MGGH系統熱平衡方案優化分析

張鈞泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

MGGH系統熱平衡方案優化分析

張鈞泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

管式水媒煙氣換熱器（MGGH）作為一種新型高效的環保設備，克服了傳統GGH泄漏及堵塞等問題，在解決脫硫后飽和煙氣在煙囪出口溫度過低抬升高度不足造成“冒白煙”“石膏雨”等二次污染的問題上越來越收到電廠、設計院等單位的關注和認可。本文基于MGGH系統的基本原理，針對MGGH系統的典型設計工況，對其設計、運行過程中關鍵的熱平衡問題進行了簡單的分析，討論和比較了三種不同的方案，提出了參考意見。

系統熱平衡；MGGH系統；典型設計

1 應用背景

燃煤電廠是煙塵、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)等大氣污染物的主要排放源。根據環保部和國家質量監督檢驗檢疫總局2011年7月聯合發布的火電大氣污染物排放國家標準，燃煤鍋爐重點地區排放限值SO2為50mg/Nm3。隨著環保要求的不斷提高，電力企業自身加強要求燃煤機組的排放水平達到燃氣機組的排放標準，即SO2為35mg/Nm3。

目前濕法石灰石-石膏煙氣脫硫技術是目前應用最廣泛最有效的煙氣脫硫技術，其工藝流程是使用石灰石（CaCO3）等漿液在吸收塔中對鍋爐排煙進行接觸，與煙氣中的SO2反應生成石膏，進而脫除煙氣中的硫。該技術脫硫效率高、煤種適應性強、運行費用較低且副產品易回收。

但該技術顯著的提高了脫硫后的煙氣含濕，并降低了脫硫后的凈煙氣溫度，這造成脫硫后的排煙提升高度不足且極易形成過飽和而造成煙囪“冒白煙”的現象，若部不提高凈煙氣溫度，還需對煙囪進行整體防腐處理。同時，要求吸收塔入口原煙氣溫度不大于85℃，普遍需進行噴水降溫。

環保新標推出之前，國內電廠普遍采用回轉式GGH，利用原煙氣多余熱量加熱凈煙氣。回轉式GGH利用裝有蓄熱元件的轉子交替轉過原煙氣側及凈煙氣側，將原煙氣側熱量傳至凈煙氣側的同時，受其原理限制，不可避免的將一部分原煙氣攜帶至凈煙氣側，從而形成攜帶泄漏。通過采取低泄漏風機等手段后，其泄露率也很難低于0.5%（FGD回轉式GGH的泄漏與防泄漏措施）。假設原煙氣入口SO2濃度5000mg/Nm3，僅回轉式GGH泄漏造成的凈煙氣出口SO2濃度就不低于25mg/Nm3。顯然，如此超低排放的目標是無法實現的。因此，采用管式換熱器、零泄露率的MGGH系統成為了超低排放機組改造的普遍選擇。

2 MGGH系統原理

MGGH系統采用零泄漏管式水媒煙氣換熱器，結合電廠的實際情況，通過熱回收器回收空預器出口煙氣或脫硫前原煙氣熱量，降低煙氣比電阻（空預器出口），減少脫硫入口減溫水從而減少脫硫工藝水耗量，減少煙氣含濕。再通過煙氣再熱器將這部分熱量用于加熱濕法脫硫后的凈煙氣，將脫硫出口的煙氣從50℃提高到80℃左右，增大煙氣的抬升高度，避免電廠周圍漿液液滴的掉落，減輕煙囪腐蝕，消除煙囪“冒白煙”的視覺形象。

3 設計參數

根據電廠實際運行情況，鍋爐排煙溫度隨季節波動較大，以浙江某機組為例，該機組MGGH系統設計溫度要求如表1。煙氣加熱器無論季節，所需換熱量滿負荷（約2100kNm3/h）時均約為26MW，而春秋季煙氣放熱量為25MW、夏季煙氣放熱量為28MW、冬季為18MW。

表1 機組MGGH系統設計溫度要求

4 方案1采用夏季工況作為設計工況

按照MGGH系統一般設計思路，采用夏季滿負荷工礦作為設計工況，冬季采用蒸汽補熱補足煙氣不足的約8MW熱量，夏季煙囪排煙度需加熱至約85℃，約2MW多余熱量隨煙氣排放。按此方案設計，除浪費部分熱量外，煙氣換熱器面積最大，尤其是煙氣加熱器段換熱面積較大，成本較高。

5 方案2采用低省聯合MGGH或水-水換熱器

通過在煙氣冷卻器前布置部分煙氣受熱面或在煙氣冷卻器水側管道后加裝水-水換熱器，將這部分多余的熱量從MGGH系統中引出，用于其它用途，是較為簡單有效的方式。過熱工況出現時段為夏季，用于加熱暖風器或用于加熱熱望水均無法實現，目前普遍將這部分熱量用于加熱低加凝結水。通過從#8、#6低加入口凝結水混合至70℃后直接吸收煙氣熱量或從軸加入口引出部分凝結水通過水、水換熱器吸收這部分熱量均可以解決這一問題，同時可以提升機組經濟性。

6 方案3采用復用蒸氣-水換熱器

考慮到超溫工況及補熱工況不會同時出現，本次浙江某電廠采用蒸汽換熱器復用為水-水換熱器的方案。該換熱器在冬季補熱工況用蒸汽加熱熱媒水，在夏季超溫工況用凝結水冷卻熱媒水。

本方案采用臥式加熱器，熱媒水走殼程，蒸汽/凝結水走管程。夏季超溫工況將凝結水從33℃加熱至82℃，回至6號低加。冬季補熱工況從輔汽聯箱引蒸氣加熱熱媒水，疏水至啟動疏水擴容器或#5至#6低加疏水母管。輔助蒸氣與凝結水水質相同，不會發生污染，設備切換時簡單易行。低加凝結水設計壓力較高，輔助蒸氣側設止回閥防止凝結水倒流入輔汽。切換閥門均布置在機側，管路簡單。

采用這一方案，MGGH系統采用春秋季工況為設計工況，節省投資，汽/水-水換熱器冬夏工況復用，相比方案2，簡化了系統設備。

7 結語

通過采用復用蒸汽換熱器，在減少受熱面面積，簡化系統設備的情況下，平衡了MGGH系統不同工況熱量，可操作性高，運行簡單，符合電廠需求。