邢岩岩
大唐浙江分公司 浙江杭州 310019
摘要：文章主要对烟气换热器技术进行了介绍，详细阐述了管式热媒水水烟气换热器（MGGH）技术来源及技术特点，并以东南某发电公司工程为实例，对管式热媒水烟气换热器系统（MGGH）在运行中如何防止设备低温腐蚀、防止积灰进行了分析及探讨。
关键词：烟气换热器；防腐蚀；防积灰
1 管式热媒水烟气换热器技术
1.1 技术来源
自1997年起，由于日本环保排放控制综合要求不断提高，对应的烟气处理工艺促使低低温高效烟气处理技术在日本火电机组得到全面发展。低低温烟气处理技术工艺的原理是在锅炉空预器后设置MGGH（热媒水热量回收系统），使进入除尘器入口的烟气温度由原来的130~150℃降低至90℃（日本称为低低温状态）左右，从而提高常规电除尘的收尘性能。而湿法脱硫装置出口设置MGGH（热媒水烟气再热系统）通过热媒水密封循环流动，将从降温换热器获得的热量去加热脱硫后净烟气，使其温度从50℃左右升高至80℃以上[1]。
1.2 技术特点
管式热媒水烟气换热器提效的核心措施就是在传统干式电除尘器之前布置了一级MGGH（热媒水热量回收系统），将电除尘器的运行温度降低至低低温状态，同时提高了脱硫系统出口烟气温度，对于发电机组来说，带来了下列优势：
（1）有效降低烟气飞灰比电阻，不会发生“反电晕”现象。一般当烟气温度在130℃~150℃左右时，烟尘比电阻值处于较高点，电除尘器易出现低电压、大电流的“反电晕”现象，造成除尘效率下降。而烟气温度在90℃~110℃区间时烟尘比电阻值可以下降1~2个数量级，使得烟尘比电阻处于最适宜电除尘器收尘的比电阻范围内，从而确保电除尘器的高效收尘，可以完全杜绝“反电晕”现象的发生。
（2）对于整个系统来讲，由于电除尘器前烟温降低至90℃左右，烟气中的气态SO3会完全冷凝成液态，从而被电除尘器前大量的粉尘颗粒所吸附，再通过电除尘器对粉尘的收集而被除去，相当于SO3的调质作用，可以大大提高电除尘器性能。同时SO3的去除避免了下游设备因SO3引起的酸腐蚀问题。对于湿法脱硫工艺来说，由于进入吸收塔的烟气温度降至90℃左右，可以大大减少脱硫喷淋水的耗量，并提高脱硫的反应效果，进一步降低能耗。
（3）排烟温度降低还使得烟气量减小，烟气通过电场的流速降低，停留时间增加，相当于电除尘器的比集尘面积增加。排烟温度每降低10℃，烟气量减少约2.5~3% 。
（4）减轻“石膏雨”现象。“石膏雨”是烟气中夹带的石膏浆液随烟气中的水汽凝结落到地面形成的，受到除雾器结构和工作状况、吸收塔的设计、运行操作及当地的气候环境等因素的影响。在同等的前提下，设置烟气加热器，降低进入脱硫吸收塔原烟气温度可以减少脱硫塔内的水分蒸发和石膏液滴挟带，而净烟气温度提高后，能够减轻烟囱出口烟气中水汽的凝结，抬升烟气高度，减轻“石膏雨”现象。
2 管式热媒水烟气换热器低温腐蚀问题与预防措施
烟气冷却器把烟气温度降低到约90.0℃，进入烟气冷却器的凝结水温度为70.0℃，低于硫酸的露点温度，烟气中的硫酸蒸汽将冷凝沉积在受热面上引起低温腐蚀。湿式除尘器出口的烟气为50℃左右的饱和烟气，含多种腐蚀介质，烟气再热器同样也面临着腐蚀可能。因此，要解决MGGH系统传热管的低温腐蚀问题。
一般来讲，烟气露点温度与燃料中的水分含量、硫含量、氢含量、灰分含量、发热量、炉膛燃烧温度、过量空气系数等因素有关，但这些因素的影响幅度不同，所以计算中会忽略部分因素的影响。
在众多酸露点计算公式中，针对燃煤锅炉的前苏联1973年锅炉热力计算标准[2]中推荐的公式应用最广泛，也比较接近实际。
烟气露点温度计算公式为：
其中：tld为酸露点温度， tld0为水露点温度，过量空气系数为1.4时β取125，Szs为折算硫分，Azs为折算灰分，αfh为飞灰含量，取0.9。
根据工程设计煤种资料，计算得出烟气酸露点为87℃。
