無旁路濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)備配置

沈海濤

(浙江天地環(huán)保工程有限公司，浙江杭州 310013)

1 概述

近年來，隨著環(huán)保監(jiān)管力度的逐步加大，火電廠SO2排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，2010年國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布文件明確要求對(duì)已上脫硫裝置并設(shè)有旁路的實(shí)施“鉛封”，正常運(yùn)行時(shí)禁止從旁路排放原煙氣，同時(shí)要求新建機(jī)組不得設(shè)置旁路［1］。無旁路脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則:脫硫裝置可用率應(yīng)與主體設(shè)備保持一致，建議由95%提高至98%以上;結(jié)合我國火電廠實(shí)際運(yùn)行情況，充分考慮電廠煤源變化趨勢(shì)，合理確定設(shè)計(jì)煤種和校核煤種，在設(shè)計(jì)工況下的煙氣量宜考慮5% ～10%的裕量;連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備均應(yīng)考慮備用，避免因某一運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)或降負(fù)荷;有條件的情況還應(yīng)論證將來所使用脫硫劑的變化，如礦源選擇、化學(xué)成分、研磨特性等。

2 無旁路脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 工藝設(shè)計(jì)

(1)增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并。當(dāng)鍋爐引風(fēng)機(jī)的壓頭足夠大，通過引風(fēng)機(jī)能克服脫硫煙氣系統(tǒng)的阻力時(shí)，采用“脫硝+引風(fēng)+脫硫”三合一的聯(lián)合風(fēng)機(jī)，并納入主機(jī)控制系統(tǒng)。這樣減少了設(shè)備數(shù)量，降低了投資費(fèi)用;減少了煙道長度和彎頭數(shù)量，降低了煙道阻力，節(jié)省廠用電及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用;簡化了工藝和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性增加［2］。

(2)不設(shè)GGH。國內(nèi)這幾年無GGH的煙氣脫硫項(xiàng)目逐漸增多，不設(shè)GGH可節(jié)省煙氣系統(tǒng)的初投資;減少阻力，降低電耗;節(jié)省了GGH的吹掃蒸汽;煙氣系統(tǒng)的脫硫故障率大大降低;設(shè)備維護(hù)工作量減小，無需考慮設(shè)備大修期間更換換熱元件。

脫硫裝置不設(shè)GGH引起的問題，如排煙溫度低，對(duì)凈煙道和煙囪的腐蝕性增大，煙氣抬升高度較小，濕煙羽易發(fā)生水汽凝結(jié)，煙囪下風(fēng)向的一定范圍內(nèi)形成降雨等問題［3］，可以通過完善煙囪和煙道的防腐及排水措施，提高引風(fēng)機(jī)(或增壓風(fēng)機(jī))的壓頭，降低吸收塔內(nèi)的煙氣流速，提高吸收塔除霧器的除霧效果等措施來解決。對(duì)于無旁路的脫硫裝置，建議不設(shè)置煙氣換熱器(GGH)。

(3)增加煙氣事故噴淋系統(tǒng)。為了保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求進(jìn)入吸收塔的煙氣必需滿足溫度條件，以免損壞吸收塔內(nèi)部的防腐、噴淋層管道、除霧器等，故在吸收塔入口設(shè)置的事故噴淋系統(tǒng)，事故噴淋系統(tǒng)水源應(yīng)可靠，至少有兩個(gè)獨(dú)立的水源，條件允許時(shí)可以采用消防水，系統(tǒng)操作電源應(yīng)由保安負(fù)荷供電。另外，為防止噴嘴堵塞，可以采取定期吹掃的方式。

(4)優(yōu)化吸收塔系統(tǒng)。吸收塔應(yīng)采用低流速的噴淋塔，煙氣流速不宜大于4m/s。吸收塔循環(huán)泵、噴淋層和攪拌器，應(yīng)采用成熟可靠的產(chǎn)品，可以考慮增加運(yùn)行備用或倉庫備用。除霧器采用兩級(jí)屋頂式除霧器。替代早期脫硫工程中的兩級(jí)平板式除霧器，捕集霧滴顆粒的能力強(qiáng);在第一級(jí)除霧器之前增加一層管式除霧器，可以阻擋大液滴和石膏霧滴進(jìn)入下一級(jí)除霧器;第二級(jí)除霧器后設(shè)置手動(dòng)沖洗層可防止石膏霧滴碰撞吸收塔頂部回落后堵塞除霧器［4］。確保除霧器后方霧滴含量小于40mg/m3，有效改善下游設(shè)備腐蝕和煙囪出口的“石膏雨”現(xiàn)象。

(5)選擇合理的防腐方案。取消旁路后，脫硫系統(tǒng)對(duì)于防腐方案和防腐材料的選擇也至關(guān)重要。吸收塔的防腐內(nèi)襯材料應(yīng)采用性能良好的丁基橡膠或者玻璃鱗片;吸收塔漿池底部及塔壁0～3m的攪拌區(qū)域、塔內(nèi)噴淋區(qū)域的塔壁板、塔內(nèi)件的支撐鋼梁應(yīng)加強(qiáng)防腐保護(hù)，采用雙層橡膠或耐磨鱗片。長期處于干濕界面的吸收塔煙氣入口段應(yīng)貼襯2mmC276合金。煙氣事故噴淋區(qū)域內(nèi)的煙道應(yīng)貼襯2mm316L不銹鋼，抵抗噴淋時(shí)溫度劇變?cè)斐傻姆栏牧淆斄选?/p>

