MGGH系统热平衡方案优化分析

张钧泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

MGGH系统热平衡方案优化分析

张钧泰

（大唐（北京）能源管理有限公司北京100097）

管式水媒烟气换热器（MGGH）作为一种新型高效的环保设备，克服了传统GGH泄漏及堵塞等问题，在解决脱硫后饱和烟气在烟囱出口温度过低抬升高度不足造成“冒白烟”“石膏雨”等二次污染的问题上越来越收到电厂、设计院等单位的关注和认可。本文基于MGGH系统的基本原理，针对MGGH系统的典型设计工况，对其设计、运行过程中关键的热平衡问题进行了简单的分析，讨论和比较了三种不同的方案，提出了参考意见。

系统热平衡；MGGH系统；典型设计

1 应用背景

燃煤电厂是烟尘、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)等大气污染物的主要排放源。根据环保部和国家质量监督检验检疫总局2011年7月联合发布的火电大气污染物排放国家标准，燃煤锅炉重点地区排放限值SO2为50mg/Nm3。随着环保要求的不断提高，电力企业自身加强要求燃煤机组的排放水平达到燃气机组的排放标准，即SO2为35mg/Nm3。

目前湿法石灰石-石膏烟气脱硫技术是目前应用最广泛最有效的烟气脱硫技术，其工艺流程是使用石灰石（CaCO3）等浆液在吸收塔中对锅炉排烟进行接触，与烟气中的SO2反应生成石膏，进而脱除烟气中的硫。该技术脱硫效率高、煤种适应性强、运行费用较低且副产品易回收。

但该技术显著的提高了脱硫后的烟气含湿，并降低了脱硫后的净烟气温度，这造成脱硫后的排烟提升高度不足且极易形成过饱和而造成烟囱“冒白烟”的现象，若部不提高净烟气温度，还需对烟囱进行整体防腐处理。同时，要求吸收塔入口原烟气温度不大于85℃，普遍需进行喷水降温。

环保新标推出之前，国内电厂普遍采用回转式GGH，利用原烟气多余热量加热净烟气。回转式GGH利用装有蓄热元件的转子交替转过原烟气侧及净烟气侧，将原烟气侧热量传至净烟气侧的同时，受其原理限制，不可避免的将一部分原烟气携带至净烟气侧，从而形成携带泄漏。通过采取低泄漏风机等手段后，其泄露率也很难低于0.5%（FGD回转式GGH的泄漏与防泄漏措施）。假设原烟气入口SO2浓度5000mg/Nm3，仅回转式GGH泄漏造成的净烟气出口SO2浓度就不低于25mg/Nm3。显然，如此超低排放的目标是无法实现的。因此，采用管式换热器、零泄露率的MGGH系统成为了超低排放机组改造的普遍选择。

2 MGGH系统原理

MGGH系统采用零泄漏管式水媒烟气换热器，结合电厂的实际情况，通过热回收器回收空预器出口烟气或脱硫前原烟气热量，降低烟气比电阻（空预器出口），减少脱硫入口减温水从而减少脱硫工艺水耗量，减少烟气含湿。再通过烟气再热器将这部分热量用于加热湿法脱硫后的净烟气，将脱硫出口的烟气从50℃提高到80℃左右，增大烟气的抬升高度，避免电厂周围浆液液滴的掉落，减轻烟囱腐蚀，消除烟囱“冒白烟”的视觉形象。

3 设计参数

根据电厂实际运行情况，锅炉排烟温度随季节波动较大，以浙江某机组为例，该机组MGGH系统设计温度要求如表1。烟气加热器无论季节，所需换热量满负荷（约2100kNm3/h）时均约为26MW，而春秋季烟气放热量为25MW、夏季烟气放热量为28MW、冬季为18MW。

表1 机组MGGH系统设计温度要求

4 方案1采用夏季工况作为设计工况

按照MGGH系统一般设计思路，采用夏季满负荷工矿作为设计工况，冬季采用蒸汽补热补足烟气不足的约8MW热量，夏季烟囱排烟度需加热至约85℃，约2MW多余热量随烟气排放。按此方案设计，除浪费部分热量外，烟气换热器面积最大，尤其是烟气加热器段换热面积较大，成本较高。

5 方案2采用低省联合MGGH或水-水换热器

通过在烟气冷却器前布置部分烟气受热面或在烟气冷却器水侧管道后加装水-水换热器，将这部分多余的热量从MGGH系统中引出，用于其它用途，是较为简单有效的方式。过热工况出现时段为夏季，用于加热暖风器或用于加热热望水均无法实现，目前普遍将这部分热量用于加热低加凝结水。通过从#8、#6低加入口凝结水混合至70℃后直接吸收烟气热量或从轴加入口引出部分凝结水通过水、水换热器吸收这部分热量均可以解决这一问题，同时可以提升机组经济性。

6 方案3采用复用蒸气-水换热器

考虑到超温工况及补热工况不会同时出现，本次浙江某电厂采用蒸汽换热器复用为水-水换热器的方案。该换热器在冬季补热工况用蒸汽加热热媒水，在夏季超温工况用凝结水冷却热媒水。

本方案采用卧式加热器，热媒水走壳程，蒸汽/凝结水走管程。夏季超温工况将凝结水从33℃加热至82℃，回至6号低加。冬季补热工况从辅汽联箱引蒸气加热热媒水，疏水至启动疏水扩容器或#5至#6低加疏水母管。辅助蒸气与凝结水水质相同，不会发生污染，设备切换时简单易行。低加凝结水设计压力较高，辅助蒸气侧设止回阀防止凝结水倒流入辅汽。切换阀门均布置在机侧，管路简单。

采用这一方案，MGGH系统采用春秋季工况为设计工况，节省投资，汽/水-水换热器冬夏工况复用，相比方案2，简化了系统设备。

7 结语

通过采用复用蒸汽换热器，在减少受热面面积，简化系统设备的情况下，平衡了MGGH系统不同工况热量，可操作性高，运行简单，符合电厂需求。