1000MW機(jī)組無(wú)旁路煙氣脫硫裝置設(shè)計(jì)解析

摘 要：近年來(lái)，火力發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)逐步取消煙氣脫硫系統(tǒng)旁路，采用無(wú)旁路煙氣脫硫裝置，降低了污染物的排放。文章主要針對(duì)2×1000MW機(jī)組脫硫裝置的設(shè)計(jì)，分析其傳統(tǒng)無(wú)旁路煙氣脫硫裝置存在的不足，并對(duì)此提出相應(yīng)的措施，提高系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：無(wú)旁路；煙氣脫硫；設(shè)計(jì)

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，是當(dāng)前火力發(fā)電廠煙氣脫硫的主要手段之一。為方便FGD檢修和事故排查，煙氣脫硫系統(tǒng)一般都會(huì)同時(shí)裝備煙氣旁路，緊急情況下可以打開(kāi)擋板，使煙氣進(jìn)入煙囪，增加機(jī)組運(yùn)行的安全保障。

1 無(wú)旁路煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝流程

常規(guī)工作狀態(tài)時(shí)，煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔進(jìn)行處理，然后通過(guò)煙囪排放。旁路煙道的安裝位置設(shè)在煙囪和FGD入口煙道之間。工藝流程如圖1（設(shè)置旁路）所示。

如果脫硫系統(tǒng)未設(shè)置旁路煙道，其煙氣走向應(yīng)當(dāng)按照“鍋爐→除塵器→引風(fēng)機(jī)→吸收塔→煙囪”的路線進(jìn)行排放。工藝流程如圖1（未設(shè)置旁路）所示。

2 無(wú)旁路煙氣脫硫系統(tǒng)的特性

2.1 無(wú)旁路煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

首先，無(wú)旁路煙道的脫硫系統(tǒng)可以縮短吸收塔和煙囪之間的直線距離，既能減少占地面積，又能降低煙道的凈壓損，增加煙道的使用期限。另外，取消了凈煙氣、密封空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等一系列設(shè)備，可以較大地提高設(shè)備的利用率，還能夠有效地降低成本。同時(shí)，煙氣脫硫增壓風(fēng)機(jī)將同鍋爐引風(fēng)機(jī)“增引合一”，可以提高煙氣脫硫的效率，降低系統(tǒng)運(yùn)行的能耗。

2.2 無(wú)旁路煙氣脫硫裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

相比之下，無(wú)旁路煙氣脫硫裝置在運(yùn)行中也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。鍋爐投油啟動(dòng)、低負(fù)荷穩(wěn)燃等工況存在的油污粘污以及機(jī)組煤油混燒階段產(chǎn)生的高含塵煙氣經(jīng)過(guò)煙氣脫硫系統(tǒng)時(shí)，容易損壞設(shè)備，影響設(shè)備的運(yùn)行。因此要解決無(wú)旁路煙氣脫硫裝置的設(shè)備損壞問(wèn)題，就要提高脫硫系統(tǒng)的可靠性。一旦出現(xiàn)意外故障停止運(yùn)行時(shí)，能夠短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行應(yīng)急處理，將鍋爐的尾部高溫?zé)煔舛虝r(shí)間內(nèi)通過(guò)脫硫系統(tǒng)排放。

3 1000MW機(jī)組無(wú)旁路煙氣脫硫裝置設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 脫硫裝置概況

某廠2×1000MW機(jī)組煙氣脫硫裝置，采用無(wú)旁路的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)是：采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，不設(shè)置旁路系統(tǒng)、煙氣換熱器（GGH）和增壓風(fēng)機(jī)，采用一爐一塔的裝置。吸收劑采用石膏濾液水制漿工藝，脫硫效率達(dá)到95%以上。

3.2 吸收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.2.1 吸收塔噴淋層配置

吸收塔噴淋系統(tǒng)設(shè)置5層噴淋層，其中4層能夠滿足整個(gè)設(shè)備運(yùn)行95%的脫硫效率。當(dāng)設(shè)備故障或某種變化等原因，引起進(jìn)入煙氣脫硫系統(tǒng)煙氣的含硫量發(fā)生改變時(shí)，4層噴淋層不能滿足工作需要，可以啟動(dòng)備用的第5層噴淋層，確保脫硫系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

3.2.2 吸收塔漿池?cái)嚢杵髟O(shè)置備用

吸收塔采用“7+1”模式，直徑24米，設(shè)置了8臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器。其中7臺(tái)攪拌器能夠滿足正常運(yùn)行的需求，增加的1臺(tái)攪拌器作為輔助。8臺(tái)攪拌器可以在正常工作時(shí)啟動(dòng)任意7臺(tái)，剩余一臺(tái)作為備用，能夠增加系統(tǒng)的可靠性，避免在發(fā)生故障時(shí)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 煙道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.3.1 凈煙道結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)

通過(guò)加大橫向肋、設(shè)置縱向肋設(shè)計(jì)，強(qiáng)化外部加固的作用，減少對(duì)內(nèi)支撐桿的依賴性，減少內(nèi)支撐的數(shù)量，提高煙道的穩(wěn)定性?？捎行Ы鉀Q傳統(tǒng)凈煙道內(nèi)支撐桿鱗片腐蝕，提高設(shè)備穩(wěn)定性。

