新型GGH设置方案

项目背景一项目背景1项目背景二传统方案分析2华汇衡新型GGH方案特点3华汇衡新型GGH方案收益4华汇衡新型GGH方案概述5各工况条件下烟气流量及温度表6华汇衡新型GGH技术要点8华汇衡新型GGH系统设计计算10华汇衡新型GGH系统换热器设计11华汇衡新型GGH系统流程及布置13系华汇衡新型GGH系统布置——加热阻灰器15华汇衡新型GGH设备耗材及运行估算16华汇衡新型GGH方案总结17注：专利技术说明18附：吹灰器设置建议附1为有效控制污染物排放，已投产的350MW机组均采用石灰石-石膏湿法脱硫（FGD）的方式处理尾部烟气。锅炉尾部烟气SO2含量为1580mg/Nm³，经过除尘段后温度为125℃以上，在脱硫塔中通过喷淋石灰石浆液中和烟气中的SO2，经过脱硫工序后，烟气中的SO2含量将降低至200mg/Nm³，同时烟气温度也降低至45℃左右，这部分烟气直接进入烟囱排放。由于排放的烟气中含湿量较大，在环境温度较低、湿度较大时，就会在烟囱周围产生“石膏雨”现象，且排放温度低，不利于烟囱内烟气的爬升及脱离烟囱后烟气中物质的扩散，会严重危害周边环境。为满足国家电厂大气污染物排放标准（执行标准为GB13223-2011），加装烟气-烟气换热器（GGH）,提高脱硫塔出口的排烟温度，降低烟气对烟囱腐蚀，减少石膏雨现象，改善周边环境。目前GGH有两种形式：即回转式和热管式回转式GGH：换热效率高，但存在能耗高、漏风、易腐蚀、易堵灰、设备投资费用和维护成本高等问题。热管式GGH：传热过程无需外加动力，漏风少，在使用性能上不消耗外界能源，结构简单，更换传热元件也很方便。但是，热管作为低温烟气再热装置有其自身的局限：一、是大型烟气脱硫工程由于其换热量很大，要求具有很大的传热面积，一个大型整体式热管GGH的热管管长往往达20m左右，而且考虑到热管的携带极限，需要加大管径，这就加大了热管的加工、制造、运输难度。管径的加大，还会影响换热装置的刚度、防振以及结构性能，而且还会加大占地面积。二、是在原烟气期望出口低于90℃的情况下，水介质热管的管内需要的真空度高达4X104Pa，这提高了热管的制造成本。华汇衡采用新型板式换热器原烟气与净烟气通过换热表面直接换热，换热效果好；压降合理；具有重量轻；安装维护方便；不易结垢；耐腐蚀性能强，寿命长本方案拟对烟道尾部实施技术改造，希望通过加装新型GGH，利用进入脱硫塔前的高温烟气来加热脱硫后的低温烟气，将烟囱内的烟气温度提高到75℃或更高。加装新型GGH能够带来多方面的收益：被加热后的脱硫塔出口烟气能够获得更大的爬升力，且有利于烟气的扩散，使工厂对周边环境更为友好；烟气温度过低对于烟囱的防腐要求很高，提升烟气温度可以很大程度降低烟囱的建造维护成本。降低了进入吸收塔的烟气温度后，可显著减少因蒸发所致的排放烟气含湿量，有效减轻湿烟囱周围的“石膏雨”现象；充分利用原烟气的余热来提高净烟气温度，正常情况下无需使用外部热源，降低运行与维护成本。350MW机组尾部烟气进入脱硫塔前温度为125℃以上，烟气各工况下流量与温度如表，脱硫后排放烟温为45℃。目前该温度烟气直接排放，易形成“石膏雨”，危害周边环境。同时过低烟温造成烟囱腐蚀严重。为了改变这种局面，必须提高烟气排放温度。本方案计划在烟道加装新型板式GGH，使净烟气与原烟气直接换热，吸收脱硫塔前原烟气热量，将其从125℃降至90℃左右，并将该部热量传至脱硫塔后净烟气，使烟气排放温度从45℃提高到75℃以上。（见系统示意图）由于换热器工作温度较低，受热面不可避免地会受到烟气低温露点腐蚀。