燃煤电厂中间热媒体烟气换热器系统改造

殷　戈

(国电科学技术研究院， 南京 210046)



燃煤电厂中间热媒体烟气换热器系统改造

殷戈

(国电科学技术研究院， 南京 210046)

摘要：针对某电厂超低排放改造后中间热媒烟气换热器系统在回收热量时易造成凝结水水质恶化问题，提出新的冲洗方案和排放管路改造方案，减少了系统冲洗时间及水量消耗，消除了系统冲洗盲区，也可以消除原系统排放时的安全隐患。

关键词：换热器； 水质； 冲洗

随着国家环保标准不断提高，节能减排已经成为各发电企业的一项重要任务，在部分地区，天然气燃气轮机组排放标准也逐渐成为燃煤电厂的排放标准[1]，即超低排放标准。为了达到超低排放标准，低低温烟气处理技术得到越来越广泛的应用。从国内外机组的应用结果来看[2-3]，应用低低温烟气处理技术，不仅保证了更高的除尘效率，还解决了下游设备的防腐蚀难题，并实现了系统的最优化布置。中间热媒体烟气换热器(Media Gas-Gas Heater，MGGH)系统是低低温烟气处理技术的一个重要系统。

MGGH系统为了实现烟温的控制，需要对其系统内的能量进行输入或输出。输出能量的方式可分为直接混合和间接换热两种。相对于间接换热，采用混合的方式，能量回收效率较高，且设备投入费用也较少，因此被普遍采用；但直接混合换热容易对电厂主循环系统造成水质污染，对投运时操作要求较高。

笔者结合某电厂的MGGH系统输出热量时造成凝结水水质恶化问题进行分析研究，提出新的冲洗方案和管路变更方案。

1MGGH系统

图1为某电厂MGGH系统的工艺流程。在锅炉空气预热器后设置烟气冷却器，使进入除尘器的烟气温度从120～130 ℃降到90 ℃左右，烟气中的 SO3与水蒸气结合，生成硫酸雾，此时由于未采取除尘措施，SO3被飞灰颗粒吸附，后随飞灰排出，而同时烟温降低，减少了进入电除尘器的烟气体积流量，降低烟尘比电阻与烟气流速，提高除尘效率，这样就不仅解决了下游设备的防腐蚀难题，还保证了更高的除尘效率，并实现了系统的最优化布置[4]。在湿式除尘器装置出口设置烟气再热器，通过热媒水闭式循环流动，将从烟气冷却器获得的热量加热湿式除尘器后净烟气，使其温度从 50 ℃左右升高到 72 ℃， 提升烟羽的高度和污染物扩散能力[2-3]。

在MGGH系统中，烟气间实现能量传递媒介是热媒水，传递过程见图2。

在不同的排烟温度下，MGGH系统需要增加或输出能量，以维持烟温在超低排放工艺所需的设定温度，其实现过程可以描述为：烟温过低时，打开烟气冷却器旁路门，控制烟气冷却器出口烟温在90 ℃；同时热媒辅助加热器投入，利用抽汽系统(或辅汽系统)一部分抽汽，加热热媒水，控制烟气再热器出口烟温在72 ℃。烟温过高时，烟气再热器的出口烟温高于70 ℃时，逐渐开启MGGH系统至凝结水热媒水回收调门，控制烟气再热器出口烟温在72 ℃，同时为了维持系统循环水量，开启凝结水至MGGH系统热媒水补充调门，补充相应的冷凝结水。

2故障原因分析

某电厂装有2台600 MW亚临界直接空冷机组，2014年均进行了超低排放改造，增加了MGGH系统。机组启动后投运MGGH系统，投自动运行，在烟气再热器出口烟气温度高于70 ℃时， MGGH系统至凝结水热媒水回收调门开启，随后出现凝结水系统水质变差(Fe离子超标)，遂切除调门自动，强制关闭热媒水回收调门，进行热媒水闭式循环，同时开启MGGH系统凝结水取样门(管径d=10 mm)，进行排污；而热媒水闭式循环后，机组排烟温度较高(约126 ℃)时，多余热量无法释放，烟气冷却器出口烟温达到93 ℃，烟气再热器出口烟温达到75 ℃，一定程度上影响了机组排放的指标。此外由于热媒循环水温度整体偏高，所需水量增多，循环水泵的耗功随之增加，经济性变差。

