多因素影響下的MGGH系統(tǒng)綜合性能分析

陸海榮，王剛，劉剛

(蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004)

圖1 MGGH系統(tǒng)示意

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能、環(huán)保要求的日趨嚴(yán)苛，超低排放技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用得以快速發(fā)展[1-4]。為了深度回收低品位的煙氣余熱，火力發(fā)電企業(yè)必須加裝一系列的余熱利用和余熱轉(zhuǎn)移設(shè)備。自2014年起，各火力發(fā)電企業(yè)對(duì)低低溫?zé)煔馓幚?MGGH)系統(tǒng)的需求呈井噴式增長(zhǎng)。MGGH的本質(zhì)是兩級(jí)煙氣-水換熱器，主要布置在鍋爐空氣預(yù)熱器出口與干式靜電除塵器之間的煙道上，主體由煙氣放熱器和煙氣再熱器組成，利用鍋爐低品質(zhì)煙氣的余熱加熱脫硫后濕式電除塵器出口的濕煙氣，抬升煙氣溫度，以消除煙囪冒白煙的現(xiàn)象。

目前，國(guó)內(nèi)外已有很多學(xué)者對(duì)MGGH展開(kāi)相關(guān)研究，主要集中在MGGH的熱經(jīng)濟(jì)性理論分析、煙氣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)行事故分析等方面，而從工程實(shí)際應(yīng)用角度，考察MGGH投運(yùn)性能方面的分析則比較少，且性能評(píng)價(jià)中考慮外部影響因素較少[4-7]。投運(yùn)MGGH后，在進(jìn)行性能評(píng)價(jià)時(shí)不僅要考慮煙氣溫差、換熱器煙氣側(cè)壓降、水側(cè)總壓降等，同時(shí)還要將蒸汽消耗量、除鹽水循環(huán)水量、電耗等指標(biāo)納入分析范圍，對(duì)MGGH投運(yùn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并提出運(yùn)行調(diào)整意見(jiàn)。

1 機(jī)組概況

本文所述機(jī)組鍋爐系東方鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的1 000 MW超超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、單爐膛、一次中間再熱、前后墻對(duì)沖燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)П型鍋爐。機(jī)組同步新建熱媒水管式MGGH及其附屬設(shè)備，分別為安裝在干式電除塵器(ESP)前的煙氣放熱器和安裝在濕式電除塵器(WESP)與煙囪入口之間的煙氣再熱器及其輔助設(shè)備，系統(tǒng)如圖1所示(圖中：SCR為選擇性催化還原)。

2 MGGH熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

MGGH設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1、表2，表中數(shù)值為標(biāo)態(tài)下最大連續(xù)出力(BMCR)工況參數(shù)，除注明外均為濕基、實(shí)際含氧量。

2.1 煙氣流量計(jì)算

基于煙氣放熱器和煙氣再熱器進(jìn)、出口煙道直段長(zhǎng)度不滿足速度場(chǎng)法測(cè)量流量的現(xiàn)狀，擬采用鍋爐煙風(fēng)量平衡計(jì)算方法來(lái)確定煙氣流量。

表1 煙氣放熱器設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 煙氣再熱器設(shè)計(jì)參數(shù)

表3 MGGH運(yùn)行試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果

2.2 煙氣成分、煙氣溫度測(cè)量

用標(biāo)定合格的煙氣分析儀，按網(wǎng)格法測(cè)量煙氣放熱器出口截面各測(cè)點(diǎn)的煙氣成分(O2，CO2，CO等)。根據(jù)煙氣組分確定煙氣流量；根據(jù)煙氣放熱器和再熱器的進(jìn)、出口煙道截面尺寸，確定煙氣溫度分布場(chǎng)測(cè)量網(wǎng)格，并利用熱電偶進(jìn)行測(cè)量。其他測(cè)量參數(shù)不再一一敘述，試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3(THA工況為額定出力工況)。

2.3 節(jié)能性評(píng)價(jià)

BMCR工況下，煙氣放熱器出口煙氣溫度為84.3 ℃，煙氣再熱器出口煙氣溫度為80.4 ℃，煙氣放熱器和再熱器煙氣側(cè)壓降分別為360 Pa和616 Pa，熱媒水側(cè)總壓降為0.870 MPa，除熱媒水側(cè)總壓降外，實(shí)測(cè)各項(xiàng)考核指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。

