器设计时,要充分结合烟道实际烟温及烟气流量来对其进行设计,防止某些烟道换热器其出口烟温不符合设计值要求。在对弯头穿过烟道、集箱处穿墙管进行安装时,统统采取密封满焊的形式,同时于弯头外侧安置密封盒子,对于烟道整体密闭性进行确保,防止出现烟道漏风而导致低温腐蚀。在进行低负荷运行时,要对MGGH勤加吹扫,避免在换热器上积聚过多。将两排假管安放在烟气换热器最前处位置上,同时做好防磨工作,也可在第一排换热管入口位置安置防磨罩,对换热管前部磨损情况进行控制。天气寒冷的季节,在设备停运后要将低低温各管道集箱、供水管道排污阀以及母集箱第一时间进行开启,将箱内水向外排除,避免积水而导致换热管被冻裂。对于低低温设备要定期进行查看及维护,一旦发现问题立即进行处理,若实际运行换热器出现泄漏情况,需及时将有关模块进行隔断。

3.3其他措施

对换热器进行分组处理,若有泄漏问题出现则立即进行在线隔离,不对其他小区换热工作进行影响,对于受热面泄漏安装监控报警设备。装置高温烟气湿度仪,若出现泄漏情况,设备可由于探测点出现短路而发出信号,便于工作人员对设备泄漏问题及时发现。在MGGH降温段及升温段内的各个分模块均在小区底部位置安置汇水导槽,同时置于输水管,为换热器泄漏时积水得以快速排出提供保障[4]。需特别注意的是,在对MGGH进行设计时,要先进行烟气流场数字模拟试验,特殊情况下还需做烟气流场物流模拟试验,对烟气流场进行优化。若由于没有进行试验而造成MGGH安装后很快就发生了泄漏情况,处理起来异常麻烦。同时,对于MGGH系统内部出口门、进口门、阀门等的检修工作务必进行重视,一旦MGGH出现泄漏,需对相关模块进行分隔从而对水源进行阻断,但需确保阀门处有效隔断,否则会导致干除灰系统瘫痪、除尘器出现短路,进而机组烟尘排放超标。

4.结束语

综上所述,MGGH具备除尘效率高、烟气温度低、电厂电力使用率低、脱硫效果好等特点,在有些国家已经被广泛进行使用。虽然我国尚未对该技术进行掌握,但该系统具有良好的发展前景,针对目前MGGH极易出现泄漏的情况,本文对造成MGGH泄漏的原因进行了分析,并提出相应的对策,希望可以减少甚至避免MGGH泄漏问题的出现。

参考文献:

[1]王争荣,耿宣,汪洋,等.燃煤电厂低低温烟气处理系统模拟优化[J].华电技术,2018,40(2):57-60.

[2]郭滢,刘含笑,崔盈,等.烟气换热器及其在燃煤电厂烟气治理中的作用[J].山东化工,2017,46(13):161-163.

[3]殷凤军,蒋波,林卫武.低低温电除尘对机组热经济性影响[J].节能技术,2017,35(3):255-257.

[4]曹御风,姚宇平,刘含笑,等.低低温电除尘器粉尘及SO3协同去除研究[J].中国电力,2017,50(9):121-124.

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