通过对MGGH系统进行检查和分析，认为MGGH系统投运和设计存在如下两个问题：一是系统投运后冲洗不彻底，二是系统设计不合理，存在冲洗盲区。按设计要求，MGGH系统投运后应开启系统冲洗门(管径d=50 mm)进行大流量冲洗，直至水质合格，再进行热量回收；而该机组运行时，运行人员未按照要求进行大容量冲洗，即便发现水质不合格，也仅仅是开启管径较小的(d=10 mm)取样管进行排污，由于流量较小，自然无法满足冲洗要求。设计方面，MGGH系统将冲洗管道设计在MGGH系统至凝结水热媒水回收手动隔离门前(见图3)，由于冲洗排放位置不是在管道的最低点，系统在冲洗时，排放点以下部分污水无法排出，能量回收时，将这部分污水带入系统，造成水质污染。

3改进措施

3.1 运行方面

(1) 锅炉点火前，对MGGH系统进行冷态冲洗。从前述内容可以看出，影响凝结水的水质主要因素是Fe离子，这主要是机组停运后，MGGH系统内金属生锈导致，这些锈浮挂在管道或换热器内表面，通过采取冲洗、排放，可以达到很好的清洁效果。具体的冲洗措施为：锅炉点火前，将MGGH系统注满水，启动循环水泵，进行闭式循环冲洗5～6 h，打开MGGH系统所有放水门，将系统内水放净，再次注满干净凝结水，重新进行闭式冲洗，如此循环3次左右，化验水质达到锅炉冷态冲洗合格标准[6]，即可停止冲洗。

(2) 锅炉启动后，进行MGGH系统热态冲洗。热态下，由于烟气侧已经投运，应采取边排放边补水的方式，具体措施为：MGGH系统投运后，将MGGH系统至凝结水热媒水回收调门切为手动，热媒水闭式循环运行，运行5～6 h后，全开MGGH冲洗放水门，同时打开凝结水至MGGH系统补水门，维持系统水量充足。通过取样管取样观察，如水质清澈，即可停止外排，再次进行闭式循环，之后重复上述操作，至水质化验合格为止。

3.2 设计方面

(1) 原设计排水点过高，系统存在冲洗盲区。冲洗排水点离系统MGGH系统至凝结水回收隔离门有约0.5 m左右的高度(见图3)，这部分管段热态时无法冲洗，也无法对其中水质进行取样化验，因此可以将此部分管段修改，将排水点放至管道底端(见图4)。

(2) 原设计系统排水为开放式，直接排至凝结水泵坑中，存在安全隐患。热态冲洗时，需要外排排热媒水，按设计工况此时水温在101 ℃，直接外排容易造成烫伤，故应将排水接入厂房有压放水系统，避免事故发生。

4结语

通过对某电厂超低排放改造中的MGGH系统应用中存在的问题进行分析，找出造成凝结水水质变差是由于系统投运时冲洗不彻底和设计时存在冲洗盲区。

经过上述改进后，不但能在系统投运后尽快实现烟气余热利用、减少冲洗水量，还能使超低排放系统维持在最接近设计值下运行，提高系统污染物的治理能力。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. GB 13223—2011 火电厂大气污染物排放标准 [S]. 北京：中国环境科学出版社，2012.

[2] 龙辉，王盾，钱秋裕. 低低温烟气处理系统在1 000 MW超超临界机组中的应用探讨[J]. 电力建设，2010，31(2)：70-73.

[3] 李春萱,黄淑芳,杨征,等.气气换热器在湿法烟气脱硫中的新应用[J]. 热力发电，2006，35(7)：60-62.

[4] 陈文理. MGGH技术在1 000 MW机组中应用的技术、经济性分析[J]. 电力建设，2014，35(5)：103-107.

[5] 王中伟，李超，于丽新. 350 MW 燃煤机组加装MGGH系统设计方案的制定[J]. 环境保护与循环经济，2014(2)：42-47.

[6] 中华人民共和国发展改革委员会. DL/T 805.4—2004 火电厂汽水化学导则 第4部分：锅炉给水处理[S]. 北京：中国电力出版社，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

作者简介：殷戈(1983—)，男，工程师，从事火电机组性能试验、节能分析及调试技术研究。E-mail: inger123@163.com

中图分类号：TK224.93

文献标志码：A

文章编号：1671-086X(2016)03-0191-03