平东分公司平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程

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#6、#7烟气换热系统 （三维肋管与MGGH）运行报告

重庆远达烟气治理特许经营有限公司 河南九龙环保有限公司平东分公司

2017年1月

目 录

1 项目概况 ................................................................................................................................ 2 2 设计输入条件 ........................................................................................................................ 2 3 主要工艺流程及系统介绍 .................................................................................................... 3 4 主要技术要求 ........................................................................................................................ 4 5 主要设计性能参数 ................................................................................................................ 4 6 两套机组主要技术经济比较 ................................................................................................ 7 7总结及结论 ............................................................................................................................. 8

平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程烟气余热利用系统汇报材料

河南九龙环保有限公司平东分公司所在国家电投平顶山热电有限公司２×２１０MW燃煤供热机组超洁净改造工程完成后于７月１１日和１０月２４日投运，现均已正常投运，本项目中烟气余热利用系统由节能公司负责供货，7#机组采用MGGH热媒水系统，换热器本体由都江电力设备厂提供，6#机组采用三维肋管管式GGH系统，由重庆商顺换热设备有限公司提供，烟气余热利用系统各项运行参数基本满足设计要求。为全面总结项目实施过程中两套系统的优缺点，以及今后在电厂烟气余热回收项目中更加合理的采用技术方案提供依据和参考。现将两套机组烟气余热利用系统的各项技术经济比较汇报如下：

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1 项目概况

国家电投平顶山热电有限公司2×210MW机组烟气脱硫项目由中电投远达环保工程有限公司于2004年EPC总承包方式建设，采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术，一炉一塔配置。2014年，由中电投远达环保工程有限公司进行了取消旁路和增压风机改造，取消旁路后，为提高装置的可靠性，同步对相关系统进行改造。为满足国家环保及集团公司节能环保的要求，2016年7月和10月分别完成了7#和6#机组的超洁净改造工作，超洁净改造工作中取消了原RGGH系统，由三维肋管换热器（＃６）和MGGH（#7）替代烟气升温装置；其中脱硫主体部分改造由远达工程公司负责，烟气余热利用系统（三维肋管与MGGH）由节能公司负责设计供货。目前，平顶山热电有限公司两台机组均已正常投运，烟气余热利用系统各项运行参数基本满足设计要求。 2 设计输入条件

2.1 7#炉MGGH系统主要运行参数

1） MGGH冷却器入口烟气参数

BMCR工况下MGCH冷却段入口烟气参数表

项目 CO2 O2 N2 SO2 H2O 冷却器入口烟气量 冷却器入口烟气温度 单位 Vol% Vol% Vol% 3mg/Nm Vol% Nm3/h ℃ 设计煤种 11.63 6.36 74.92 1728 7.09 845100 120 备注 标态，湿基 2） MGGH再热器入口烟气参数

BMCR工况下MGCH再热段入口烟气参数表（标态、湿基、实际O2）

项目 CO2 O2 N2 SO2 H2O(蒸汽) H2O(液滴) 再热器入口烟气量 再热器入口烟气温度 再热器出口烟气温度 单位 Vol% Vol% Vol% Vol% Vol% kg/h Nm3/h ℃ ℃ 设计煤种 11.66 6.37 71.07 0.1 10.9 16 875706 46 75 备注（技术协议数椐） 10.48 5.73 73.65 27 10.14 标态，湿基 2.2 6#炉三维管式GGH系统主要运行参数

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1） 三维管式GGH原烟气侧入口烟气参数

100%~50%BMCR工况下GCH原烟气侧入口烟气参数表

项目 CO2 O2 N2 SO2 H2O 冷却器入口烟气量 冷却器入口烟气温度 单位 Vol% Vol% Vol% 3mg/Nm Vol% Nm3/h ℃ BMCR 10.81 5.91 76.2 1728 7.08 845100 120 335T/h 备注 / 标态、湿基、实际氧 / 标态、湿基、实际氧 / 标态、湿基、实际氧 / 标态、干基、6%O2 / 约582634(6%O) 标态，湿基 105 2） 三维管式GGH净烟气侧入口烟气参数