因此，换热器需使用特殊的耐腐蚀钢材。本方案换热器板材及烟道内部构件均采用华汇衡新型耐酸腐蚀钢，既耐硫酸腐蚀，也耐盐酸、氢氟酸腐蚀。同时对钢热面喷涂高分子耐酸涂层，进行表面处理，进一步提高钢材的耐腐蚀性。为了防止换热器内积灰，建议在新型GGH上安装自动除灰装置，可实现在线清灰，保证换热器始终处于高效率运行。同时，也可以防止设备积灰而引起的风机运行负荷增大。1—新型板式烟气-烟气换热器2---脱硫塔3---烟囱1、本方案采用新型板式烟气-烟气换热器，冷、热两端烟气无需通过蓄热容器或中间载热体而直接进行换热，该种具有专利技术的换热器，其结构紧凑，抗积灰效果好、耐磨性强，非常适合烟气余热回收利用系统；且由于原烟气与净烟气直接换热，可以最大程度利用原烟气的热量。2、新型板式GGH系统结构主要由四部分组成：即板式换热器芯体、烟气导流/分流通道、吹灰系统及净烟气阻灰与预热装置；3、GGH的原烟气端位于脱硫塔前，额定工况下原烟气在换热器中由原来的125℃降低至90℃左右。该部分的烟气温度低于烟气露点温度，因而会产生硫酸低温露点腐蚀；净烟气端位于脱硫塔后，烟气在换热器中由45℃被加热至75℃左右。该区域烟气温度较低，已低于酸露点温度。当烟气温度低于80℃时，其主要腐蚀来自氢氟酸与盐酸，而脱硫塔中SO2不可能完全去除，SO3又无法去除，硫酸的腐蚀威胁依然存在。由此可知，管壁的腐蚀情况较为复杂。实验表明华汇衡新型耐酸腐蚀钢材性能卓越，能很好的防止来自氢氟酸，盐酸及硫酸的腐蚀4、钢材表面喷涂高导热环氧高分子耐酸特种涂层。该涂层耐酸碱腐蚀能力较强，可以有效提高钢材的腐蚀寿命，且有着很好的耐磨特性。喷涂材料添加高导热性能的纳米材料也大大提高了涂层的导热性能，使其导热系数接近于钢材的水平，从而涂层对导热效果的影响可以忽略不计。5、吹灰装置建议采用燃气冲击波吹灰形式，其工作原理为通过爆燃形成压缩波，在经过燃气导管时火焰压缩波被不断加强，形成一道稳定的激波，这道激波进入发生器后，被调制成强度和波形可控的瞬间冲击波，同时伴有高声强声波振荡和热清洗作用，当冲击波作用于积灰表面时，其声能和动能将对灰粒子产生冲击和加速扰动，使之与受热表面分离，从而脱落。通过对两种气体的配比浓度和蓄能量的控制生成不同形式和不同强度的冲击波，可完成不同程度、不同类型积灰的清除。从而达到吹除积灰，保证受热面有清洁，提高传热效率的目的6、净烟气中由于含湿量高温度低，结构问题严重，因此在净烟气的进气烟道中设置几排阻灰管排，以阻挡大部分净烟气灰渣，降低积灰速度，保护换热器烟道。设计工况下锅炉系统原FGD进口烟气温度取125℃。为保证在烟温较低时仍有足够的热量加热净烟气，原烟气出口设计温度90℃。设计工况采用BRL工况，此时原烟气量为329.11Nm³/s，以BMCR工况和50%BMCR工况作为校核工况，校核换热器工作效果。净烟气进入换热器温度45℃，出口烟气温度高于75℃。经过FGD后，烟气中SO2的95%被去除，同时水蒸气达到饱和状态，根据相对湿度计算，净烟气量为330.52Nm³/s，与原烟气差异为0.42%，因此计算中可以忽略FGD前后的烟气流量变化。1---换热器组A2---换热器组B3---阻灰及预热管束4---备用预热蒸汽阀5---凝结水阀6---FGD系统7---烟囱1---换热器组A2---换热器组B3---原烟气进口烟道A4---原烟气进口烟道B5---原烟气出口烟道A6---原烟气出口烟道B7---原烟气汇集烟道8---FGD系统9---净烟气阻灰及预热烟道A10---净烟气阻灰及预热烟道B11---净烟气进口烟道A12---净烟气进口烟道B13---净烟气出口烟道A14---净烟气出口烟道B15---烟囱换热器分两组，原烟气与净烟气分别在各组换热器中换热。