MGGH系統(tǒng)煙冷器改造取代傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新應用

1 項目背景

鄒縣電廠6號（635MW）機組MGGH系統(tǒng)于2017年上半年投運，隨低低溫電除塵器改造工程完成。該系統(tǒng)在電除塵器前垂直煙道布置煙冷器，分4組分別布置在電除塵器入口的4個垂直煙道中，在脫硫吸收塔后水平煙道中設(shè)置煙再器，熱媒水為除鹽水，除鹽水通過補水泵輸送進入熱媒水箱，從熱媒水箱接出至熱媒水泵入口，經(jīng)熱媒水泵（兩運一備）升壓后，吸收煙冷器放出的熱量，通過煙再器加熱凈煙氣至80^°C 排放，熱媒水回水至熱媒水泵入口，另外設(shè)置一個蒸汽輔助加熱器，在冬天低負荷煙溫較低時投運，保證煙肉的入口煙溫。

原煙冷器采用傳統(tǒng)的蛇形管H型翅片模塊，為管殼式結(jié)構(gòu)，煙氣走殼側(cè)，冷卻水走管側(cè)。隨著機組運行時間增加，受除塵器前的高濃度粉塵連續(xù)沖刷，換熱元件的磨損無法避免，如某根管因為磨損損壞，管內(nèi)大量冷卻水將源源不斷向煙氣中泄漏，造成換熱模塊積灰堵塞，需不斷封堵管圈以維持運行，導致煙再器輔助蒸汽的投用量顯著增加，換熱性能大打折扣，難以滿足低低溫電除塵的入口煙溫要求。同時，為確保煙肉入口煙氣溫度要求，不得不投入更多的輔助蒸汽，但有些時候，即便增加輔助蒸汽投用，也難以提升煙肉入口煙溫，給煙肉的安全可靠運行帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。此外，煙冷器泄漏引發(fā)積灰、板結(jié)等問題，使得引風機的電耗增加情況進一步加劇。因此，亟需對煙冷器進行改造。

2 改造技術(shù)路線

采用熱管換熱器替代原蛇形管換熱器，徹底消除換熱管磨損、漏水帶來的隱患。真空熱管換熱器是由若干根熱管組成的換熱設(shè)備，熱媒水和煙氣分別從換熱器的上、下部分流過，煙氣和熱媒水之間由中間隔板和熱管分隔開，每根熱管的管內(nèi)工質(zhì)互不相通、不串漏（圖1）。真空熱管換熱器中的每根熱管都是獨立的換熱元件，即使個別熱管由于磨損發(fā)生泄漏，也只有熱管內(nèi)部工質(zhì)會泄漏進入煙道，微量的工質(zhì)會被熱煙氣快速蒸發(fā)，熱媒水不會泄漏進入煙氣側(cè)[。

3 改造方案的創(chuàng)新應用

3.1真空熱管換熱器光管與翅片管組合使用

本次改造的核心目標為優(yōu)化換熱器管排間的煙氣流場，并兼顧未來運維的可調(diào)性，為此，將單個煙道分成7個單獨的模組（圖2），以實現(xiàn)更精細的流量控制和溫度控制。

在換熱器設(shè)計方面，采用分段式策略。煙冷器換熱管高溫段采用螺旋翅片熱管，鑒于本次改造位置在垂直煙道上，且安裝傾斜角度設(shè)定為 10^° ，無須過分擔憂自然沉降導致的積灰問題，高溫段選擇螺旋翅片熱管旨在最大化換熱面積，進一步提高換熱效率。低溫段采用光管熱管型式，這一選擇背后有著深刻的考量。硫酸氫銨在煙氣換熱后 （146^°C 以下）易凝結(jié)成液體，若采用翅片管易導致灰塵積聚并堵塞翅片間隙，從而增大設(shè)備運行阻力。光管熱管則能有效規(guī)避這一問題，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。通過分段式設(shè)計實現(xiàn)了高效換熱與設(shè)備保護的雙重目標。

3.2 流場優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場測繪原均流板設(shè)置，通過氣流模擬，得到結(jié)果如表1所示。模擬結(jié)果顯示，煙冷器入口斷面速度均勻性較差，左右兩室煙冷器入口斷面氣流分布均勻性分別為 0.336，0.373 ，不利于換熱。經(jīng)統(tǒng)計，煙冷器左右兩室的流量偏差為 ±6.15% ，大于 ±5% 。左右兩室流量偏差過大會導致一側(cè)煙冷器內(nèi)部積灰嚴重，另一側(cè)煙冷器換熱管磨損嚴重。

按優(yōu)化設(shè)計方案建立煙冷器三維模型，在入口煙道靠中間位置增設(shè)一組導流板，如圖3所示。對優(yōu)化設(shè)計方案的煙冷器系統(tǒng)內(nèi)部流場進行模擬，模擬結(jié)果（表2）表明，優(yōu)化后煙冷器上游氣流均勻性得到改善，左右兩室煙冷器入口斷面速度均勻性分別為0.331、0.335，有利于減少積灰并提高換熱效率。經(jīng)統(tǒng)計，優(yōu)化后煙冷器兩室的流量偏差為 ±1.20% ，達到小于 ±5% 的設(shè)計要求，可有效降低換熱管磨損并減輕煙冷器內(nèi)部的積灰問題。