2.2 控制設(shè)計(jì)

(1)主控制系統(tǒng)。對(duì)于無脫硫旁路系統(tǒng)的電廠，脫硫控制系統(tǒng)應(yīng)與主機(jī)控制系統(tǒng)一體化，作為主機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，并統(tǒng)一進(jìn)行集中監(jiān)控，其軟硬件配置水平要與主機(jī)控制系統(tǒng)一致。

(2)熱控電源。熱控電源均采用雙路供電，其中一路宜為保安負(fù)荷，并有雙電源切換裝置。供電的安全性和可靠性要與主機(jī)保持一致。脫硫控制系統(tǒng)的電源與主機(jī)控制系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。

(3)測(cè)量儀表。測(cè)量儀表應(yīng)選用質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，關(guān)系到重要調(diào)節(jié)品質(zhì)和保護(hù)作用的儀表應(yīng)冗余配置，如原煙氣溫度、煙氣壓力、吸收塔液位、吸收塔漿液pH計(jì)、除霧器壓差、吸收塔循環(huán)泵的軸承溫度等。另外對(duì)于煙氣分析儀表，由于其系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較低的特點(diǎn)，建議采取冗余測(cè)量方式或多采樣探頭混合采樣分析的方法。

(4)調(diào)整脫硫DCS與主機(jī)DCS硬接線交換信號(hào)。加強(qiáng)脫硫與主機(jī)控制系統(tǒng)之間的信號(hào)聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)控制，以減少因脫硫系統(tǒng)故障對(duì)鍋爐的影響。此外，對(duì)于涉及到聯(lián)鎖保護(hù)的重要監(jiān)控信號(hào)仍需通過硬接線方式進(jìn)行信號(hào)交換。

2.3 電氣設(shè)計(jì)

(1)高壓廠用電系統(tǒng)。增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并后，脫硫系統(tǒng)高壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量有所減少，應(yīng)直接從主廠房高壓配電裝置供電，以提高供電可靠性。對(duì)于每臺(tái)鍋爐設(shè)置兩段高壓廠用母線的系統(tǒng)，單元機(jī)組的并聯(lián)設(shè)備分接在兩段母線上。循環(huán)漿液泵分接在兩段母線上，如總臺(tái)數(shù)為奇數(shù)，可將備用的循環(huán)漿液泵接于任意一段母線。當(dāng)任意一段母線失電時(shí)，鍋爐以50%負(fù)荷運(yùn)行，吸收塔可連續(xù)運(yùn)行。脫水系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、工藝水等公用系統(tǒng)的高壓負(fù)荷分接于兩臺(tái)機(jī)組的高壓廠用母線。

(2)低壓廠用電系統(tǒng)。吸收塔系統(tǒng)的單元性增強(qiáng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段低壓廠用母線，由兩臺(tái)低壓脫硫變供電，互為備用，雙套輔機(jī)分接在兩段母線上。公用負(fù)荷分接在其中兩段母線，每臺(tái)機(jī)組一段。根據(jù)負(fù)荷的布置情況決定是否設(shè)置MCC。

(3)事故安保電源系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的電氣故障時(shí)，兩段母線同時(shí)失電，鍋爐MFT，殘余高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔，為保證吸收塔內(nèi)設(shè)備的安全，將事故噴淋水系統(tǒng)連接到事故安保電源。

(4)不間斷電源(UPS)。脫硫系統(tǒng)UPS所需負(fù)荷較小，所需供電對(duì)象主要為控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警等，因此，脫硫系統(tǒng)所需UPS電源由主機(jī)UPS提供，并直接供電至相應(yīng)設(shè)備。

3 結(jié)語

合理確定設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)的配置，減少脫硫?qū)χ鳈C(jī)的影響，無旁路的脫硫裝置的可靠性、穩(wěn)定性和安全性可以滿足主機(jī)安全運(yùn)行要求的。國內(nèi)無旁路的脫硫裝置成功運(yùn)行的電廠已很多，經(jīng)過一段時(shí)間的適應(yīng)和掌握后，脫硫裝置完全可以達(dá)到與主機(jī)同樣的運(yùn)行維護(hù)水平，實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排的目標(biāo)。

［1］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.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201006/t20100623_191253.htm，2010-06-17.

［2］李忠華，薛建明，王小明，等.濕法煙氣脫硫取消旁路煙道的技術(shù)可行性分析［J］.電力科技與環(huán)保，2010，26(5):37 －39.

［3］周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［4］鄭桂波，黃綺鋒.600MW機(jī)組煙氣濕法脫硫裝置吸收塔除霧器改造及效果分析［J］.水電與新能源，2012，103(4):76－78.