取消旁路煙道的煙氣脫硫方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

徐祥開，張偉，吳立群，馮志軍

(浙江浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司，浙江杭州 310007)

取消旁路煙道的煙氣脫硫方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

徐祥開，張偉，吳立群，馮志軍

(浙江浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司，浙江杭州 310007)

以岳陽電廠三期工程為例，介紹了石灰石―石膏濕法脫硫系統(tǒng)取消旁路煙道后，為解決鍋爐啟停時(shí)的煙氣排放，提出了電除塵器并聯(lián)40%鍋爐負(fù)荷煙氣量的水膜除塵器、一爐二塔和增加40%鍋爐負(fù)荷煙氣量的吸收塔等三種方案。比較結(jié)果表明，方案一可靠性差、投資最高，方案二可靠性較高、投資最低，方案三可靠性最高、投資適中，且對(duì)燃煤硫分變化的適當(dāng)性最強(qiáng)。

煙氣脫硫;無旁路;技術(shù);經(jīng)濟(jì);比較

0 引言

華能岳陽電廠三期工程，鍋爐采用燃油點(diǎn)火形式，煙氣系統(tǒng)無旁路，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)電除塵器不投運(yùn)，致使含有大量粉塵和未燃盡油滴的煙氣直接進(jìn)入吸收塔，嚴(yán)重影響石灰石的活性。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，無法停運(yùn)脫硫系統(tǒng)，所以無法排空吸收塔漿液以維持脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。因此，直接取消煙道旁路而不采取其他補(bǔ)救措施，是不可行的。鑒于以上情況，提出了電除塵器并聯(lián)40%鍋爐負(fù)荷煙氣量的水膜除塵器、一爐二塔和增加40%鍋爐負(fù)荷煙氣量的吸收塔等三個(gè)解決方案，并進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性比較。

1 工程概況

華能岳陽電廠一期工程采用2×362.5MW進(jìn)口亞臨界機(jī)組，二期工程采用2×300MW國產(chǎn)亞臨界機(jī)組，分別已建成投運(yùn)，一、二期機(jī)組配套脫硫裝置均采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝。脫硫煙氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)旁路目的是在鍋爐投油啟動(dòng)、電除塵器未投運(yùn)時(shí)，為了避免煙塵和未燃盡油滴污染吸收塔，煙氣可以通過旁路直接排入煙囪。當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，電除塵器投運(yùn)，使煙氣粉塵含量小于FGD裝置的進(jìn)口要求后，增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，F(xiàn)GD裝置進(jìn)出口擋板門打開，旁路擋板門關(guān)閉，F(xiàn)GD投運(yùn)。華能岳陽電廠三期工程建設(shè)2×600MW機(jī)組，配套脫硫裝置同樣采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，按照國家環(huán)境保護(hù)總局的要求，取消旁路煙道。

1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

華能岳陽電廠三期2×600MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 煙氣系統(tǒng)主要設(shè)備

煙氣系統(tǒng)主要設(shè)備:出、入口擋板及電動(dòng)執(zhí)行器各2臺(tái)，電動(dòng)單軸雙百葉窗密封擋板，規(guī)格(W×H)分別為8.7m×5.5m、6.0m×9.5m。旁路擋板及氣動(dòng)執(zhí)行器2臺(tái)，電/氣動(dòng)單軸雙百葉雙密封擋板，三組執(zhí)行機(jī)構(gòu)，兩電動(dòng)一氣動(dòng)，規(guī)格5.4m×11.0m。擋板密封風(fēng)機(jī)、電機(jī)各4臺(tái)，風(fēng)機(jī)型號(hào)9－26－5.6A右90°，離心式，流量為7185m3/h，壓力為7400Pa;電機(jī)電壓為380V，功率為30kW。密封空氣加熱器2臺(tái)，電壓為380V，功率為200kW。增壓風(fēng)機(jī)及電機(jī)2臺(tái)，選用動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，TB點(diǎn)流量為2518260m3/h(濕)，壓力2520Pa，溫度123.7℃，電壓6kV，功率2900kW。

