燃煤電廠中間熱媒體煙氣換熱器系統改造

殷　戈

(國電科學技術研究院， 南京 210046)

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燃煤電廠中間熱媒體煙氣換熱器系統改造

殷戈

(國電科學技術研究院， 南京 210046)

摘要：針對某電廠超低排放改造后中間熱媒煙氣換熱器系統在回收熱量時易造成凝結水水質惡化問題，提出新的沖洗方案和排放管路改造方案，減少了系統沖洗時間及水量消耗，消除了系統沖洗盲區，也可以消除原系統排放時的安全隱患。

關鍵詞：換熱器； 水質； 沖洗

隨著國家環保標準不斷提高，節能減排已經成為各發電企業的一項重要任務，在部分地區，天然氣燃氣輪機組排放標準也逐漸成為燃煤電廠的排放標準[1]，即超低排放標準。為了達到超低排放標準，低低溫煙氣處理技術得到越來越廣泛的應用。從國內外機組的應用結果來看[2-3]，應用低低溫煙氣處理技術，不僅保證了更高的除塵效率，還解決了下游設備的防腐蝕難題，并實現了系統的最優化布置。中間熱媒體煙氣換熱器(Media Gas-Gas Heater，MGGH)系統是低低溫煙氣處理技術的一個重要系統。

MGGH系統為了實現煙溫的控制，需要對其系統內的能量進行輸入或輸出。輸出能量的方式可分為直接混合和間接換熱兩種。相對于間接換熱，采用混合的方式，能量回收效率較高，且設備投入費用也較少，因此被普遍采用；但直接混合換熱容易對電廠主循環系統造成水質污染，對投運時操作要求較高。

筆者結合某電廠的MGGH系統輸出熱量時造成凝結水水質惡化問題進行分析研究，提出新的沖洗方案和管路變更方案。

1MGGH系統

圖1為某電廠MGGH系統的工藝流程。在鍋爐空氣預熱器后設置煙氣冷卻器，使進入除塵器的煙氣溫度從120～130 ℃降到90 ℃左右，煙氣中的 SO3與水蒸氣結合，生成硫酸霧，此時由于未采取除塵措施，SO3被飛灰顆粒吸附，后隨飛灰排出，而同時煙溫降低，減少了進入電除塵器的煙氣體積流量，降低煙塵比電阻與煙氣流速，提高除塵效率，這樣就不僅解決了下游設備的防腐蝕難題，還保證了更高的除塵效率，并實現了系統的最優化布置[4]。在濕式除塵器裝置出口設置煙氣再熱器，通過熱媒水閉式循環流動，將從煙氣冷卻器獲得的熱量加熱濕式除塵器后凈煙氣，使其溫度從 50 ℃左右升高到 72 ℃， 提升煙羽的高度和污染物擴散能力[2-3]。

在MGGH系統中，煙氣間實現能量傳遞媒介是熱媒水，傳遞過程見圖2。

在不同的排煙溫度下，MGGH系統需要增加或輸出能量，以維持煙溫在超低排放工藝所需的設定溫度，其實現過程可以描述為：煙溫過低時，打開煙氣冷卻器旁路門，控制煙氣冷卻器出口煙溫在90 ℃；同時熱媒輔助加熱器投入，利用抽汽系統(或輔汽系統)一部分抽汽，加熱熱媒水，控制煙氣再熱器出口煙溫在72 ℃。煙溫過高時，煙氣再熱器的出口煙溫高于70 ℃時，逐漸開啟MGGH系統至凝結水熱媒水回收調門，控制煙氣再熱器出口煙溫在72 ℃，同時為了維持系統循環水量，開啟凝結水至MGGH系統熱媒水補充調門，補充相應的冷凝結水。

2故障原因分析

某電廠裝有2臺600 MW亞臨界直接空冷機組，2014年均進行了超低排放改造，增加了MGGH系統。機組啟動后投運MGGH系統，投自動運行，在煙氣再熱器出口煙氣溫度高于70 ℃時， MGGH系統至凝結水熱媒水回收調門開啟，隨后出現凝結水系統水質變差(Fe離子超標)，遂切除調門自動，強制關閉熱媒水回收調門，進行熱媒水閉式循環，同時開啟MGGH系統凝結水取樣門(管徑d=10 mm)，進行排污；而熱媒水閉式循環后，機組排煙溫度較高(約126 ℃)時，多余熱量無法釋放，煙氣冷卻器出口煙溫達到93 ℃，煙氣再熱器出口煙溫達到75 ℃，一定程度上影響了機組排放的指標。此外由于熱媒循環水溫度整體偏高，所需水量增多，循環水泵的耗功隨之增加，經濟性變差。