原烟气从烟道中平均分为两部分，分别进入两个换热器分烟道，通过分烟道从上方进入换热器组，换热后从换热器组下方混合后进入FGD脱硫。16---阻灰及预热管束17---备用预热蒸汽分气缸18---备用预热蒸汽管道19---凝结水集箱20---凝结水管道加热堵灰器阻灰管束由4排叉排光管组成。烟道内部材料同样采用华汇衡新型耐腐蚀钢材结合高分子表面处理工艺。从FGD出来的净烟气经过时，大部分的灰渣将附着在阻灰管束上，从而减少换热器中的烟气灰分，降低换热器的结垢风险。当锅炉在50%BMCR情况下运行时，原烟气的热量不足，需将净烟气预热至58℃。本方案采用厂内蒸汽作为备用热源。如图所示，在管束上下方分别设置蒸汽分气缸及凝结水集箱分别用于将蒸汽分配至管路以及收集换热后产生的凝结水。厂内蒸汽压力温度200℃，0.8MPa，完全冷凝可放热2119kj/kg，需要蒸汽量3.37t/h，即组预热管道所需最大蒸汽量1.7t/h。设置与维护在设置加热阻灰器的时候，选择接近换热器吹灰器的地点，或者添加吹灰器以处理结垢问题。同时，由于烟道的设置优势，可以在满足一定工况条件下，关闭一条烟道。从而在保证锅炉的正常运行的同时，进行加热阻灰器维护除垢作业。1---换热器组A2---换热器组B3---阻灰及预热管束4---备用预热蒸汽阀5---凝结水阀6---FGD系统7---烟囱1、耗材估算新型板式GGH系统中，换热器组、烟道内壁以及阻灰与预热管束的烟道内部分采用新型耐腐蚀钢，其总重量为204.5吨，阻灰与预热管束的烟道外部分及支架等烟道外围材料采用普通碳钢。2、风机功率变化量计算设计工况下GGH系统在烟道中造成的烟道阻力增量为1029Pa，阻灰管束造成的阻力增量为93Pa，总阻力为1122Pa。除尘器出口处烟气温度为125℃左右，设计工况（BRL）下烟气流量329.1Nm³/s换算，除尘器后风机内烟气体积流量约为457.3m3/s。风机效率按0.7电机效率按0.94传动效率按0.98由此可计算出风机功率的变化量：功率的变化量=（1122Pa*457.3m3/s）/（0.7*0.94*0.98）=795.7kW按每年5500小时工作时间计算相当于增加耗电437.64万千瓦时按厂用电价0.375元/千瓦时计算，每年电费179万元能够有效吸收原烟气的热量并利用其加热净烟气，使净烟气的排烟温度提升到75℃以上，获得更大的爬升力，且有利于烟气中有害物质的扩散，同时有效减轻湿烟囱周围的“石膏雨”现象，并大大降低烟囱的建造成本。作为一种新型的换热器，具有结构紧凑，换热效果好，维护简单等特点，且重量轻，加工方便，使得设备与安装投资可以大大减少。专门设计的阻灰管束可以有效阻拦净烟气侧的灰渣，降低积灰，保护换热器；同时在原烟气温度过低时还可以作为备用加热器预热净烟气，保证排烟温度始终达到要求。由于针对腐蚀特性采用了专门的钢种，并在其表面喷涂树脂涂层，使得系统的耐酸碱腐蚀能力及耐磨效果大大提高，寿命得以延长，换热器寿命可达10年以上。1）授权实用新型专利：用于烟气余热回收的一次表面换热器专利号：2）授权实用新型专利：电站锅炉板式省煤器专利号：华汇衡节能科技（上海）有限公司上海同润节能科技有限公司上海市静安区延平路123弄三和花园3号楼5ETEL:021-62460668谢谢！