張鈞泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

MGGH系統(tǒng)熱平衡方案優(yōu)化分析

張鈞泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

管式水媒煙氣換熱器（MGGH）作為一種新型高效的環(huán)保設(shè)備，克服了傳統(tǒng)GGH泄漏及堵塞等問(wèn)題，在解決脫硫后飽和煙氣在煙囪出口溫度過(guò)低抬升高度不足造成“冒白煙”“石膏雨”等二次污染的問(wèn)題上越來(lái)越收到電廠(chǎng)、設(shè)計(jì)院等單位的關(guān)注和認(rèn)可。本文基于MGGH系統(tǒng)的基本原理，針對(duì)MGGH系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)工況，對(duì)其設(shè)計(jì)、運(yùn)行過(guò)程中關(guān)鍵的熱平衡問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，討論和比較了三種不同的方案，提出了參考意見(jiàn)。

系統(tǒng)熱平衡；MGGH系統(tǒng)；典型設(shè)計(jì)

1 應(yīng)用背景

燃煤電廠(chǎng)是煙塵、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)等大氣污染物的主要排放源。根據(jù)環(huán)保部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2011年7月聯(lián)合發(fā)布的火電大氣污染物排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，燃煤鍋爐重點(diǎn)地區(qū)排放限值SO2為50mg/Nm3。隨著環(huán)保要求的不斷提高，電力企業(yè)自身加強(qiáng)要求燃煤機(jī)組的排放水平達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，即SO2為35mg/Nm3。

目前濕法石灰石-石膏煙氣脫硫技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛最有效的煙氣脫硫技術(shù)，其工藝流程是使用石灰石（CaCO3）等漿液在吸收塔中對(duì)鍋爐排煙進(jìn)行接觸，與煙氣中的SO2反應(yīng)生成石膏，進(jìn)而脫除煙氣中的硫。該技術(shù)脫硫效率高、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用較低且副產(chǎn)品易回收。

但該技術(shù)顯著的提高了脫硫后的煙氣含濕，并降低了脫硫后的凈煙氣溫度，這造成脫硫后的排煙提升高度不足且極易形成過(guò)飽和而造成煙囪“冒白煙”的現(xiàn)象，若部不提高凈煙氣溫度，還需對(duì)煙囪進(jìn)行整體防腐處理。同時(shí)，要求吸收塔入口原煙氣溫度不大于85℃，普遍需進(jìn)行噴水降溫。

環(huán)保新標(biāo)推出之前，國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)普遍采用回轉(zhuǎn)式GGH，利用原煙氣多余熱量加熱凈煙氣?；剞D(zhuǎn)式GGH利用裝有蓄熱元件的轉(zhuǎn)子交替轉(zhuǎn)過(guò)原煙氣側(cè)及凈煙氣側(cè)，將原煙氣側(cè)熱量傳至凈煙氣側(cè)的同時(shí)，受其原理限制，不可避免的將一部分原煙氣攜帶至凈煙氣側(cè)，從而形成攜帶泄漏。通過(guò)采取低泄漏風(fēng)機(jī)等手段后，其泄露率也很難低于0.5%（FGD回轉(zhuǎn)式GGH的泄漏與防泄漏措施）。假設(shè)原煙氣入口SO2濃度5000mg/Nm3，僅回轉(zhuǎn)式GGH泄漏造成的凈煙氣出口SO2濃度就不低于25mg/Nm3。顯然，如此超低排放的目標(biāo)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，采用管式換熱器、零泄露率的MGGH系統(tǒng)成為了超低排放機(jī)組改造的普遍選擇。