1.3 吸收塔系統(tǒng)主要設(shè)備

吸收塔系統(tǒng)主要設(shè)備:噴淋塔2個(gè)，15.5m× 38.33m;殼體材料:碳鋼襯鱗片。吸收塔攪拌器及電機(jī)8臺(tái)，側(cè)進(jìn)式，軸、葉輪材質(zhì)為全金屬合金結(jié)構(gòu)，功率55kW。除霧器2套，尺寸Ф 15.5m，級(jí)數(shù)2，聚丙烯材質(zhì);噴淋層8層，尺寸Ф 15.5m，材質(zhì)為FRP;空心錐型噴嘴960個(gè)，SiC材質(zhì)，流量67.9m3/h。循環(huán)泵及電機(jī)2臺(tái)，離心式，流量8150m3/h，電壓6kV，轉(zhuǎn)速為1490rpm。氧化風(fēng)機(jī)及電機(jī)6臺(tái)，采用羅茨風(fēng)機(jī)，流量4610m3/h，出口壓力118kPa，電壓6kV，功率280kW。石膏漿液排出泵及電機(jī)4臺(tái)，離心式，流量90.1m3/h，揚(yáng)程60m，功率45kW。

2 無煙氣旁路設(shè)計(jì)方案

2.1 電除塵器并聯(lián)水膜除塵器方案

石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)取消旁路煙道后，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合并，電除塵器并聯(lián)40%負(fù)荷水膜除塵器。在鍋爐啟動(dòng)負(fù)荷≤40%時(shí)，原煙氣通過水膜除塵器除塵、降溫后，進(jìn)入引風(fēng)機(jī)、吸收塔后排入煙囪。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，原煙氣經(jīng)過電除塵器除塵、引風(fēng)機(jī)增壓、吸收塔脫硫，凈煙氣排入煙囪。該方案增加了水膜除塵器，不設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)、FGD系統(tǒng)出、入口及旁路擋板門，系統(tǒng)相對(duì)簡化。

由于該方案取消了增壓風(fēng)機(jī)，故障點(diǎn)相對(duì)減少，但是濕煙氣通過引風(fēng)機(jī)，對(duì)引風(fēng)機(jī)材質(zhì)要求比較高。同時(shí)，水膜除塵器除塵效率較低，不能滿足吸收塔入口煙塵濃度小于200mg/m3的要求。鍋爐啟動(dòng)時(shí)，吸收塔噴淋系統(tǒng)不應(yīng)啟動(dòng)，以免煙塵與石灰石漿液充分接觸影響石灰石活性。當(dāng)吸收塔發(fā)生故障時(shí)，必須停運(yùn)整個(gè)發(fā)電機(jī)組，降低了整個(gè)發(fā)電機(jī)組的可靠性。水膜除塵器占地比較大，布置上有困難。

2.2 一爐二塔方案

石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)取消旁路煙道后，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合并，設(shè)置兩個(gè)50%BMCR的吸收塔A、B，分別設(shè)置吸收塔入口擋板門A、B，出口擋板門A、B。鍋爐啟動(dòng)時(shí)打開吸收塔入口擋板門A，出口擋板門A，關(guān)閉吸收塔入口擋板門B，出口擋板門B。原煙氣經(jīng)過引風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入吸收塔A，在入口處經(jīng)過事故噴淋噴水降溫，然后進(jìn)入煙囪，吸收塔A噴淋系統(tǒng)不投運(yùn)。當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于40%且小于等于50%、電除塵器投運(yùn)時(shí)，打開吸收塔進(jìn)口擋板門B，出口擋板門B。關(guān)閉吸收塔入口擋板門A，出口擋板門A，排空吸收塔A內(nèi)的煙塵。然后，向吸收塔A輸送石灰石漿液，當(dāng)吸收塔A滿足投運(yùn)條件后，打開入口擋板門A，出口擋板門A，然后可以把鍋爐負(fù)荷從50%調(diào)節(jié)到100%。

一爐二塔方案煙氣系統(tǒng)主要設(shè)備:出、入口擋板及電動(dòng)執(zhí)行器各4臺(tái)，電動(dòng)單軸雙百葉窗密封擋板，規(guī)格(W×H)分別為5500mm×5000mm、5500mm ×4500mm。擋板密封風(fēng)機(jī)及電機(jī)4臺(tái)，離心式，流量為7185m3/h，壓力7400Pa，功率30kW。密封空氣加熱器2臺(tái)，功率200kW。