通過對MGGH系統進行檢查和分析，認為MGGH系統投運和設計存在如下兩個問題：一是系統投運后沖洗不徹底，二是系統設計不合理，存在沖洗盲區。按設計要求，MGGH系統投運后應開啟系統沖洗門(管徑d=50 mm)進行大流量沖洗，直至水質合格，再進行熱量回收；而該機組運行時，運行人員未按照要求進行大容量沖洗，即便發現水質不合格，也僅僅是開啟管徑較小的(d=10 mm)取樣管進行排污，由于流量較小，自然無法滿足沖洗要求。設計方面，MGGH系統將沖洗管道設計在MGGH系統至凝結水熱媒水回收手動隔離門前(見圖3)，由于沖洗排放位置不是在管道的最低點，系統在沖洗時，排放點以下部分污水無法排出，能量回收時，將這部分污水帶入系統，造成水質污染。

3改進措施

3.1 運行方面

(1) 鍋爐點火前，對MGGH系統進行冷態沖洗。從前述內容可以看出，影響凝結水的水質主要因素是Fe離子，這主要是機組停運后，MGGH系統內金屬生銹導致，這些銹浮掛在管道或換熱器內表面，通過采取沖洗、排放，可以達到很好的清潔效果。具體的沖洗措施為：鍋爐點火前，將MGGH系統注滿水，啟動循環水泵，進行閉式循環沖洗5～6 h，打開MGGH系統所有放水門，將系統內水放凈，再次注滿干凈凝結水，重新進行閉式沖洗，如此循環3次左右，化驗水質達到鍋爐冷態沖洗合格標準[6]，即可停止沖洗。

(2) 鍋爐啟動后，進行MGGH系統熱態沖洗。熱態下，由于煙氣側已經投運，應采取邊排放邊補水的方式，具體措施為：MGGH系統投運后，將MGGH系統至凝結水熱媒水回收調門切為手動，熱媒水閉式循環運行，運行5～6 h后，全開MGGH沖洗放水門，同時打開凝結水至MGGH系統補水門，維持系統水量充足。通過取樣管取樣觀察，如水質清澈，即可停止外排，再次進行閉式循環，之后重復上述操作，至水質化驗合格為止。

3.2 設計方面

(1) 原設計排水點過高，系統存在沖洗盲區。沖洗排水點離系統MGGH系統至凝結水回收隔離門有約0.5 m左右的高度(見圖3)，這部分管段熱態時無法沖洗，也無法對其中水質進行取樣化驗，因此可以將此部分管段修改，將排水點放至管道底端(見圖4)。

(2) 原設計系統排水為開放式，直接排至凝結水泵坑中，存在安全隱患。熱態沖洗時，需要外排排熱媒水，按設計工況此時水溫在101 ℃，直接外排容易造成燙傷，故應將排水接入廠房有壓放水系統，避免事故發生。

4結語

通過對某電廠超低排放改造中的MGGH系統應用中存在的問題進行分析，找出造成凝結水水質變差是由于系統投運時沖洗不徹底和設計時存在沖洗盲區。

經過上述改進后，不但能在系統投運后盡快實現煙氣余熱利用、減少沖洗水量，還能使超低排放系統維持在最接近設計值下運行，提高系統污染物的治理能力。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. GB 13223—2011 火電廠大氣污染物排放標準 [S]. 北京：中國環境科學出版社，2012.

[2] 龍輝，王盾，錢秋裕. 低低溫煙氣處理系統在1 000 MW超超臨界機組中的應用探討[J]. 電力建設，2010，31(2)：70-73.

[3] 李春萱,黃淑芳,楊征,等.氣氣換熱器在濕法煙氣脫硫中的新應用[J]. 熱力發電，2006，35(7)：60-62.

[4] 陳文理. MGGH技術在1 000 MW機組中應用的技術、經濟性分析[J]. 電力建設，2014，35(5)：103-107.

[5] 王中偉，李超，于麗新. 350 MW 燃煤機組加裝MGGH系統設計方案的制定[J]. 環境保護與循環經濟，2014(2)：42-47.

[6] 中華人民共和國發展改革委員會. DL/T 805.4—2004 火電廠汽水化學導則 第4部分：鍋爐給水處理[S]. 北京：中國電力出版社，2004.

Retrofit on Media Gas-Gas Heater of a Coal-fired Power Plant

Yin Ge

(Guodian Science and Technology Research Institute, Nanjing 210046, China)

Abstract：To solve the problem that the quality of condensed water got deteriorated when the energy recovery system of media gas-gas heater (MGGH) was put into use after ultra-low emission transformation of the coal-fired power plant, a new retrofit scheme was proposed and implemented concerning flushing and arrangement of the pipeline, which has helped to shorten the processing time, reduce the water consumption, eliminate the blind area and remove the hidden danger in the system when it is flushed.

Keywords：MGGH; water quality; flushing

收稿日期：2015-10-09

作者簡介：殷戈(1983—)，男，工程師，從事火電機組性能試驗、節能分析及調試技術研究。E-mail: inger123@163.com

中圖分類號：TK224.93

文獻標志碼：A

文章編號：1671-086X(2016)03-0191-03