75%THA工況下，煙氣放熱器出口煙氣溫度為86.6 ℃，煙氣再熱器出口煙氣溫度為80.6 ℃，煙氣放熱器和再熱器煙氣側(cè)壓降分別為245 Pa和443 Pa，熱媒水側(cè)總壓降為0.916 MPa，除熱媒水側(cè)總壓降和輔助加熱蒸汽流量外，其他各項(xiàng)考核指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。

50%THA工況下，煙氣放熱器出口煙氣溫度為84.9 ℃，煙氣再熱器出口煙氣溫度為80.2 ℃，煙氣放熱器和再熱器煙氣側(cè)壓降分別為180 Pa和320 Pa，熱媒水側(cè)總壓降為0.907 MPa，除熱媒水側(cè)總壓降外，其他的各項(xiàng)考核指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。

綜上所述，各試驗(yàn)工況下，除水側(cè)總壓降稍大于保證值外，其他性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用需求。

3 MGGH系統(tǒng)蒸汽消耗、電耗統(tǒng)計(jì)分析

MGGH改造安裝投運(yùn)后，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)新增煙氣總阻力增加，勢(shì)必導(dǎo)致機(jī)組整體的能耗增加；同時(shí)，由于排煙溫度降低，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)入口體積流量會(huì)相應(yīng)減少。通過(guò)計(jì)算，采用MGGH之后，由于風(fēng)量減少導(dǎo)致的引風(fēng)機(jī)電耗下降完全可以抵消引風(fēng)機(jī)因?yàn)樽枇υ黾铀鶐?lái)的電耗增加，因此增加受熱面后不會(huì)影響引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的正常出力。

燃煤電廠鍋爐排煙大部分采用MGGH工藝，將除塵器入口煙氣溫度降到90 ℃左右，結(jié)合濕法脫硫，可實(shí)現(xiàn)煙塵超低排放。實(shí)踐證明，機(jī)組MGGH運(yùn)行以來(lái)，電除塵器及下游設(shè)備的低溫腐蝕問(wèn)題一直存在，影響設(shè)備的可靠運(yùn)行，建議不僅要追求煙溫的降低，同時(shí)要關(guān)注后續(xù)設(shè)備腐蝕問(wèn)題。加裝MGGH后蒸汽消耗、除鹽水循環(huán)水量、總電耗均有所改變，見(jiàn)表4。

表4 MGGH經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

BMCR工況下，除鹽水循環(huán)水量為1 007 t/h，熱媒水管式MGGH總電耗為355.9 (kW·h)/h，均低于初始設(shè)計(jì)值，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到了考核要求；同時(shí)，在BMCR工況下，換熱器噪聲、輔助設(shè)備噪聲均符合GB/T 50087—2013 《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》。75%THA工況下，除鹽水循環(huán)水量為928.2 t/h，熱媒水加熱用蒸汽耗量(即輔助蒸汽加熱流量，主要用于特殊工況或環(huán)境下輔助加熱尾部濕煙氣)為9.96 t/h。50%THA工況下，除鹽水循環(huán)水量為879.6 t/h，熱媒水加熱用蒸汽耗量為5.75 t/h。因此，綜合考慮MGGH各項(xiàng)指標(biāo)，某些特殊工況運(yùn)行時(shí)可適當(dāng)調(diào)整煙氣放熱器進(jìn)水流量和旁路流量，以降低熱媒水加熱用蒸汽耗量至保證值，保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)加裝MGGH系統(tǒng)后，煙氣溫差、換熱器煙氣側(cè)壓降、水側(cè)總壓降滿足設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對(duì)蒸汽量消耗、除鹽水循環(huán)水量、電耗等性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并考慮MGGH系統(tǒng)整體投運(yùn)對(duì)機(jī)組設(shè)備的影響，相關(guān)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)論可為同類(lèi)型機(jī)組的改造提供參考。

(2)運(yùn)行過(guò)程中需控制煙速，以提高M(jìn)GGH設(shè)備運(yùn)行的可靠性和使用壽命。

(3)通過(guò)MGGH系統(tǒng)改造，可實(shí)現(xiàn)煙氣零泄漏，提高系統(tǒng)的脫硫效率；MGGH系統(tǒng)阻力較低，有助于降低機(jī)組能耗，同時(shí)還能消除煙囪尾翼，減少視覺(jué)污染。但加裝MGGH后將導(dǎo)致煙氣最終排放溫度下降，需要采取對(duì)應(yīng)的防腐措施以降低煙氣對(duì)煙囪的腐蝕。

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