關(guān)于脫硫系統(tǒng)取消煙氣旁路的分析

張學(xué)超+武建強(qiáng)

摘要： 取消煙氣旁路系統(tǒng)已成為當(dāng)今脫硫系統(tǒng)的一個(gè)趨勢，很多文獻(xiàn)介紹取消旁路系統(tǒng)的好處。針對(duì)旁路系統(tǒng)取消的原因、取消后應(yīng)采取的補(bǔ)償措施、以及如何進(jìn)行整體規(guī)劃等實(shí)際問題，本文提出幾點(diǎn)不同看法。

Abstract： It seems to be a trend to cancel bypass flue duct in FGD system at present， and many paper described its advantage. Some different opinion is provided after thoroughly analyzing the cause， result and compensation method of flue bypass in FGD system.

關(guān)鍵詞： 脫硫；取消；煙氣旁路系統(tǒng)

Key words： FGD；cancel；bypass flue system

中圖分類號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）30-0041-02

0 引言

火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD，F(xiàn)lue Gas Desulfurization）中煙氣旁路的存廢問題是當(dāng)今的熱點(diǎn)問題，許多人士都提出了不同的看法。隨著一些電廠做試點(diǎn)的初步成功，取消煙氣旁路系統(tǒng)似乎成了一種新潮流，一些百萬千瓦的大機(jī)組在招標(biāo)設(shè)計(jì)階段就要求脫硫系統(tǒng)取消煙氣旁路，做到整臺(tái)機(jī)組同步運(yùn)行、同步控制。針對(duì)這種現(xiàn)象，本文就脫硫系統(tǒng)煙氣旁路取消的原因、取消的后果、取消后應(yīng)采取的補(bǔ)償措施等方面做一分析探討。

1 脫硫系統(tǒng)取消煙氣旁路的原因

在分析取消煙氣旁路系統(tǒng)的原因前，先介紹一下當(dāng)初為什么要采用旁路系統(tǒng)。

采用煙氣旁路系統(tǒng)的主要目的是將鍋爐系統(tǒng)與脫硫系統(tǒng)隔離開來，以便在脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不影響鍋爐的正常運(yùn)行、或者將影響減小到最低程度。當(dāng)FGD或鍋爐處于檢修或故障狀態(tài)下（例如機(jī)組發(fā)生MFT、FGD入口煙氣超溫、漿液循環(huán)泵跳閘、增壓風(fēng)機(jī)跳閘等）使含有SO2的煙氣繞過FGD，直接由旁路系統(tǒng)流經(jīng)煙囪排出，從而不影響機(jī)組正常運(yùn)行發(fā)電，也避免對(duì)FGD設(shè)備造成影響或損害。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)初期，為了防止煙氣中未燃燼的煤粉和油滴進(jìn)入吸收塔漿液，造成漿液污染、脫硫效率減低、吸收塔內(nèi)防腐材料加速老化，煙氣一般通過旁路煙道直接排入煙囪。當(dāng)煙溫升高、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FGD裝置進(jìn)出口系統(tǒng)打開，旁路系統(tǒng)逐漸關(guān)閉，脫硫系統(tǒng)開始運(yùn)行。

就應(yīng)用情況來看，目前投運(yùn)的脫硫裝置中，絕大多數(shù)都采用了煙氣旁路系統(tǒng)。

而取消旁路的原因則主要是環(huán)保因素，即從根本上保證電廠脫硫裝置的使用率，只要電廠機(jī)組運(yùn)行，脫硫系統(tǒng)就必須運(yùn)行。由于種種原因，電廠使用脫硫裝置的主動(dòng)性不足，即便有脫硫上網(wǎng)電價(jià)的優(yōu)惠，以及違規(guī)排放的嚴(yán)厲處罰，也難以保證各脫硫裝置的有效使用。所以，從設(shè)計(jì)上就去掉煙氣旁路系統(tǒng)，從而根本杜絕私開旁路、超限排放的現(xiàn)象。

2 取消煙氣旁路的后果

從以上分析可以看出，取消旁路與采用旁路的出發(fā)點(diǎn)并不吻合，采用旁路是基于可靠性的考慮，而取消旁路則是出于環(huán)保的限制。那么，取消旁路后必然會(huì)帶來一些負(fù)面效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 整個(gè)機(jī)組的可靠性降低 隨著近幾年脫硫項(xiàng)目的大量投用，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行方面的經(jīng)驗(yàn)都日益豐富，脫硫系統(tǒng)的可靠性也得到了很大提高，各家脫硫公司宣稱的系統(tǒng)可靠性都在95%以上，但從實(shí)際應(yīng)用情況來看卻并非這樣樂觀。脫硫系統(tǒng)的可靠性仍然是一個(gè)突出的問題，尤其是當(dāng)前脫硫市場的無序競爭，各方都盡力壓低成本，導(dǎo)致的直接后果就是系統(tǒng)的可靠性降低，調(diào)試期間雖能通過驗(yàn)收，卻不能保證長周期運(yùn)行。而一旦取消煙氣旁路，F(xiàn)GD裝置的低可靠性就直接影響到整臺(tái)機(jī)組的可靠性，F(xiàn)GD的故障直接影響到鍋爐機(jī)組的運(yùn)行，導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)組的可靠性降低。而鍋爐機(jī)組可靠性降低的后果卻是極其嚴(yán)重的，僅一次非計(jì)劃停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失就是難以接受的，這個(gè)損失與增加一套煙氣旁路系統(tǒng)的成本相比，根本不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。而且，大機(jī)組的跳閘對(duì)電網(wǎng)的安全也造成了很大的威脅。