3.3.2 凈煙道設(shè)置第3級(jí)除霧器

本系統(tǒng)在凈煙道上設(shè)置第3級(jí)除霧器。煙氣在去除大顆粒霧滴后，還將進(jìn)入一段凈煙道。這段凈煙道成九十度拐彎，因此煙氣流動(dòng)不均勻，部分小顆粒霧滴會(huì)匯集成大顆粒霧滴，再由第3級(jí)除霧器去除，這一過(guò)程大大降低了煙氣中水的質(zhì)量濃度，一定程度上解決了石膏雨的問(wèn)題。

3.4 吸收劑存儲(chǔ)、制備與供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.4.1 石灰石粉儲(chǔ)存、下料系統(tǒng)

石灰石粉儲(chǔ)存在2個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的粉倉(cāng)內(nèi)，每個(gè)粉倉(cāng)上接有2根上料管，粉倉(cāng)倉(cāng)斗部分設(shè)置熱空氣流化。錐斗內(nèi)壁襯均采用4毫米厚耐磨合金板，防止磨損。石灰石粉倉(cāng)下料口采用氣動(dòng)圓頂閥，具有下料順暢不卡，不容易磨損，密封性好的優(yōu)點(diǎn)。

3.4.2 石灰石粉制漿、供漿系統(tǒng)

每個(gè)石灰粉倉(cāng)下都設(shè)有1個(gè)石灰石漿液罐。石灰石漿液罐的側(cè)面設(shè)置2臺(tái)輸送泵，將石灰石漿液輸送至吸收塔，同時(shí)每個(gè)罐還備有一個(gè)備用輸送泵，提高系統(tǒng)可靠性。不同機(jī)組的石灰石漿液泵之間通過(guò)入口管進(jìn)行連接，可通過(guò)閥門改變不同機(jī)組之間供漿系統(tǒng)和吸收塔之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而使供漿系統(tǒng)和吸收塔之間可以任意搭配，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.5 石膏脫水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

根據(jù)傳統(tǒng)思維，無(wú)旁路煙氣脫硫裝置通常配有兩套石膏脫水系統(tǒng)，每套系統(tǒng)按單套FGD石膏量產(chǎn)出的150%設(shè)計(jì)。經(jīng)比較，最終這套系統(tǒng)裝置與其他無(wú)旁路煙氣脫硫裝置不同，總共配置了3套石膏脫水系統(tǒng)，每套按單臺(tái)爐100%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況產(chǎn)生的石膏量進(jìn)行配置。雖然3套石膏脫水系統(tǒng)總出力依然是單套FGD產(chǎn)生的石膏量的3倍，但是提高了備用率，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.6 事故排放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本系統(tǒng)的事故漿液罐有別于傳統(tǒng)事故漿液罐，用的是側(cè)進(jìn)式攪拌器。事故漿液泵和地坑泵均采用一運(yùn)一備的方式。地坑泵配備自吸泵，與傳統(tǒng)液下泵相比，故障率更低，檢修方便，安全性更高。

4 無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響及措施

4.1 吸收塔入口原煙氣溫度過(guò)高，觸發(fā)機(jī)組MFT

為防止運(yùn)行期間進(jìn)入吸收塔煙氣溫度過(guò)高，在吸收塔入口煙道處設(shè)有煙氣事故噴淋冷卻系統(tǒng)。事故噴淋系統(tǒng)采用工藝水和消防水兩路管子組成雙保險(xiǎn)噴淋系統(tǒng)，同時(shí)在兩路噴淋閥前設(shè)置兩路壓縮空氣管路，進(jìn)行定時(shí)吹掃，以保證事故噴淋管路的通暢。

4.2 漿液循環(huán)泵跳閘造成機(jī)組MFT

無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)總共設(shè)有4臺(tái)漿液循環(huán)泵，正常工作狀態(tài)下4臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。為了防止?jié){液循環(huán)泵跳閘影響機(jī)組的運(yùn)行，在漿液循環(huán)泵的控制邏輯上要嚴(yán)格限定：只有4臺(tái)漿液循環(huán)泵均跳閘且電流均小于10A（或無(wú)漿液循環(huán)泵運(yùn)行）時(shí)才觸發(fā)鍋爐MFT。為保護(hù)跳閘條件以泵軸承溫度、電機(jī)軸承、漿液循環(huán)泵入口閥4個(gè)信號(hào)為觸發(fā)條件。4臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)發(fā)生上述情況的概率極低，從而避免了無(wú)備用泵帶來(lái)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 增壓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中存在非正常停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)

增壓風(fēng)機(jī)煙道設(shè)置旁路煙道，旁路尺寸按50%煙氣量設(shè)計(jì)，即允許增壓風(fēng)機(jī)故障時(shí)或增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前，流通約50%的煙氣量，增壓風(fēng)機(jī)旁路上設(shè)置煙氣擋板。增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路后，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)故障時(shí)，迅速打開(kāi)旁路，鍋爐降低負(fù)荷，讓兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)克服整個(gè)煙風(fēng)系統(tǒng)的阻力，機(jī)組不致于停機(jī)。待增壓風(fēng)機(jī)故障消除后，增壓風(fēng)機(jī)還可以零流量正常啟動(dòng)。而且，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，還可以停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)，達(dá)到節(jié)能的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

如何提高無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)的可靠性，不在于投入的多少，而應(yīng)當(dāng)注重技術(shù)的改良和創(chuàng)新，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)化優(yōu)化，從而在盡量不提高的投資成本的前提下，通過(guò)改進(jìn)設(shè)備配置和流程，提高系統(tǒng)可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：李順（1983-），男，山東日照人。工程師，工學(xué)碩士，主要從事環(huán)保、化學(xué)方面的技術(shù)和管理工作。