脫硫系統(tǒng)增設(shè)事故噴淋系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

■張永軍 ■神華國能焦作電廠有限公司，河南 焦作 454100

1 系統(tǒng)簡介

工程暫按600MW機(jī)組介紹，脫硫系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝，脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率不低于95%。脫硫塔采用空塔噴淋，一爐一塔方案，設(shè)三層噴淋層。

脫硫系統(tǒng)原設(shè)計(jì)有增壓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式煙氣－煙氣換熱器(GGH)、脫硫煙氣旁路。

根據(jù)最新的環(huán)保需要，已建有旁路的脫硫系統(tǒng)必須取消煙氣旁路。取消煙氣旁路后，脫硫系統(tǒng)的可用率必須等同于主機(jī)的可用率，對脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。由于GGH的功耗高，且易擁堵，降低了脫硫系統(tǒng)的可用率。目前，出于環(huán)保要求及節(jié)能降耗的需要，越來越多的電廠進(jìn)行了取消煙氣旁路、取消GGH的技術(shù)改造。

改造工程在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用”的方針，采取有效措施控制工程造價(jià)。應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備和場地，力求工藝流程和設(shè)施布置合理、操作安全、簡便，對機(jī)組設(shè)施的影響最少。

本文通過對取消脫硫煙氣旁路、取消GGH等項(xiàng)目改造的介紹，總結(jié)出600MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)增設(shè)煙氣事故噴淋系統(tǒng)共性的問題。

2 事故噴淋的重要性

目前，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)故障的重要一個(gè)原因是進(jìn)入脫硫吸收塔的原煙氣超溫。

取消脫硫系統(tǒng)的煙氣旁路后，鍋爐空預(yù)器出口的原煙氣必須通過脫硫吸收塔進(jìn)入煙囪進(jìn)行排放。因此，脫硫系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全已經(jīng)成為整個(gè)電廠機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行重要的組成部分。工程改造時(shí)必須考慮減少脫硫系統(tǒng)的故障因素而導(dǎo)致整個(gè)電廠停機(jī)的運(yùn)行事故。

脫硫吸收塔殼體的材質(zhì)一般設(shè)計(jì)為碳鋼，設(shè)計(jì)溫度不應(yīng)高于130℃;吸收塔內(nèi)除霧器及防腐玻璃鱗片、橡膠等設(shè)備的最高使用溫度一般不高于85℃。因此，為了保證脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須控制進(jìn)入吸收塔的煙氣穩(wěn)定低于85℃。

鑒于上述原因，在取消脫硫系統(tǒng)煙氣旁路后，必須在吸收塔入口煙道上增加噴水減溫裝置。在進(jìn)入吸收塔的原煙氣溫度出現(xiàn)異常升高的情況或漿液循環(huán)泵因事故而全部停運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)吸收塔入口的事故噴淋系統(tǒng)，降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，控制在吸收塔的允許的溫度范圍之內(nèi)。

3 事故噴淋水源的選擇

取消GGH后，原煙氣不經(jīng)降溫直接進(jìn)入吸收塔。由于鍋爐排煙溫度一般高于120℃以上(修正后)，經(jīng)除塵器及煙道漏風(fēng)溫度會(huì)降低10℃左右，但原煙氣經(jīng)過引風(fēng)機(jī)(和增壓風(fēng)機(jī))后，原煙氣溫度一般會(huì)增加10～15℃。因此，進(jìn)入脫硫吸收塔的原煙氣一般會(huì)高于125℃，機(jī)組在進(jìn)行脫硫改造時(shí)必須增加事故噴淋系統(tǒng)。

根據(jù)目前已運(yùn)行的機(jī)組，本著改造工程技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，事故噴淋系統(tǒng)的水源一般選擇利用除霧器沖洗水泵供水、設(shè)置專門的高位水箱、接至全廠的消防水、接至脫硫系統(tǒng)工藝水方案等方案。

在新建機(jī)組的脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般在脫硫塔出口的凈煙道下方的支架中間設(shè)置單獨(dú)的高位水箱，該高位水箱的位置位于吸收塔原煙道進(jìn)口的上部位置，將事故噴淋系統(tǒng)連接至原煙道。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，將高位水箱內(nèi)儲(chǔ)滿水，在煙氣發(fā)生異常狀態(tài)或脫硫系統(tǒng)異常時(shí)，開啟事故噴淋系統(tǒng)連接原煙道的氣動(dòng)球閥，降低進(jìn)入吸收塔的原煙氣溫度。該方案系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高。