2 MGGH系統(tǒng)原理

MGGH系統(tǒng)采用零泄漏管式水媒煙氣換熱器，結(jié)合電廠(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)熱回收器回收空預(yù)器出口煙氣或脫硫前原煙氣熱量，降低煙氣比電阻（空預(yù)器出口），減少脫硫入口減溫水從而減少脫硫工藝水耗量，減少煙氣含濕。再通過(guò)煙氣再熱器將這部分熱量用于加熱濕法脫硫后的凈煙氣，將脫硫出口的煙氣從50℃提高到80℃左右，增大煙氣的抬升高度，避免電廠(chǎng)周?chē)鷿{液液滴的掉落，減輕煙囪腐蝕，消除煙囪“冒白煙”的視覺(jué)形象。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)電廠(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，鍋爐排煙溫度隨季節(jié)波動(dòng)較大，以浙江某機(jī)組為例，該機(jī)組MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫度要求如表1。煙氣加熱器無(wú)論季節(jié)，所需換熱量滿(mǎn)負(fù)荷（約2100kNm3/h）時(shí)均約為26MW，而春秋季煙氣放熱量為25MW、夏季煙氣放熱量為28MW、冬季為18MW。

表1 機(jī)組MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫度要求

4 方案1采用夏季工況作為設(shè)計(jì)工況

按照MGGH系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)思路，采用夏季滿(mǎn)負(fù)荷工礦作為設(shè)計(jì)工況，冬季采用蒸汽補(bǔ)熱補(bǔ)足煙氣不足的約8MW熱量，夏季煙囪排煙度需加熱至約85℃，約2MW多余熱量隨煙氣排放。按此方案設(shè)計(jì)，除浪費(fèi)部分熱量外，煙氣換熱器面積最大，尤其是煙氣加熱器段換熱面積較大，成本較高。

5 方案2采用低省聯(lián)合MGGH或水-水換熱器

通過(guò)在煙氣冷卻器前布置部分煙氣受熱面或在煙氣冷卻器水側(cè)管道后加裝水-水換熱器，將這部分多余的熱量從MGGH系統(tǒng)中引出，用于其它用途，是較為簡(jiǎn)單有效的方式。過(guò)熱工況出現(xiàn)時(shí)段為夏季，用于加熱暖風(fēng)器或用于加熱熱望水均無(wú)法實(shí)現(xiàn)，目前普遍將這部分熱量用于加熱低加凝結(jié)水。通過(guò)從#8、#6低加入口凝結(jié)水混合至70℃后直接吸收煙氣熱量或從軸加入口引出部分凝結(jié)水通過(guò)水、水換熱器吸收這部分熱量均可以解決這一問(wèn)題，同時(shí)可以提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

6 方案3采用復(fù)用蒸氣-水換熱器

考慮到超溫工況及補(bǔ)熱工況不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，本次浙江某電廠(chǎng)采用蒸汽換熱器復(fù)用為水-水換熱器的方案。該換熱器在冬季補(bǔ)熱工況用蒸汽加熱熱媒水，在夏季超溫工況用凝結(jié)水冷卻熱媒水。

本方案采用臥式加熱器，熱媒水走殼程，蒸汽/凝結(jié)水走管程。夏季超溫工況將凝結(jié)水從33℃加熱至82℃，回至6號(hào)低加。冬季補(bǔ)熱工況從輔汽聯(lián)箱引蒸氣加熱熱媒水，疏水至啟動(dòng)疏水?dāng)U容器或#5至#6低加疏水母管。輔助蒸氣與凝結(jié)水水質(zhì)相同，不會(huì)發(fā)生污染，設(shè)備切換時(shí)簡(jiǎn)單易行。低加凝結(jié)水設(shè)計(jì)壓力較高，輔助蒸氣側(cè)設(shè)止回閥防止凝結(jié)水倒流入輔汽。切換閥門(mén)均布置在機(jī)側(cè)，管路簡(jiǎn)單。

采用這一方案，MGGH系統(tǒng)采用春秋季工況為設(shè)計(jì)工況，節(jié)省投資，汽/水-水換熱器冬夏工況復(fù)用，相比方案2，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)備。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用復(fù)用蒸汽換熱器，在減少受熱面面積，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)備的情況下，平衡了MGGH系統(tǒng)不同工況熱量，可操作性高，運(yùn)行簡(jiǎn)單，符合電廠(chǎng)需求。