3.3 吊裝方案優(yōu)化

該項目是對MGGH系統(tǒng)的局部改造，現(xiàn)場場地環(huán)境復雜，西側(cè)空間狹窄，新增的脫硫廢水零排放蒸發(fā)塔影響吊車站位（圖4）；東側(cè)下方則布滿公用管道，涵蓋油管、氨氣管道等（圖5），一旦受損，將直接危及其他機組的正常運行。

采用常規(guī)的小模塊吊裝方式，約800t舊模塊拆除將占用較長時間，經(jīng)評估短短50天的施工工期將無法完成整個項目的實施，需采取單模塊（約20t）不分割、整體拆除的方案。結(jié)合現(xiàn)場施工空間狹小、工期緊張的實際，經(jīng)討論確定采用電動葫蘆與吊車配合的吊裝方式。停爐前，換熱器上層檢修平臺及干涉鋼梁先拆除，停爐后在上部通長設(shè)置45#工字鋼導軌，對應模塊位置背靠一根30#工字鋼以增加強度；從中間兩煙道換熱器模塊上部鋼梁下面架設(shè)導軌延伸至平臺外側(cè)，采用導軌及2臺20t電動葫蘆把模塊倒運至鋼梁最外側(cè)鋼梁平臺處（因煙道換熱模塊上部支撐鋼梁，最大跨距為 7.6m ，橫跨鋼梁的導軌在煙道中間處采用14#槽鋼南北側(cè)進行支撐加固，導軌及支撐加固如圖6所示）；然后在中轉(zhuǎn)平臺上用吊車將模塊進行轉(zhuǎn)接（圖7），最終通過吊車順利將模塊吊至 0m 。

現(xiàn)場吊裝設(shè)施安裝、驗收合格后，兩側(cè)模塊同時拆除，成功節(jié)省工期至少6個工作日。

3.4 調(diào)試方案優(yōu)化

該型熱管換熱器常規(guī)調(diào)試要求設(shè)備安裝完，換熱管需要干燒7天，盡量排出換熱管中不凝性氣體，干燒期間，MGGH系統(tǒng)無法投運。若煙冷器在啟爐后不能投運，無法滿足低低溫電除塵入口煙溫及煙肉入口煙溫的運行要求，一方面影響除塵效率，可能導

5 經(jīng)驗總結(jié)

電除塵器傳統(tǒng)配套的煙冷器磨損泄漏，將影響電除塵器的正常穩(wěn)定運行，無法保證機組超低排放和節(jié)能指標的實現(xiàn)；而真空熱管換熱器解決了磨損泄漏問題，為設(shè)備穩(wěn)定運行提供了保證，其替代常規(guī)蛇形管換熱器勢在必行。現(xiàn)結(jié)合本文所述項目現(xiàn)場實際實施，總結(jié)以下經(jīng)驗，供類似項目借鑒：

致粉塵排放超標，另一方面脫硫后煙氣不加熱進入煙肉，將對煙肉泡沫玻璃磚防腐層的安全運行造成影響。

為解決這一棘手問題，進一步探討更加安全可靠的調(diào)試方案，最終取消集中干燒的7天時間，安裝完即向熱管內(nèi)注水，鍋爐點火未并網(wǎng)調(diào)試期間先將高溫段的換熱管通過熱排法形成真空，讓該部分熱管正常工作起來，待鍋爐增帶負荷后，在保證換熱管對煙氣有一定的降溫作用的同時再同步對熱管進行熱排法抽真空，將每列7組模塊中的4組先行隔離抽真空，其余3組正常投運，后續(xù)待4組模塊抽完真空，交錯互換，避免了煙冷器熱管集中干燒、系統(tǒng)無法投運給電除塵及煙肉正常運行帶來的風險。

4測試和運行效果

真空熱管煙冷器經(jīng)調(diào)試正常投運后，機組額定負荷下，煙冷器出口平均煙溫可降至技術(shù)協(xié)議要求的 105^°C ，煙氣側(cè)阻力不超過 380Pa ，滿足不大于550Pa 的要求。

1）換熱器高溫段設(shè)置翅片熱管，低溫段采用光管熱管的設(shè)計理念，為有效避免除塵器前布置的換熱管硫酸氫銨堵塞提供了參考辦法。2）本項目在狹小復雜空間內(nèi)成功完成了20t大模塊吊裝，吊裝方案上積累了經(jīng)驗，可給同類型施工吊裝提供一定借鑒。3）對于采用低低溫電除塵運行方式的機組，類似改造項自調(diào)試，可借鑒熱管先行投運、分區(qū)干燒排真空的方式，減少對機組正常運行的影響。

[參考文獻]

[1］謝慶亮.新型熱管低溫省煤器的開發(fā)應用[J」.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2021（4）：54-58.