燃煤電廠中間熱媒體煙氣換熱器系統(tǒng)改造

殷　戈

(國電科學(xué)技術(shù)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(tǒng)改造

殷戈

(國電科學(xué)技術(shù)研究院， 南京 210046)

摘要：針對(duì)某電廠超低排放改造后中間熱媒煙氣換熱器系統(tǒng)在回收熱量時(shí)易造成凝結(jié)水水質(zhì)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(tǒng)沖洗時(shí)間及水量消耗，消除了系統(tǒng)沖洗盲區(qū)，也可以消除原系統(tǒng)排放時(shí)的安全隱患。

關(guān)鍵詞：換熱器； 水質(zhì)； 沖洗

隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，節(jié)能減排已經(jīng)成為各發(fā)電企業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，在部分地區(qū)，天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)也逐漸成為燃煤電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)[1]，即超低排放標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，低低溫?zé)煔馓幚砑夹g(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。從國內(nèi)外機(jī)組的應(yīng)用結(jié)果來看[2-3]，應(yīng)用低低溫?zé)煔馓幚砑夹g(shù)，不僅保證了更高的除塵效率，還解決了下游設(shè)備的防腐蝕難題，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的最優(yōu)化布置。中間熱媒體煙氣換熱器(Media Gas-Gas Heater，MGGH)系統(tǒng)是低低溫?zé)煔馓幚砑夹g(shù)的一個(gè)重要系統(tǒng)。

MGGH系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)煙溫的控制，需要對(duì)其系統(tǒng)內(nèi)的能量進(jìn)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(duì)于間接換熱，采用混合的方式，能量回收效率較高，且設(shè)備投入費(fèi)用也較少，因此被普遍采用；但直接混合換熱容易對(duì)電廠主循環(huán)系統(tǒng)造成水質(zhì)污染，對(duì)投運(yùn)時(shí)操作要求較高。

筆者結(jié)合某電廠的MGGH系統(tǒng)輸出熱量時(shí)造成凝結(jié)水水質(zhì)惡化問題進(jìn)行分析研究，提出新的沖洗方案和管路變更方案。

1MGGH系統(tǒng)

圖1為某電廠MGGH系統(tǒng)的工藝流程。在鍋爐空氣預(yù)熱器后設(shè)置煙氣冷卻器，使進(jìn)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(jié)合，生成硫酸霧，此時(shí)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(shí)煙溫降低，減少了進(jìn)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(shè)備的防腐蝕難題，還保證了更高的除塵效率，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的最優(yōu)化布置[4]。在濕式除塵器裝置出口設(shè)置煙氣再熱器，通過熱媒水閉式循環(huán)流動(dòng)，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(kuò)散能力[2-3]。

在MGGH系統(tǒng)中，煙氣間實(shí)現(xiàn)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(tǒng)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(shè)定溫度，其實(shí)現(xiàn)過程可以描述為：煙溫過低時(shí)，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(shí)熱媒輔助加熱器投入，利用抽汽系統(tǒng)(或輔汽系統(tǒng))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(shí)，煙氣再熱器的出口煙溫高于70 ℃時(shí)，逐漸開啟MGGH系統(tǒng)至凝結(jié)水熱媒水回收調(diào)門，控制煙氣再熱器出口煙溫在72 ℃，同時(shí)為了維持系統(tǒng)循環(huán)水量，開啟凝結(jié)水至MGGH系統(tǒng)熱媒水補(bǔ)充調(diào)門，補(bǔ)充相應(yīng)的冷凝結(jié)水。

2故障原因分析

某電廠裝有2臺(tái)600 MW亞臨界直接空冷機(jī)組，2014年均進(jìn)行了超低排放改造，增加了MGGH系統(tǒng)。機(jī)組啟動(dòng)后投運(yùn)MGGH系統(tǒng)，投自動(dòng)運(yùn)行，在煙氣再熱器出口煙氣溫度高于70 ℃時(shí)， MGGH系統(tǒng)至凝結(jié)水熱媒水回收調(diào)門開啟，隨后出現(xiàn)凝結(jié)水系統(tǒng)水質(zhì)變差(Fe離子超標(biāo))，遂切除調(diào)門自動(dòng)，強(qiáng)制關(guān)閉熱媒水回收調(diào)門，進(jìn)行熱媒水閉式循環(huán)，同時(shí)開啟MGGH系統(tǒng)凝結(jié)水取樣門(管徑d=10 mm)，進(jìn)行排污；而熱媒水閉式循環(huán)后，機(jī)組排煙溫度較高(約126 ℃)時(shí)，多余熱量無法釋放，煙氣冷卻器出口煙溫達(dá)到93 ℃，煙氣再熱器出口煙溫達(dá)到75 ℃，一定程度上影響了機(jī)組排放的指標(biāo)。此外由于熱媒循環(huán)水溫度整體偏高，所需水量增多，循環(huán)水泵的耗功隨之增加，經(jīng)濟(jì)性變差。