100%BMCR工况下GCH净烟气侧入口烟气参数表（标态、湿基、实际O2）

项目 CO2 O2 N2 SO2 H2O(蒸汽) H2O(液滴) 再热器入口烟气量 再热器入口烟气温度 再热器出口烟气温度 单位 Vol% Vol% Vol% Vol% Vol% kg/h Nm3/h ℃ ℃ 设计煤种 100%负荷 50%负荷 10.48 / 5.73 / 73.65 / 27 / 10.14 / 16 / 875705 603734 46 46 75 70 备注 标态、湿基、实际氧 标态、湿基、实际氧 标态、干基、6%O2 标态、湿基、实际氧 标态、湿基、实际氧 3 主要工艺流程及系统介绍 3.1 7#炉MGGH系统

MGGH系统主要由烟气冷却器、烟气加热器、热媒辅助加热系统及其热媒水管路系统等组成。

在设计条件下，烟气在烟气冷却器内冷却，加热热媒水后进入烟气加热器，将脱硫后的烟气加热至75℃，换热后的热媒水冷却至70℃，经热媒水循环泵升压后重新送回烟气冷却器完成循环。

MGGH系统在烟气冷却器至烟气加热器的热媒水管路上设置蒸汽辅助加热器旁路系统；在烟气加热器至烟气冷却器的热媒水管路上设置热媒水循环泵组和稳压罐；稳压罐设置在热媒水循环泵组前，由氮气稳压，系统补水送入循环泵入口循环水管内。MGGH系统中的烟气加热器设置离线水清洗系统，用于机组检修期间的冲洗。MGGH冷却段，MGGH再热段，烟道设置冲洗水排水口。 3.2 6#三维管式GGH系统

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吸收塔原、净烟气接口不变，原烟道、净烟道做相应调整改造，原烟气从混凝土烟道引出经钢制烟道引入三维管式GGH从管内通过，100%BMCR工况下温度由120℃降到90℃进入吸收塔。净烟气由吸收塔出来后由上至下从GGH管外流过，100%BMCR工况下温度由46℃加热到75℃经烟囱排放。

为减少净烟气积尘及防止换热管发生低温腐蚀，引入高温净烟气循环混合加热系统，系统由混合器、管道、风门、循环风机组成。混合器用直径159mm管道制作，均布在吸收塔出口管段，让热净烟气全覆盖整个净烟道横断面，与从吸收塔出来的冷净烟气顺流混合，流动中冷热净烟气充分混合，将冷净烟气中的水滴加热汽化成过热状态，避免烟气水滴对GGH换热管接触发生低温腐蚀问题。 4 主要技术要求 4.1 7#炉MGGH系统

烟气冷却器本体换热管为顺排H型翅片管，换热管及其通道壁板内接触烟气设备的材质选用ND钢。

烟气加热器本体低温段换热管为错排光管，材质为2205，其通道壁壁板内接触烟气设备的材质可选用316L；中温段、高温段换热管为顺排螺旋肋片管，换热管及其通道壁板内接触烟气设备的材质选用316L。

MGGH整套系统及其装置能够满足整个系统在锅炉50%BMCR工况和100%BMCR工况之间任何负荷下的运行要求。运行参数不满足烟囱入口烟气温度75℃时，采用辅助加热器对循环水加热。

4.2 6#炉三维管式GGH系统

本体换热管为顺排三维肋管，换热管及其通道壁板内接触烟气设备的材质选用316L+ND钢。

在三维肋管GGH净烟气侧进出口之间设置热风再循环风机、管道及手动隔断阀门。 吸收塔出口烟道设置一套热净烟气混合器，所有喷管及支撑件均采用耐腐蚀不锈钢材质2205和316L；循环风母管采用耐腐蚀材料ND钢。 5 主要设计性能参数 5.1 7#炉MGGH系统

序号 1

项目名称 烟气冷却器 数量 换热面积 管材材质 单位 套 套 m2 4

数据 1 1 17418 ND 备注 单台炉 平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程烟气余热利用系统汇报材料 序号 2 2.1 2.2 3 4