MGGH的受热面主要包含两种材料，即ND钢和双相不锈钢管、包塑管、氟塑料管或等同的耐腐蚀性强的管材。ND钢耐腐蚀性要弱于后者。根据相关研究，传热管金属壁温控制在65℃以上时，烟气冷却器的运行是安全可靠的。而东南某发电发电公司工程烟气冷却器入口水温设计为70℃，因此可保证ND钢受热面安全运行。MGGH传热管材选用ND钢或耐腐蚀性强的管材均可预防低温腐蚀。
同时针对低温腐蚀问题，系统在运行中需采取以下措施：
（1）启停阶段严格按相关要求做好烟温、水温控制，运行阶段严格监视好烟气冷却器和烟气加热器进出口烟温、进出口水温。
（2）锅炉长时间不启动，不会产生SO2和SO3，不会有酸露，管壁会有少量水露，不会酸蚀，水温可不保温。
（3）锅炉准备点火时段，管壁外水露需及时去除，以免粘灰和酸蚀，热媒水应升温。
（4）系统启停阶段，考虑引风机启动和点火时间，要及时了解进度，提前做好热媒水升温准备。引风机启动前16小时，热媒水升温并逐渐使烟气加热器出口热媒水温度超过烟气露点。系统停运阶段同样控制好水温。
（5）吸收塔循环泵运行，或湿电喷淋运行，或除雾器冲洗投运前，及时增大加热汽量，提前调整、控制好烟气加热器出口水温和烟气冷却器进口水温，烟气加热器管壁干态进入湿态，尽快增投吸收塔循环泵（优先投下层浆液喷淋）、湿电喷淋，适当提高电场高频电源运行参数，减少净烟气中SO2、SO3含量及石膏携带量。
（6）烟气加热器易产生酸露，凝聚水滴流入底部疏放管，注意检查疏放管通畅，发现堵塞及时联系处理，以免较多酸液积聚腐蚀换热管。
（7）为防止烟气加热器部分管组长期处于水压不足停流状态进而出现空气等集聚情况，当出现对应通道热媒水流量不足，必须及时排空并进行补氮或升压。
（8）巡回检查注意烟道是否有泄漏，以免外界冷空气进入引起结露加剧。
（9）湿电运行异常或湿电电场无法正常运行时，应适当提高其他电场参数，必要时增加阳极板工艺水喷淋次数。湿电出口烟尘过大时，应增投吸收塔循环泵以减少净烟气SO2浓度和石膏雨，适当调低吸收塔浆液pH值。
（10）在引风机停运、脱硫入口原烟气温度低于60℃、电除尘电场全停且烟尘浓度低于20mg/Nm3,再行停运吸收塔循环泵、湿电高频电源和水喷淋、最后进行烟气加热器烘管至少4小时。锅炉MFT也应采用同样步骤。
（11）运行中烟气冷却器进水温度低于70℃时，不但容易结灰，还容易酸腐蚀，影响到管道寿命，故需注意及时调整MGGH加热蒸汽流量，以满足防酸蚀需要。
3 管式热媒水烟气换热器系统防积灰措施
管式热媒水烟气冷却器布置在干式除尘器之前，烟气中烟尘含量相对较高，为防止设备出现积灰，需采取以下措施：
（1）控制合适的烟气流速，以实现受热面靠烟气流实现自清灰。根据烟气冷却器运行经验，烟气冷却器一般控制其烟气流速在10m/s以内，既可大大减少烟气粉尘对管束的磨损，同时兼顾较好的烟气清灰性能，避免产生大量的积灰；
（2）设置吹灰器系统，运行中定时吹灰，减少积灰发生，保证传热管积灰程度在允许的范围内，使烟气流动阻力的增大幅度和传热能力的降低幅度都在允许范围内；
（3）机组检修或停运时检查积灰状况，并利用高压清洗设备进行人工清灰；
（4）选用防积灰性能优良的H翅片管，防积灰能力强，且有利于吹灰；
（5）采用划小区域多点布置方式布置吹灰器，根据换热器所处的烟尘环境不同，科学合理选择清灰装置；
（6）烟道内烟气流动通畅，结构设计上不会出现大量积灰源，同时保证吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角。
参考文献：
[1]龙辉. 低低温高效烟气处理技术发展应用及展望.2009年清洁高效燃煤发电技术协作网年会，2009,10.
[2]宋景慧，宋杰. 燃煤锅炉烟气酸露点温度计算与分析.中国电机工程协会2015年会论文集，2015.