濕煙羽治理在火電廠中的應(yīng)用及性能評(píng)價(jià)

文_趙蒙 張燕飛 史西銀 李學(xué)軍 馬強(qiáng) 河北衡豐發(fā)電有限責(zé)任公司

1 工程應(yīng)用概況

我廠煙羽治理采用“MGGH+漿液冷凝”技術(shù)路線，冷凝加熱設(shè)計(jì)溫度要求如下：在機(jī)組正常工況下，冷凝后煙氣的排煙溫度和含濕量應(yīng)達(dá)到以下控制要求：非采暖季（4～10月）冷凝后煙氣溫度達(dá)到45℃以下，煙氣含濕量9.5%以下；采暖季（11月～至次年3月）冷凝后煙溫達(dá)到43℃以下，煙氣含濕量8.5%以下；在機(jī)組正常運(yùn)行工況下，煙氣經(jīng)加熱后排放煙溫必須持續(xù)穩(wěn)定達(dá)到58℃以上。

我廠MGGH和漿液冷卻器布置方式為：煙氣冷卻器布置于干式除塵器4個(gè)水平煙道前，每個(gè)煙道布置1臺(tái)，1臺(tái)機(jī)組布置4臺(tái)；再熱器布置于濕除后煙囪前煙道，每臺(tái)機(jī)組布置1臺(tái)。脫硫漿液冷卻方案采用原有循環(huán)冷卻塔冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水作為冷源冷卻脫硫塔循環(huán)漿液，將二級(jí)脫硫吸收塔頂層噴淋層做為低溫噴淋層，利用降溫后的循環(huán)漿液對(duì)飽和煙氣進(jìn)行降溫除濕。換熱器循環(huán)水取廠區(qū)循環(huán)水母管，換熱升溫后送至循環(huán)冷卻塔系統(tǒng)，完成冷卻水循環(huán)。

2 與國(guó)內(nèi)外同類研究、技術(shù)的綜合比較

我公司采用MGGH系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集原煙氣降溫、凈煙氣升溫、煙氣余熱替代蒸汽暖風(fēng)、低溫省煤器于一體的綜合系統(tǒng)。各分系統(tǒng)均設(shè)有全流量旁路，可以靈活解列和投運(yùn)，增強(qiáng)看系統(tǒng)的可實(shí)用性。冬季工況，煙氣余熱大部分熱量用于加熱送風(fēng)，替代了暖風(fēng)器原有用汽，多余熱量可用于加熱凝水；夏季工況，部分余熱用于加熱送風(fēng)，保證空氣預(yù)熱器綜合冷端溫度，絕大多數(shù)余熱可用于加熱凝結(jié)水，排擠回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽，增加發(fā)電量，提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，此項(xiàng)工程設(shè)計(jì)屬于國(guó)內(nèi)首例。

3 煙氣冷凝降溫、升溫主要技術(shù)參數(shù)

煙氣冷卻器布置于干式除塵器4個(gè)水平煙道前，每個(gè)煙道布置1臺(tái)，一臺(tái)機(jī)組布置4臺(tái)；再熱器布置于濕除后煙囪前煙道，每臺(tái)機(jī)組布置1臺(tái)。水側(cè)由7、8號(hào)低加引出經(jīng)煙氣冷凝器、煙氣加熱器、暖風(fēng)器后進(jìn)入6號(hào)低加，除鹽水溫度由70℃升至90℃。煙氣測(cè)排煙溫度經(jīng)煙氣冷凝器由169℃降為95℃，進(jìn)煙囪煙溫經(jīng)再熱器升至58℃，暖風(fēng)器煙溫由由20℃提升至50℃。各加熱系統(tǒng)均設(shè)有旁路系統(tǒng)，各換熱單元均可單獨(dú)隔離至系統(tǒng)外。本工程降溫段管束最低壁溫控制在高于水酸露點(diǎn)25℃以上，以“有限腐蝕”作為設(shè)計(jì)原則，低溫省煤器換熱管材質(zhì)全部采用ND鋼，煙氣再熱器換熱管材質(zhì)為采用2205可有效避免露點(diǎn)腐蝕，整個(gè)系統(tǒng)阻力小于900Pa，設(shè)計(jì)使用壽命10a。