项目名称 管束形式 模块数量 烟气平均流速 进口烟气温度 出口烟气温度 进口水温 出口水温 阻力 烟气加热器 烟气加热器低温段 数量 换热面积 管材材质 管束形式 模块数量 烟气平均流速 进口烟气温度 出口烟气温度 进口水温 出口水温 阻力 烟气加热器中、高温段 数量 换热面积 管材材质 肋片材质 管束形式 模块数量 烟气平均流速 进口烟气温度 出口烟气温度 进口水温 出口水温 烟气阻力 辅助加热器 数量 换热器形式 蒸汽流量 循环水流量 换热面积 稳压罐 数量 直径 单位 个 m/s ℃ ℃ Pa 套 m2 个 m/s ℃ ℃ Pa 套 m2 个 m/s ℃ ℃ ℃ ℃ Pa 台 t/h t/h m2 个 m 5

数据 H型翅片管 10.53 120 92 70 101.5 481 1 1006 2205 光管 9.65 46 50.5 76.4 70 144.2 9610 316L 316L 螺旋翅片管 9.9 52.53 75.7 101.5 75.42 459.3 1 管壳式 15 260 1 1.3 备注 平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程烟气余热利用系统汇报材料 序号 5 6 7 8 项目名称 高度 设计压力 容积 循环泵 数量 型式 壳体/叶轮材料 流量 扬程 电机功率 辅助蒸汽疏水泵 数量 型式 壳体/叶轮材料 流量 扬程 电机功率 高压冲洗水泵 数量 型式 壳体/叶轮材料 流量 扬程 电机功率 管道 循环母管 辅助蒸汽管道 模块出口管道 单位 m MPa m3 台 t/h m kW 台 t/h m kW 台 t/h m kW DN DN DN 数据 3 1.6 3 2 离心泵 260 40 55 2 离心泵 \\ 10 60 11 1 多级离心泵 10 180 18.5 200 150 100 备注 含变频电机，不含变频器 公用 5.2 6#炉三维管式GGH系统

序号 1 项目名称 三维肋管GGH 数量 换热面积 管材材质 管束形式 模块数量 原烟气平均流速 净烟气平均流速 原烟气进出口烟气温度 净烟气进出口烟气温度 总阻力 单位 套 套 2m 个 m/s m/s ℃ ℃ Pa 6

数据 1 1 7404 316L+ND 三维肋管 13.585 11.761 120/90 46/75 1030 备注 单台炉 内肋管，管外壁为光管 9.463（50%负荷） 8.02（50%负荷） 105/80（50%负荷） 46/70（50%负荷） 550（50%负荷）

平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程烟气余热利用系统汇报材料 序号 2 项目名称 热风再循环风机 数量 型式 风机流量 压头 风温 电机功率 单位 台 Nm3/h kpa ℃ KW 数据 1 离心式 20000 1.5 75 25 备注 6 两套机组主要技术经济比较

根据平东电厂两台机组烟气余热利用系统各项技术方案的比较，两套系统的优缺点统计详见下表：

名称 系统组成 7#炉MGGH系统 设置除尘后烟气冷却器和加热器，形成MGGH系统，包括换热器本体2套，蒸汽辅助加热器1套，热媒水循环系统2台变频循环泵，稳压罐1套，加药系统1套，阀门、仪表各1套等 系统复杂性 复杂：设置热媒水循环系统及蒸汽辅助加热器系统，阀门、仪表较多，调节控制要求相对较高 积灰、磨损情况 设置在除尘器后低灰环境，不易积灰、磨损 泄漏风险 采用热媒水系统，泄漏风险大，一旦发生水泄漏，腐蚀速度快 运行维护工作量 MGGH换热器系统复杂，换热器本体、热媒水及蒸汽辅助加热系统系统维护工作量大 项目实施工作量工作量较大，两套换热器分开布置，及难度 土建工作量较大 换热器型式 冷却器：螺旋翅片管；加热器：低温段光管，中高温段螺旋翅片管 节能情况 节约脱硫水耗，设计阻力冷却段+再热段（670+502）Ｐa 环保效益 避免石膏雨增加烟气抬升高度 防腐性使用寿命 寿命10年 6#炉三维管式GGH系统 设置三维管式GGH系统，包括GGH换热器本体1套，循环风风机及管道1套，进出口阀门2只，仪表8只。 简单：仅设置换热器本体及循环风系统，烟气直接换热，烟气参数自动调节，无需人工或仪表控制 设置在除尘器后低灰环境，不易积灰、磨损 烟气直接换热，常压运行，泄漏风险相对较小 主要维护工作量是日常巡查换热器积灰情况，无其它辅助系统的维护工作量（再循环风机检查维护） 工作量小，除换热器本体外，无其它附属改造工作量 三维内肋管，原烟气走管内，净烟气走管外（采用卧式布置） 节约脱硫水耗，阻力较小总阻力１０３０Ｐa.相比MGGH、原RGGH较大节约了转机电耗 避免石膏雨，增加烟气抬升高度 寿命10年 备注 性能参数对比：