取消煙氣旁路系統(tǒng)后，鍋爐與FGD任一側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)都會(huì)影響到整體的可運(yùn)率。在鍋爐系統(tǒng)發(fā)生事故或FGD系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況下都要求有應(yīng)對(duì)措施，以減少機(jī)組非正常停運(yùn)次數(shù)，最大程度地避免在事故情況下鍋爐停運(yùn)，以避免給電廠帶來損失。在當(dāng)鍋爐啟動(dòng)投油或低負(fù)荷下投油時(shí)，會(huì)污染吸收塔內(nèi)的漿液，長時(shí)間投油會(huì)影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 整個(gè)系統(tǒng)成本的提高 取消煙氣旁路后，脫硫系統(tǒng)作為鍋爐系統(tǒng)的一個(gè)不可分割的一部分。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，直接關(guān)系到鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行，因而對(duì)脫硫系統(tǒng)和脫硫設(shè)備提出了更高的要求。為了提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少故障幾率，必須要求相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量更加可靠，設(shè)備備用率更高，熱工控制的水平更高，相應(yīng)地導(dǎo)致成本增加。

國外FGD系統(tǒng)較多地采用了無煙氣旁路系統(tǒng)，但這是建立在脫硫系統(tǒng)設(shè)備備用率高及質(zhì)量可靠的基礎(chǔ)上的。如日本嶺北電廠700MW機(jī)組FGD系統(tǒng)中竟有10臺(tái)循環(huán)泵，在美國，一些FGD系統(tǒng)采用全金屬制造，或一爐多塔，或設(shè)有備用吸收塔。但在我國為了降低成本，大都是一爐一塔或多爐一塔，采用的防腐材料主要是橡膠和鱗片涂層，且質(zhì)量常出問題。取消煙氣旁路系統(tǒng)后必須大幅度提高設(shè)備數(shù)量及質(zhì)量，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的投資額增加。而在目前各脫硫公司競相壓價(jià)、惡性競爭的情況下，增加成本就意味著競爭力減弱而在投標(biāo)中處于劣勢，沒有人愿意這樣做。所以說，貿(mào)然取消旁路只會(huì)使得某些偷工減料的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，不僅達(dá)不到取消旁路的好處，反而增加了安全隱患。

2.3 整個(gè)系統(tǒng)控制復(fù)雜 鍋爐本身就是一個(gè)藕合性很強(qiáng)的控制對(duì)象，各種關(guān)聯(lián)因素眾多，互相影響。盡管采用了多種復(fù)雜控制方法，控制效果還是不盡如人意，尤其是主汽壓力、主汽溫度、爐膛壓力等，在工況變化較大時(shí)，更是難以控制。而取消煙氣旁路系統(tǒng)后，F(xiàn)GD系統(tǒng)的波動(dòng)直接影響到鍋爐，使鍋爐的控制更加復(fù)雜，調(diào)試難度也更大。endprint

2.4 取消煙氣旁路并不能杜絕違規(guī)排放 取消煙氣旁路系統(tǒng)后，雖然可以做到鍋爐與FGD同時(shí)啟動(dòng)、同時(shí)運(yùn)行，但卻不能杜絕違規(guī)超限排放，電廠可以通過多種方式故意降低脫硫效率。而且，對(duì)于目前存在的電廠開旁路運(yùn)行偷排SO2卻拿電價(jià)補(bǔ)貼的現(xiàn)象，最主要的是要加大監(jiān)督及處罰力度，輔之以其它手段，如加強(qiáng)宣傳以提高公民的環(huán)保意識(shí)和法制觀念等。

3 取消后應(yīng)采取的補(bǔ)償措施

可見，在目前的情況下取消煙氣旁路系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。其實(shí)，我們完全可以把脫硫系統(tǒng)當(dāng)作與輸煤、除灰、化水等系統(tǒng)同樣的一個(gè)子系統(tǒng)，協(xié)同運(yùn)行，但又具有相對(duì)的獨(dú)立性，留有一定的緩沖余地，以提高整個(gè)機(jī)組的可靠性。沒有這些輔助系統(tǒng)，機(jī)組不能正常運(yùn)行，但并不是說這些輔助系統(tǒng)出現(xiàn)故障，機(jī)組便必須立即停止運(yùn)行。

當(dāng)然，取消旁路系統(tǒng)也是一個(gè)有益的嘗試，國外同類系統(tǒng)中也有很多取消了煙氣旁路，我們可以從試點(diǎn)逐步完善，進(jìn)行綜合比較，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的最佳結(jié)合。在取消煙氣旁路的同時(shí)，必須做好相應(yīng)的補(bǔ)償措施，主要涉及以下幾個(gè)方面：

