濕法煙氣脫硫取消旁路后的問題和解決措施

杜業(yè)輝

（藍(lán)天環(huán)保設(shè)備工程股份有限公司浙江杭州310012）

1 引言

燃煤機(jī)組（125MW~1000MW）鍋爐在啟動(dòng)時(shí)，脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)噴水降溫裝置，可以控制少量的油進(jìn)入吸收塔漿液，防止了漿液中毒和避免了脫硫效率降低；由于鍋爐原因造成短時(shí)吸收塔入口煙氣溫度高于180℃，若吸收塔入口不設(shè)置噴水降溫裝置，塔入口煙道的防腐很容易被高溫?zé)煔鉄龎?；?dāng)電廠全部掉電或脫硫系統(tǒng)全部掉電時(shí)，風(fēng)機(jī)惰走使高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔，為防止吸收塔內(nèi)設(shè)備燒壞，塔入口前應(yīng)增加噴水降溫裝置。

2 噴水降溫的設(shè)置分析

2.1 鍋爐啟動(dòng)時(shí)

燃煤機(jī)組（125MW~1000MW）鍋爐采用微油和油點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，煙氣中含有大量的油；濕法脫硫取消旁路系統(tǒng)后，為保證吸收塔內(nèi)的設(shè)備不被高溫?zé)煔鉄龎?，啟?dòng)循環(huán)漿液泵控制塔內(nèi)煙氣溫度低于80℃，但煙氣中大量的油污被循環(huán)石膏漿液洗滌下來(lái)進(jìn)入吸收塔漿液池，造成漿液中毒，脫硫效率下降，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)吸收塔鼓泡、溢流、真空皮帶脫水機(jī)不能脫水現(xiàn)象，造成脫硫系統(tǒng)停運(yùn)。

設(shè)置水噴淋裝置后，不用啟動(dòng)循環(huán)漿液泵，啟動(dòng)水噴淋裝置完全可以將進(jìn)入吸收塔煙氣的溫度控制在80℃以下，保護(hù)吸收塔的防腐和塔內(nèi)的噴淋層及除霧器。由于噴淋層、除霧器采用的材料分別是FRP和PP，能耐的最高溫度是小于80℃的。

2.2 進(jìn)入濕法脫硫塔的短時(shí)溫度高于180℃時(shí)

由于濕法脫硫取消旁路后，煙氣溫度高于180℃時(shí)，吸收塔入口煙道防腐會(huì)出現(xiàn)龜裂而損壞。故連鎖啟動(dòng)噴水降溫裝置（分兩級(jí)啟動(dòng)），可以將進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度控制在110℃和80℃以下，來(lái)保護(hù)入口煙道的防腐。

2.3 脫硫系統(tǒng)掉電和全廠停電時(shí)

脫硫系統(tǒng)掉電和全廠停電時(shí)，引風(fēng)機(jī)惰走，煙氣以15m/s的速度經(jīng)過(guò)煙道進(jìn)入吸收塔，造成高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔，由于停電循環(huán)泵不能運(yùn)行，吸收塔內(nèi)高溫?zé)煔鈸p壞塔入口煙道防腐、吸收塔防腐、除霧器、噴淋層；故應(yīng)設(shè)置水噴淋裝置。

2 噴水降溫裝置的特點(diǎn)

(1)噴水降溫裝置的一路水來(lái)源取自脫硫工藝水泵，工藝水泵采用一用一備，且工藝水泵電源接采用保安電源，保證系統(tǒng)的安全性。鍋爐投油運(yùn)行及煙氣超溫的情況下，啟動(dòng)該路水源，進(jìn)行噴淋降溫。

(2)噴水降溫裝置的另一路水來(lái)自電廠消防水管網(wǎng)，保證掉電時(shí)也有0.6Mpa以上的壓力。在脫硫系統(tǒng)掉電和全廠停電時(shí)連鎖啟動(dòng)消防水水源管路的氣動(dòng)控制閥，迅速投運(yùn)噴淋降溫裝置。若通過(guò)啟動(dòng)工藝水泵一路水源來(lái)啟動(dòng)噴水降溫裝置要需要18秒，不能起到保護(hù)作用。其中啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)最快要15秒，啟動(dòng)氣動(dòng)閥門要3秒鐘。