通過對(duì)MGGH系統(tǒng)進(jìn)行檢查和分析，認(rèn)為MGGH系統(tǒng)投運(yùn)和設(shè)計(jì)存在如下兩個(gè)問題：一是系統(tǒng)投運(yùn)后沖洗不徹底，二是系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，存在沖洗盲區(qū)。按設(shè)計(jì)要求，MGGH系統(tǒng)投運(yùn)后應(yīng)開啟系統(tǒng)沖洗門(管徑d=50 mm)進(jìn)行大流量沖洗，直至水質(zhì)合格，再進(jìn)行熱量回收；而該機(jī)組運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員未按照要求進(jìn)行大容量沖洗，即便發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格，也僅僅是開啟管徑較小的(d=10 mm)取樣管進(jìn)行排污，由于流量較小，自然無法滿足沖洗要求。設(shè)計(jì)方面，MGGH系統(tǒng)將沖洗管道設(shè)計(jì)在MGGH系統(tǒng)至凝結(jié)水熱媒水回收手動(dòng)隔離門前(見圖3)，由于沖洗排放位置不是在管道的最低點(diǎn)，系統(tǒng)在沖洗時(shí)，排放點(diǎn)以下部分污水無法排出，能量回收時(shí)，將這部分污水帶入系統(tǒng)，造成水質(zhì)污染。

3改進(jìn)措施

3.1 運(yùn)行方面

(1) 鍋爐點(diǎn)火前，對(duì)MGGH系統(tǒng)進(jìn)行冷態(tài)沖洗。從前述內(nèi)容可以看出，影響凝結(jié)水的水質(zhì)主要因素是Fe離子，這主要是機(jī)組停運(yùn)后，MGGH系統(tǒng)內(nèi)金屬生銹導(dǎo)致，這些銹浮掛在管道或換熱器內(nèi)表面，通過采取沖洗、排放，可以達(dá)到很好的清潔效果。具體的沖洗措施為：鍋爐點(diǎn)火前，將MGGH系統(tǒng)注滿水，啟動(dòng)循環(huán)水泵，進(jìn)行閉式循環(huán)沖洗5～6 h，打開MGGH系統(tǒng)所有放水門，將系統(tǒng)內(nèi)水放凈，再次注滿干凈凝結(jié)水，重新進(jìn)行閉式?jīng)_洗，如此循環(huán)3次左右，化驗(yàn)水質(zhì)達(dá)到鍋爐冷態(tài)沖洗合格標(biāo)準(zhǔn)[6]，即可停止沖洗。

(2) 鍋爐啟動(dòng)后，進(jìn)行MGGH系統(tǒng)熱態(tài)沖洗。熱態(tài)下，由于煙氣側(cè)已經(jīng)投運(yùn)，應(yīng)采取邊排放邊補(bǔ)水的方式，具體措施為：MGGH系統(tǒng)投運(yùn)后，將MGGH系統(tǒng)至凝結(jié)水熱媒水回收調(diào)門切為手動(dòng)，熱媒水閉式循環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行5～6 h后，全開MGGH沖洗放水門，同時(shí)打開凝結(jié)水至MGGH系統(tǒng)補(bǔ)水門，維持系統(tǒng)水量充足。通過取樣管取樣觀察，如水質(zhì)清澈，即可停止外排，再次進(jìn)行閉式循環(huán)，之后重復(fù)上述操作，至水質(zhì)化驗(yàn)合格為止。

3.2 設(shè)計(jì)方面

(1) 原設(shè)計(jì)排水點(diǎn)過高，系統(tǒng)存在沖洗盲區(qū)。沖洗排水點(diǎn)離系統(tǒng)MGGH系統(tǒng)至凝結(jié)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(tài)時(shí)無法沖洗，也無法對(duì)其中水質(zhì)進(jìn)行取樣化驗(yàn)，因此可以將此部分管段修改，將排水點(diǎn)放至管道底端(見圖4)。

(2) 原設(shè)計(jì)系統(tǒng)排水為開放式，直接排至凝結(jié)水泵坑中，存在安全隱患。熱態(tài)沖洗時(shí)，需要外排排熱媒水，按設(shè)計(jì)工況此時(shí)水溫在101 ℃，直接外排容易造成燙傷，故應(yīng)將排水接入廠房有壓放水系統(tǒng)，避免事故發(fā)生。

4結(jié)語

通過對(duì)某電廠超低排放改造中的MGGH系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析，找出造成凝結(jié)水水質(zhì)變差是由于系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)沖洗不徹底和設(shè)計(jì)時(shí)存在沖洗盲區(qū)。

經(jīng)過上述改進(jìn)后，不但能在系統(tǒng)投運(yùn)后盡快實(shí)現(xiàn)煙氣余熱利用、減少?zèng)_洗水量，還能使超低排放系統(tǒng)維持在最接近設(shè)計(jì)值下運(yùn)行，提高系統(tǒng)污染物的治理能力。

參考文獻(xiàn)：

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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(jiǎn)介：殷戈(1983—)，男，工程師，從事火電機(jī)組性能試驗(yàn)、節(jié)能分析及調(diào)試技術(shù)研究。E-mail: inger123@163.com

中圖分類號(hào)：TK224.93

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-086X(2016)03-0191-03