3.1 提高FGD系統(tǒng)主要設(shè)備的備用率 對(duì)FGD系統(tǒng)中的主要設(shè)備如循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、攪拌器、閥門等，必須加大備用率。對(duì)系統(tǒng)中其它容易出現(xiàn)故障的設(shè)備或閥門也考慮設(shè)置100%的備用，如吸收塔集液坑泵設(shè)置兩臺(tái)。同時(shí)，提高設(shè)備選材標(biāo)準(zhǔn)，如循環(huán)泵進(jìn)口濾網(wǎng)、塔內(nèi)氧化空氣管道采用耐蝕合金。可減少因FRP材質(zhì)管道斷裂、破損產(chǎn)生的碎片等造成的循環(huán)泵堵塞、噴嘴堵塞現(xiàn)象，一方面保證脫硫效率，另一方面維持氧化空氣在漿液池內(nèi)需要的擴(kuò)散效果，保證副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。

①設(shè)置備用循環(huán)泵系統(tǒng)，備用一臺(tái)吸收塔循環(huán)泵及噴淋層。

②吸收塔噴淋管支撐梁采用合金覆蓋，避免噴嘴對(duì)噴淋管支撐梁的沖刷和腐蝕，減少噴淋層的泄漏事故的發(fā)生。

③增加除霧器自動(dòng)沖洗系統(tǒng)。因除霧器設(shè)備處理的介質(zhì)混有石膏、亞硫酸鈣固體顆粒，如果沖洗不當(dāng)，極容易導(dǎo)致出現(xiàn)大范圍的結(jié)垢產(chǎn)生，使除霧器的通道變窄，導(dǎo)致更快的煙氣流速，直接將氣流當(dāng)中的固體顆粒帶至除霧器后方，導(dǎo)致除霧器上表面出現(xiàn)結(jié)垢，從而影響除霧器性能，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致除霧器局部塌陷、模塊脫落。增加一層沖洗將能有效防止結(jié)垢的產(chǎn)生，保證除霧器的效果。

④吸收塔漿液池內(nèi)關(guān)鍵部件采用合金材料。如循環(huán)泵進(jìn)口濾網(wǎng)、塔內(nèi)氧化空氣管道等采用耐蝕合金，可減少因FRP材質(zhì)管道斷裂、破損產(chǎn)生的碎片等造成的循環(huán)泵堵塞、噴嘴堵塞現(xiàn)象，保證脫硫效率。

3.2 加強(qiáng)煙氣的預(yù)處理 在鍋爐點(diǎn)火初期和機(jī)組故障跳閘期間，進(jìn)入FGD塔的煙氣溫度較高，可能達(dá)到180℃，容易對(duì)吸收塔內(nèi)的除霧器、噴淋管、防腐等造成破壞，所以必須把瞬間的事故高溫在最短的時(shí)間內(nèi)降低到設(shè)計(jì)溫度。應(yīng)當(dāng)在吸收塔入口煙道上設(shè)計(jì)兩套事故噴淋系統(tǒng)來保護(hù)塔內(nèi)的設(shè)備。

3.3 保證石灰石漿液的可靠供應(yīng) 防止因石灰石漿液罐攪拌器或泵故障，造成新鮮的石灰石漿液不能及時(shí)輸送到吸收塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，降低脫硫效率。對(duì)石灰石漿液制備系統(tǒng)雙冗余設(shè)置，兩套石灰石漿液制備系統(tǒng)之間互為備

用，至吸收塔的石灰石漿液供應(yīng)也采用雙管路設(shè)計(jì)，保證無論是攪拌器還是漿液泵故障或管道堵塞、磨損的情況下，都可以滿足使用要求。

3.4 提高設(shè)備防腐的可靠性 針對(duì)不同設(shè)備如吸收塔、煙道、鋼結(jié)構(gòu)箱罐、混凝土坑池、地溝等選用不同的防腐材料，優(yōu)化施工方案，不能為了盲目趕進(jìn)度而不顧環(huán)境因素的限制而違反防腐施工規(guī)定。

3.5 增加吸收系統(tǒng)除油措施 在當(dāng)鍋爐啟動(dòng)投油或低負(fù)荷下投油時(shí)，油煙會(huì)進(jìn)入吸收系統(tǒng)。除油有三種方法：一種是通過在吸收塔進(jìn)口煙道上設(shè)置的事故噴淋裝置，將煙氣中的油煙吸收下來，再通過泵輸送到廢水處理系統(tǒng)。第二種方法是將油煙在吸收塔內(nèi)吸收下來，再將漿液進(jìn)行處理。第三種是將嚴(yán)重污染后的石膏漿液直接拋棄。

4 結(jié)論

①目前國內(nèi)的FGD煙氣脫硫裝置暫不宜取消煙氣旁路系統(tǒng)。

②如果嘗試取消煙氣旁路系統(tǒng)，必須在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行方面做好相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

③通過對(duì)國外同類機(jī)組的分析比較，選擇一些有代表性的機(jī)組做試點(diǎn)，在充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)上決定是否大規(guī)模推廣無煙氣旁路系統(tǒng)。

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