吸收塔系統(tǒng)主要設(shè)備:吸收塔4個(gè)，采用噴淋塔，11.0m×34.3m，殼體材料碳鋼襯鱗片。攪拌器及電機(jī)12臺(tái)，側(cè)進(jìn)式，軸、葉輪全金屬合金結(jié)構(gòu)，功率30kW。除霧器4套，尺寸Ф 11.0m，級(jí)數(shù)2，聚丙烯。噴淋層12層，尺寸Ф 11.0m，F(xiàn)RP。空心錐型噴嘴1008個(gè)，SiC材質(zhì)，流量68.1m3/h。循環(huán)泵及電機(jī)4臺(tái)，離心式，流量5700m3/h，轉(zhuǎn)速1490rpm。循環(huán)漿液閥門12個(gè)，材質(zhì)DN900。氧化風(fēng)機(jī)及電機(jī)6臺(tái)，羅茨風(fēng)機(jī)，流量為 4320m3/h，出口壓力為126KPa，功率315kW。石膏漿液排出泵及電機(jī)8臺(tái)，離心式，流量45m3/h，揚(yáng)程60m，功率22kW。

該方案在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，通過事故噴淋噴水降溫，而吸收塔噴淋系統(tǒng)不啟動(dòng)，以免粉塵與石灰石漿液充分接觸影響石灰石活性。該方案提高了系統(tǒng)的可靠性，1臺(tái)引風(fēng)機(jī)或者1臺(tái)吸收塔故障時(shí)，可以降低機(jī)組負(fù)荷到50%運(yùn)行。煙氣經(jīng)過2臺(tái)引風(fēng)機(jī)后匯合，然后分別進(jìn)入兩座吸收塔，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)和兩座吸收塔分別互為備用，減少了因?yàn)檩o機(jī)故障引起的發(fā)電機(jī)組停運(yùn)情況發(fā)生。

2.3 增加40%吸收塔方案

取消旁路煙道，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合并，設(shè)置了40%吸收塔及出、入口擋板門，F(xiàn)GD出、入口擋板門，同時(shí)設(shè)置40%吸收塔循環(huán)泵、噴淋層、除霧器、排出系統(tǒng)、40%吸收塔地坑系統(tǒng)。40%吸收塔配置和主吸收塔一樣達(dá)到脫硫除塵的效果。

鍋爐啟動(dòng)負(fù)荷小于40%時(shí)，關(guān)閉FGD入、出口擋板門，開啟40%吸收塔入、出口擋板門，含有高粉塵和未燃盡油滴的原煙氣進(jìn)入40%吸收塔洗滌，經(jīng)過洗滌后的煙氣排入煙囪。脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，工藝水泵持續(xù)向40%吸收塔補(bǔ)充工藝水，并且由石灰石供漿系統(tǒng)向40%吸收塔內(nèi)提供漿液。

鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉40%吸收塔入、出口擋板門，開啟FGD入、出口擋板門，原煙氣進(jìn)入吸收塔脫硫洗滌，然后排放到煙囪。此時(shí)，清洗40%吸收塔系統(tǒng)。

增加40%吸收塔方案煙氣系統(tǒng)主要設(shè)備:FGD進(jìn)、出口擋板門各2臺(tái)，電動(dòng)單軸雙百葉擋板，規(guī)格分別為5400mm×11000mm、5500mm×8700mm。40%吸收塔進(jìn)、出口擋板門各2臺(tái)，電動(dòng)單軸雙百葉擋板，規(guī)格分別為6000mm×5000mm、5000mm×5 500mm。擋板門密封風(fēng)機(jī)及電機(jī)4臺(tái)，離心風(fēng)機(jī)，流量9000m3/h，壓力5000Pa，功率22 kW。擋板門密封風(fēng)機(jī)加熱器2臺(tái)，功率200kW。