但相對于改造工程，高位水箱體積如果設(shè)置的太小，滿足不了原煙氣迅速冷卻的要求;高位水箱如果體積太大，水箱及滿水狀態(tài)的荷載太大，需要核算現(xiàn)有凈煙道支架，現(xiàn)有基礎(chǔ)和支架梁柱可能均需要加固，而由于原設(shè)計(jì)的優(yōu)化和布置的緊湊，原有基礎(chǔ)和梁柱的加固一般均存在較大的困難。而如果新增單獨(dú)高位水箱支架，一般受現(xiàn)有場地的影響比較難布置且改造投資巨大。同時(shí)，還要綜合考慮電廠所處全國的區(qū)域，如果該地區(qū)冬季容易結(jié)冰，高位水箱方案的可靠性會(huì)降低，因此，改造工程應(yīng)綜合以上情況，一般不推薦采用設(shè)置高位水箱方案。

為了保證系統(tǒng)的可靠性，將除霧器沖洗水泵改造，連接至保安電源，然后利用除霧器沖洗水泵向事故噴淋系統(tǒng)供水，該方案也是可行的，也能滿足系統(tǒng)的要求。由于環(huán)保要求的提高，脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，原有平板式除霧器(或兩級屋脊式除霧器)要改造成兩層或三層屋脊式除霧器，或再在凈煙道加裝煙道式除霧器，滿足脫硫出口液滴濃度低于50mg/Nm3甚至20mg/Nm3的要求，除霧器沖洗水的用量較原設(shè)計(jì)會(huì)大大增加，需要重新復(fù)核現(xiàn)有除霧器沖洗水泵的出力。出于降低投資的需要，一般電廠都想利用泵原有的裕量而不再更換除霧器沖洗水泵。如果該泵不更換，不建議采用除霧器沖洗水泵向事故噴淋系統(tǒng)供水方案。如果更換該泵，在該泵訂貨時(shí)應(yīng)一并考慮事故噴淋水量及壓力等參數(shù)。

電廠消防水的水源一般最為穩(wěn)定，且壓力和水量要求均能滿足事故噴淋系統(tǒng)的需要。而脫硫系統(tǒng)工藝水則需要進(jìn)行核算，工藝水水泵的壓力一般可滿足噴淋系統(tǒng)的需要，流量經(jīng)核算后，如果利用原有泵選型的裕量，也能滿足系統(tǒng)設(shè)置的要求。

出于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要，脫硫系統(tǒng)改造時(shí)一般建議采用工藝水和消防水兩路水源向事故噴淋系統(tǒng)供水。

增加事故噴淋系統(tǒng)后，為防止煙道腐蝕，應(yīng)將噴嘴前一定距離到吸收塔入口的原煙道內(nèi)部進(jìn)行防腐。

4 噴淋系統(tǒng)設(shè)置要求

事故噴淋系統(tǒng)一般包括噴淋系統(tǒng)管道、啟動(dòng)閥門、噴嘴等。工藝水和消防水兩路水源向事故噴淋系統(tǒng)供水，兩路水源不同時(shí)開啟，但能實(shí)現(xiàn)相互自動(dòng)切換。為防止噴嘴長時(shí)間不運(yùn)行造成堵塞，現(xiàn)場應(yīng)引一路壓縮空氣作為氣源，對噴嘴進(jìn)行定期吹掃及干燥。出于防腐蝕的需要，事故噴淋管道及閥門均應(yīng)采用316L不銹鋼材質(zhì)。

在事故噴淋水管上裝設(shè)氣動(dòng)球閥;事故噴淋水管垂直接入原煙道后，水平分若干支路連接向下橫向布置的噴嘴。噴嘴的噴水范圍覆蓋整個(gè)原煙道截面，建議采用120°的噴射角度。噴嘴和煙道內(nèi)部的管道材質(zhì)均能耐腐蝕，水霧粒徑應(yīng)不大于2～3mm。

5 事故減溫噴淋布置

噴嘴應(yīng)布置區(qū)域的脫硫原煙氣流場應(yīng)穩(wěn)定，此時(shí)，噴嘴噴出的水霧采用使煙道截面內(nèi)的原煙氣均勻的降溫。由于冷卻需要時(shí)間的需要，噴嘴的通常安裝在吸收塔入口1.5～3m距離的位置，保證煙氣在進(jìn)入吸收塔前冷卻到80℃左右，保護(hù)吸收塔塔內(nèi)的防腐材料及塔內(nèi)件。

［1］齊玄.淺談燃煤機(jī)組脫硫系統(tǒng)取消GGH后應(yīng)該注意的問題［J］。山東工業(yè)技術(shù)。2015(09):71～72.