我廠脫硫運(yùn)行方式為雙塔雙循環(huán)，脫硫漿液冷卻方案采用原有循環(huán)冷卻塔冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水作為冷源冷卻脫硫塔循環(huán)漿液，將二級(jí)脫硫吸收塔頂層噴淋層做為低溫噴淋層，利用降溫后的循環(huán)漿液對(duì)飽和煙氣進(jìn)行降溫除濕。換熱器循環(huán)水取廠區(qū)循環(huán)水母管，換熱升溫后送至循環(huán)冷卻塔系統(tǒng)，完成冷卻水循環(huán)。冷凝器布置在最高層漿液循環(huán)泵出口母管10m處，換熱板材質(zhì)為2205，阻力小于10Pa，漿液溫度由50℃降至48℃。

4 實(shí)施應(yīng)用分析

本工程MGGH中煙氣冷凝器換熱器管材采用防腐、防磨材料。換熱器采用金屬材質(zhì)，換熱器管材和翅片全部采用能夠耐受低溫酸露腐蝕的ND鋼，換熱管壁厚度為4mm，翅片厚度為2mm，高溫段迎煙氣設(shè)置三排假管防止管道磨損。煙氣冷卻器殼體采用考登鋼材料，壁厚為6mm，并設(shè)置橫向及縱向支承桿，內(nèi)撐桿的防磨角鋼采用16Mn。入口煙氣量按1088640Nm3/h設(shè)計(jì)，換熱面積余量不低于10%，電除塵器入口煙氣冷卻器阻力≤600pa。

煙氣再熱器管材采用金屬材質(zhì)煙氣再熱器的換熱管及翅片，材質(zhì)為2205不銹鋼。換熱管壁厚為4mm。煙氣再熱器殼體厚度為5mm。煙氣再熱器入口段和出口段煙道采用鋼板防腐處理，煙道厚度為6mm。所有新增煙道進(jìn)行防腐處理，在煙氣再熱器殼體下部加裝排污水裝置以便于排出污水，排水裝置材料采用2205，煙氣再熱器阻力≤300Pa。

本工程煙冷器分為A、B側(cè)，每側(cè)煙道又分為兩路分別為A1、A2、B1、B2，系統(tǒng)投運(yùn)后煙冷器和再熱器阻力隨著負(fù)荷的增大而增大，再熱器后的煙溫能穩(wěn)定達(dá)到58℃。根據(jù)環(huán)境溫度的不同供暖季冷凝后的溫度控制在45℃以內(nèi)，非供暖季控制在48℃以內(nèi)，根據(jù)實(shí)際工況冷凝泵投自動(dòng)調(diào)整水溫達(dá)到環(huán)保要求，冷凝后隨著溫度的增加，煙氣含濕量6.9%（對(duì)應(yīng)溫度為41℃）逐漸增加至10.59%（對(duì)應(yīng)溫度為48℃）。

該技術(shù)在我廠自投運(yùn)以來(lái)煙氣冷凝器阻力、煙氣再熱器阻力、再熱器煙溫、煙氣濕度等技術(shù)參數(shù)控制均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且效果良好。

5 節(jié)能分析

本工程采用MGGH方案，采用凝結(jié)水作為系統(tǒng)換熱媒介，既可以起到降低排煙溫度的冷源作用，又可以用于系統(tǒng)換熱的媒介。系統(tǒng)吸收尾部余熱，用于加熱送風(fēng)，起到暖風(fēng)器作用，可將空氣預(yù)熱器冷端綜合溫度提升至105℃，消除了硫酸氫氨在空氣預(yù)熱器冷端板結(jié)問(wèn)題?？諝忸A(yù)熱器堵塞問(wèn)題得以解決，大幅提升了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時(shí)提高了機(jī)組的帶負(fù)荷能力。其次，在降低空氣預(yù)熱器阻力的同時(shí)，換熱器可將引風(fēng)機(jī)入口煙溫降至95℃，大大降低了風(fēng)機(jī)入口煙氣容積，引風(fēng)機(jī)電耗得到明顯降低。再次，煙氣冷卻器布置在電除塵前端可以明顯降低煙氣中SO3的含量，降幅達(dá)60%左右。采用脫硫入口煙氣降溫+漿液冷卻的方式，在冬季工況下可以將脫硫出口煙氣溫度降至41～43℃，可以增加節(jié)水量和降低污染物排放量。采用余熱加熱空氣預(yù)熱器入口送風(fēng)溫度，可以一定程度上提高入爐一次風(fēng)溫和二次風(fēng)溫，提高制粉系統(tǒng)干燥能力，增強(qiáng)爐內(nèi)燃燒，提高鍋爐效率。系統(tǒng)采用凝結(jié)水作為冷源，煙氣余熱用于加熱凈煙氣和送風(fēng)，替代了機(jī)組原有的輔汽用量，在滿足暖風(fēng)器及煙氣再熱器余熱利用之余，其余熱量用于加熱凝結(jié)水，排擠回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽量，增加系統(tǒng)發(fā)電量，降低了機(jī)組發(fā)電煤耗。系統(tǒng)采用了全流量旁路設(shè)計(jì)，各換熱器均可以單獨(dú)解列或投運(yùn)，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)和節(jié)能運(yùn)行間的靈活切換、調(diào)整。