40%吸收塔系統(tǒng)主要工藝設(shè)備:40%吸收塔2個(gè)，噴淋塔，Ф10m×H31m，材質(zhì)碳鋼襯玻璃鱗片樹脂。120°空心錐噴嘴456個(gè)，SiC材質(zhì)。噴淋層共4套，尺寸Ф 10m，級(jí)數(shù)2，聚丙烯。除霧器共4套，尺寸Ф 10.0m。循環(huán)泵及電機(jī)4臺(tái)，離心式，流量為5700m3/h，揚(yáng)程20m，功率500kW。攪拌器及電機(jī)6臺(tái)，側(cè)進(jìn)式，功率55kW。排出泵及電機(jī)4臺(tái)，離心式，流量150m3/h，揚(yáng)程40m，功率90kW。排水坑泵及電機(jī) 2臺(tái)，流量 100m3/h，揚(yáng)程 30m，功率45kW。排水坑攪拌器及電機(jī)2臺(tái)，頂進(jìn)式。

鍋爐啟動(dòng)時(shí)，煙塵不會(huì)污染吸收塔的石灰石漿液。在啟動(dòng)完畢后，可將40%吸收塔內(nèi)部漿液完全排空，并清洗40%吸收塔?？煽啃苑矫?，吸收塔故障時(shí)，建議降低機(jī)組負(fù)荷到40%，煙氣通過40%吸收塔進(jìn)入煙囪，不影響鍋爐起停。由于燃煤變化很大，當(dāng)硫分比設(shè)計(jì)值增大并滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，100%吸收塔和40%吸收塔同時(shí)運(yùn)行，可以增加脫硫系統(tǒng)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性。

3 三種無旁路方案與有旁路方案比較

電除塵器并聯(lián)水膜除塵器、一爐二塔、增加40%吸收塔三種無煙氣旁路方案與有旁路方案投資比較見表2。

表2 三種無旁路方案與有旁路方案費(fèi)用比較

4 結(jié)語

(1)由以上分析可以看出直接取消旁路的方案在鍋爐采用燃油點(diǎn)火形式，電除塵器不投運(yùn)時(shí)，煙氣通過水膜除塵器初步處理，不能滿足吸收塔入口煙塵小于200mg/m3的要求。整個(gè)系統(tǒng)的可靠性不高，投資最大，布置存在一定困難。

(2)一爐二塔方案可以解決脫硫故障而造成整個(gè)機(jī)組的啟停情況，可靠性較高，投資最低。

(3)增加40%吸收塔方案有效地解決了鍋爐采用燃油點(diǎn)火形式，電除塵器不投運(yùn)時(shí)，含有很高的灰塵和未燃盡的油滴的煙氣污染吸收塔漿液的問題。該方案可靠性最高，投資適中，并可以增加脫硫系統(tǒng)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性。

［1］黃濤.大型燃煤火電機(jī)組取消脫硫旁路煙道的應(yīng)對(duì)措施［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2009，25(4):36－37.

［2］環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于火電企業(yè)脫硫設(shè)施旁路煙道擋板實(shí)施鉛封的通知［EB/OL］.http://www.ilib.cn/A－%E8%AE%B0%E5% BD%95ID～G000104863.html，2010-06-17.

［3］馬曉瓏，李 桓.濕法脫硫發(fā)電機(jī)組取消旁路煙道的技術(shù)研究［J］.能源與環(huán)境，2011，(2):88－90.

［4］白云峰，許正濤，吳樹志，等.脫硫機(jī)組取消旁路煙道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.中國電力，2008，41(1):73－75.

Technical and economic comparison of flue gas desulfurization projects canceling bypass

Taking Yueyang Power PlantⅢ project as an example，the technical programs of limestone gypsum wet flue gas desulfurization system canceling bypass were introduced.In order to solve the problem that the flue gas emissions when boiler was started or stopped，three proposals were put forward，which was ESP parallel connected to water film dust remover of 40%boiler load，a furnace with two tower process and increasing 40% boiler flue gas volume absorption tower respectively.The technical and economic comparison of the above three schemes indicated that the first proposal had poor reliability and high investment，the second proposal had high reliability and the lowest investment，the third proposal had highest reliability，moderate investmant and is most appropriate for changed sulfur concent of coal.

flue gas desulfurization;FGD without bypass;technical;economic;comparision

X701.3

B

1674－8069(2012)01－052－03

2011-09-06;

2011-12-21

徐祥開(1977-)，男，工程師，碩士，主要從事煙氣脫硫設(shè)計(jì)工作。E－mail:xuxiangkai@zdwxjd.com