(3)噴水降溫裝置的閥門全部采用氣動(dòng)控制，開啟迅速（3秒），氣動(dòng)閥門的控制電源接到UPS上，保證任何時(shí)候能連續(xù)供電。

(4)噴嘴的覆蓋率要求＞200%，噴嘴要求在0.5Mpa，霧化粒徑≤40μm。

3 以阜陽(yáng)項(xiàng)目為例介紹噴水降溫裝置的計(jì)算及選型

3.1 項(xiàng)目介紹

安徽阜陽(yáng)華潤(rùn)電力有限公司2×600MW機(jī)組，采用石灰石—石膏濕法脫硫、采用一爐一塔脫硫裝置，脫硫率不小于95%。于2004年3月1日開工建設(shè)，1號(hào)機(jī)組2006年1月1日點(diǎn)火，2月1日并網(wǎng)，3月30日投產(chǎn)，2號(hào)機(jī)組2006年3月31日點(diǎn)火，5月30日投產(chǎn)。2012年4月30日，根據(jù)國(guó)家環(huán)保要求取消煙氣旁路和脫硫增壓風(fēng)機(jī)，在取消旁路同時(shí)增加了水噴淋裝置，保證了電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 根據(jù)熱量衡算確定冷卻水量

3.3 計(jì)算參數(shù)

煙氣質(zhì)量流量：3175807Kg/h；

煙氣比熱 (180℃/130℃/80℃/75℃)：1.090/1.075/1.066/1.065（KJ·kg-1·K-1）；

水比熱(20℃/80℃/75℃)：4.183/4.195/4.181（KJ·Kg-1·K-1）；

水焓值(80℃/75℃)：334.94/314.03（KJ·Kg-1）；

水蒸氣焓值(80℃/75℃)：2642.4/2629.7（KJ·Kg-1）；

3.4 各種工況下耗水量計(jì)算

(1)煙氣溫度由130℃降至80℃：Q=Cm△t

1.075 ×3175807×(130-80)=(4.183×(80-20)+(2642.4-334.94))×M×10-3；

需要冷卻水量M=67t/h

(2)煙氣溫度由180℃降至80℃：

1.09 ×3175807×(180-80)=(4.183×(80-20)+(2642.4-334.94))×M×10-3；

需要冷卻水量M=136t/h

(3)煙氣溫度由130℃降至75℃：

1.075 ×3175807×(130-75)=(4.181×(75-20)+(2629.7-314.03))×M×10-3；

需要冷卻水量M=74t/h

(4)煙氣溫度由180℃降至75℃：

1.09 ×3175807×(180-75)=(4.181×(75-20)+(2629.7-314.03))×M×10-3；

需要冷卻水量M=143 t/h

綜上四種工況的情況，事故煙氣噴淋總耗水量按最大需水量再考慮5%余量設(shè)計(jì)，取值為150t/h。每套系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)噴淋，一級(jí)噴水降溫設(shè)置60只噴嘴，二級(jí)噴水降溫裝置設(shè)置45只噴嘴，單只噴嘴流量：28L/min，噴嘴壓力2.0bar，噴嘴角度120°，材質(zhì)2205。

3.5 阜陽(yáng)項(xiàng)目噴水降溫裝置系統(tǒng)P&ID圖

3.6 噴嘴的覆蓋率

噴嘴的覆蓋面積：按90°噴角，距離噴嘴出口0.6米位置的面積為3.39m2,一層噴水降溫裝置覆蓋率=3.39×60÷14.3÷4.1=350%；二級(jí)噴水降溫裝置覆蓋率 =3.39×45÷12.2÷4.1=350%=305%。噴嘴出口0.6米處的覆蓋率都＞200%，保證了煙氣與霧化水滴的交換效率；啟動(dòng)噴水降溫裝置后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和在線儀表顯示，噴水降溫裝置后煙氣溫度小于75℃。

4 結(jié)語(yǔ)

濕法脫硫取消旁路后，要求主機(jī)與脫硫同步運(yùn)行，對(duì)脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求比較高。故本文針對(duì)取消旁路后增加噴水裝置進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，為電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行脫硫系統(tǒng)提供了參考和借鑒。