三维肋管换热器与MGGH性能参数对比表

性能保证值原烟入口原烟出口净烟入口净烟出口烟压降（冷却段100%BMCR 烟温（℃） 烟温（℃） 烟温（℃） 温（℃） Pa) 三维肋管 MGGH 120 120 90 90.1 46 46 75 75 580 502 系统总电压降（加疏水耗量蒸汽耗量耗（不含热段Pa) （t) （t/h) 仪控KW） 450 670 25 90 0 40 0 5 7

平顶山热电有限公司2×210MW机组超低排放脱硫改造工程烟气余热利用系统汇报材料 其它参数 三维肋管 MGGH 17738 换热面积换热面积换热面积管排数量（冷却段（再热段（再热段冷却段 222m） m一级） m后二级） 7404 995 管排数量再热段 总重量（t) 195 （13×14）×15 9784 32×75 247（不含24×（6+14+14) 容水量 10t) 运行实际出口温度统计：

#6、7换热器运行实际参数对比

原烟气 负荷主蒸汽流入口温度(MW≧) 量(t/h≧） (℃≧) 165 150 145 140 650 600 550 500 450 400 116 114 112 110 109 105 三肋管净烟进口温度(℃) 46 45 45 45 44.5 44 三肋管出MGGH进口MGGH出口三肋管阻MGGH阻力口平均温温度(℃温度(℃力降(Pa) 降(Pa) 度(℃≧) ≧) ≧) 72 72 72 70 71 70 47 46 46 46 46 45 77 77 77 77 74 72 800（估算） 836 800（估算） 860 759 680 无数据来源 430 300 备注：1.#7MGGH运行至今未投入蒸汽辅助加热系统，能够满足现场需求，如若投入辅助加热可以保证烟囱入口温度恒定在75℃以上，避免烟囱湿度过大。

2.因三维肋管换热器原净烟进出口均无远传压力表，未进行长期统计，近期统计均在高负荷区，没有低负荷数椐，待以后完善，从高负荷压力对比均在设计范围内，难以对比。 性能参数对比：

7 总结及结论 7.1 项目总结

平顶山热电两台机组超洁净改造脱硫系统分别按两套不同的技术方案设置了烟气余热回收装置，现以两套装置分别从系统流程、设计、施工、运行、维护及投资等方面进行全面的总结如下：

1）系统设置：7#炉MGGH系统设置了热媒水及蒸汽辅助加热器、补水、疏水等系统，原/净烟气换热器分别独立布置；而6#炉三维管式GGH系统设置一台气-气换热器，附属系统仅包括一套热烟气再循环系统。因此，三维管式GGH比常规MGGH从系统布置上较为简单，施工工程量对比对新建项目MGGH施工复杂，对改建项目都有结合现场的问题，难易程度不能做比较。

2）设计改造范围：7#炉MGGH系统包括2台烟气换热器本体支架及检修平台楼梯、

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热媒水循环系统、辅助加热器及蒸汽和疏水系统、补水系统、电控、土建系统等；6#炉三维管式GGH系统包括1台气-气换热器本体支架及检修平台楼梯、热烟气再循环系统等。因此，三维管式GGH比常规MGGH设计范围更少。