冬季工況時(shí)若不投入煙氣再熱器，2#機(jī)組主蒸汽流量在1000t/h（大負(fù)荷工況）左右，MGGH煙冷器及暖風(fēng)器的應(yīng)用使得機(jī)組熱耗74.345～85.385kJ/kWh，節(jié)約供電煤耗2.963～3.401g/kWh，加上因鍋爐效率提高而節(jié)約的供電煤耗，總計(jì)使機(jī)組供電煤耗降低3.123～3.511g/kWh。綜合本次改造廠用電率增加，輔機(jī)電耗增加供電煤耗約0.559g/kWh，再熱器增加供電煤耗0.731g/kWh。因此在冬季工況，機(jī)組主蒸汽流量在1000t/h（大負(fù)荷工況）左右時(shí)，本次消除煙羽工程使機(jī)組供電煤耗減少約1.833～2.221g/kWh，平均值為2.027g/kWh。按平均負(fù)荷每天240MW，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)600元/t，120d計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1436t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約86萬(wàn)元。

夏季工況，機(jī)組主蒸汽流量為1046 t/h時(shí)，消煙羽工程使得機(jī)組能耗升高約0.997g/kWh，按照夏季負(fù)荷300MW，供電小時(shí)數(shù)3500h，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)600元/t計(jì)算，增加標(biāo)煤約837t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失約50萬(wàn)元。

綜上所述采用本工程技術(shù)方案，一方面脫硫入口煙溫降低，導(dǎo)致蒸發(fā)水耗降低；另一方面，脫硫出口煙溫降低，回收煙氣的中氣態(tài)水。若按全年5100h計(jì)：其中滿負(fù)荷按3000h折算，50%負(fù)荷按2100h折算，年節(jié)水量為102000t；全年節(jié)水效益約為32.6萬(wàn)元（單臺(tái)機(jī)組）。綜合全年的能耗水平來(lái)看，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約為68.6萬(wàn)元。

6 社會(huì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益

本工程實(shí)施后，機(jī)組在正常工況下，冷凝后煙氣的排煙溫度和含濕量達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求，在非采暖季（4～10月）冷凝后煙氣溫度達(dá)到45℃以下，煙氣含濕量9.5%以下；采暖季（11月～至次年3月）冷凝后煙溫達(dá)到43℃以下，煙氣含濕量8.5%以下；煙氣經(jīng)加熱后排放煙溫必須持續(xù)穩(wěn)定達(dá)到58℃；煙氣冷卻器后煙氣溫度降至95℃以下，一、二次風(fēng)加熱后溫升不低于30℃（環(huán)境溫度20℃時(shí)，暖風(fēng)器后溫度不低于50℃），經(jīng)深度處理后三氧化硫排放濃度可低于5mg/Nm3，較未進(jìn)行改造機(jī)組降幅達(dá)60%以上。

同時(shí)工程改造后，對(duì)大氣排放的粉塵、SO2、SO3、Hg等污染物用的總排放量也有不同程度的減輕。排放溫度的升高可以進(jìn)一步降低周邊污染物濃度，提高周邊環(huán)境質(zhì)量。

7 推廣應(yīng)用情況

該改造工程一方面改善了當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量，對(duì)提高人民群眾的生活質(zhì)量水平、對(duì)促進(jìn)社會(huì)安定團(tuán)結(jié)、和諧發(fā)展有著重要的意義；另一方面改造工程呈現(xiàn)一定的節(jié)能效果，同時(shí)加強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性。電力企業(yè)、鋼鐵產(chǎn)業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)都可借鑒應(yīng)用。