3）运行维护：

① 温度方面：从运行实际状况看#7MGGH运行适应范围会更广，在目前未投入蒸汽

加热情况下，已满足净烟出口要求，在日趋降低的锅炉排烟温度下和北方严寒的处界低温下环境下，直接加入辅助蒸汽即可保证出口温度，而三肋管GGH需要相应增加换热面积来保证，可能会占空间更大。三维肋管换热器在平东运行实际中负荷低至50%以下时个别时段出口温度仅有66℃，而净烟入口温度仍在44℃，其换热量已难以满足现场需要，也

没有其它调整手段。

② 积灰、磨损、腐蚀、与泄漏问题：两者均存在低负荷积灰情况，磨损、腐蚀情况大致相当，而积灰净烟段相当，而原烟段三维肋管的肋刺在高速流时的自清灰状况能够发生作用，低负荷时可能会加剧积灰情况而影响换热效果，两者均应考虑增加在线清洗装置，并保证有切实效果。

③ 能耗方面：三维肋管换热器为自身余热循环，无其它辅助设备，仅在克服阻力方面因其换热面积小，占地空间小，比MGGH克服阻力低，远小于MGGH。MGGH因基础换热方式与三维肋管相似（但没有肋刺技术支撑）而传热以热媒水作为中介，因而占用空间大，自身阻大于三维肋管换热器又兼以辅助设备多，因此能耗较高。

④ 维护方面：三维肋管换热器7#炉MGGH系统比6#炉三维管式GGH系统更复杂，热媒水系统阀门、仪表测点较多，运行维护点位多，维护工作量较大，运行维护费用高。

4）改造工程量：7#炉MGGH系统主要改造工程量包括烟气冷却器、加热器支架改造，辅助加热器、稳压罐、循环泵、疏水箱（泵）、加药罐，各设备检修平台、楼梯等；6#炉三维管式GGH系统主要改造工程量包括换热器本体支架改造、热烟气再循环管支架及循环风机的基础等；因此，三维管式GGH比常规MGGH系统改造工程量更少，施工较为容易，初投资较少。

5）系统启停保养：7#炉MGGH系统启动更为复杂，首次启动时需要对系统注水，检修停运后需要对系统进行排空或湿法保养。6#炉三维管式GGH系统起停、保养简单，随机组同步起停即可，冷态不需要其它特殊保养措施。每次停机后要检查积灰情况并进行人工吹灰，人工成本高。

6）防腐蚀性：7#炉MGGH系统冷却器采用ND钢，加热器低温段采用2205光管、中高温段采用316L；6#炉三维管式GGH低温段采用316L，高温段采用ND钢；因此，从换

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热器选材看，两套系统防腐蚀性能相当。

7）换热效率：7#炉MGGH系统采用热媒水螺旋管，6#炉三维管式GGH换热管采用具有高效换热的三维内肋管。从换热器换热效率比较，三维管换热系数是MGGH换热管换热系数的1.5～2.0倍，其换热器钢材耗量也相应更少。换热效果来看，#7MGGH在入口为46℃时出口温度达到77℃，而三肋管换热器入口为45℃时出口温度为72℃。#7MGGH换热效果更好原因是MGGH采用热媒水循环传热，流速高对流换热强；而三肋管为管-管直接换热，虽然减少了传热介质偏差，但流速低对流换热弱。综合来说换热效果各有优劣。 7.2 结论及建议

1）MGGH为烟气余热利用方面的传统成熟技术，应用较为广泛，适应范围广尤其是北方寒冷地区，加热性能好，但维护量大、占用空间多，能耗高，三维肋管换热器占空间小系统简单维护量小，能耗低。

2）三维管高效换热，换热系数比MGGH更高，耗材少，运行成本低。

3）三维管系统简单，运行可靠，运行维护费用低；但由于采用卧式布置停炉后易积灰，需要人工吹灰。

4）#6三肋管换热器烟气再循环风机入口取自净烟气出口烟道，循环风加入位置在吸收塔出口。循环风压力高时是否会产生阻力造成吸收塔出口烟气流速降低，原净烟气相对流速降低影响换热效果。建议计算三肋管再循环风机不同负荷下烟气压力数值，确定再循环风机运行的最佳方式。

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河南九龙环保有限公司平东分公司

2017年元月9日

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