丁后亮

（武漢凱迪電力環(huán)保有限公司，武漢 430223）

“煙塔合一”脫硫技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

丁后亮

（武漢凱迪電力環(huán)保有限公司，武漢 430223）

以山陰電廠2×300MW機(jī)組煙氣排放系統(tǒng)采用的煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”項(xiàng)目為例，分析了濕法脫硫技術(shù)運(yùn)用在煙塔合一項(xiàng)目中的特點(diǎn)及所需要注意的問題。

煙塔合一;濕法脫硫;高溫環(huán)境;保護(hù)系統(tǒng);運(yùn)行維護(hù)

1 “煙塔合一”技術(shù)簡介

采用間接空冷干式自然通風(fēng)冷卻塔技術(shù)的主要目的是節(jié)約用水，適用于缺水地區(qū)，如我國的山西、陜西等北方缺水省份。

間接空冷干式自然通風(fēng)冷卻塔（下稱間冷塔）的冷卻原理是將需要冷卻的熱水在散熱翅管內(nèi)流動(dòng)，依靠其與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。間冷塔的外形與常規(guī)雙曲線濕式冷卻塔相似，但間冷塔的下部環(huán)塔一周均布置翅片式散熱器，如山西山陰電廠項(xiàng)目的2臺300MW機(jī)組共用一座間冷塔，散熱器的高度約為28m，工作時(shí)利用間冷塔本身的抽吸作用，將間冷塔外部的大氣抽吸到間冷塔內(nèi)，利用大氣與翅片式散熱器進(jìn)行接觸傳熱，將熱水冷卻，同時(shí)將進(jìn)入間冷塔內(nèi)的空氣加熱，加熱后的空氣溫度比環(huán)境溫度高15℃～25℃。

散熱器用翅片管或螺紋管，材質(zhì)為鋼或鋁，管斷面為橢圓形或圓形。因散熱器需要大量的金屬管（鋁管或鋼管），因此造價(jià)為同容量濕式塔的4～6倍，再加上國外技術(shù)引進(jìn)及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口等費(fèi)用，間冷塔比常規(guī)濕式冷卻塔一次性投資要高出很多。

間冷塔的主要特點(diǎn)有：1）沒有水的蒸發(fā)損失，也無風(fēng)吹和排污損失，所以水量損耗??；2）水的冷卻靠接觸傳熱，冷卻極限為空氣的干球溫度，效率低，冷卻水溫較高。

間冷塔在我國還未大規(guī)模使用，目前有山西陽城二期8號機(jī)組、陜西寶雞5、6號機(jī)組2×300MW、山西山陰電廠1、2號機(jī)組2×300MW、寧夏水洞溝電廠一期2×660MW等項(xiàng)目采用了此種冷卻塔的方式，其中寶雞電廠、山陰電廠是將脫硫吸收塔放置在間冷塔中心，省略了常規(guī)的混凝土煙囪，利用間冷塔排煙。

但到目前為止，“煙塔合一”的脫硫項(xiàng)目還處于建設(shè)當(dāng)中，尚沒有實(shí)際投運(yùn)的經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合山陰電廠煙氣排放系統(tǒng)工程項(xiàng)目簡述了該項(xiàng)目與常規(guī)濕法脫硫不同的地方。

2 項(xiàng)目概況

山陰電廠2×300MW機(jī)組煙氣排放系統(tǒng)采用的是煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”設(shè)計(jì)方案，兩座吸收塔及相關(guān)設(shè)備（漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、石膏排出泵、工藝水箱及水泵等）布置在間冷塔中。脫硫后的煙氣經(jīng)布置在間冷塔內(nèi)的吸收塔頂部垂直煙道對空排放；脫硫系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，關(guān)閉吸收塔進(jìn)、出口擋板門，打開旁路煙氣擋板門，原煙氣就經(jīng)旁路煙道即也從此垂直煙道對空排放。煙氣系統(tǒng)的壓降通過脫硫裝置的增壓風(fēng)機(jī)克服。

該項(xiàng)目的間冷塔直徑為160m，高度165m；2×300MW機(jī)組共用一座間冷塔。兩臺機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)的溫度比外部環(huán)境溫度高約20℃～25℃。山陰電廠地處山西省山陰縣城西北約9km處，當(dāng)?shù)氐臉O端最高氣溫為38℃，即機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，間冷塔內(nèi)的溫度最高在58℃～63℃之間。

脫硫島采用一爐一塔布置，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，配置二級石膏脫水系統(tǒng)。公用系統(tǒng)包括吸收塔區(qū)工藝水系統(tǒng)、脫水區(qū)工藝水系統(tǒng)、石灰石濕磨制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)，廢水處理系統(tǒng)等。

其簡易流程如圖。

項(xiàng)目流程示意圖

3 項(xiàng)目特點(diǎn)

3.1 間冷塔內(nèi)環(huán)境溫度高

山陰電廠采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”設(shè)計(jì)方案，整個(gè)電廠為節(jié)約用水基本都是采用空冷的方案，以減少水耗。間冷塔采用的是GEA EGI Contracting/Engineering Co.,Ltd.公司的技術(shù)。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，間冷塔內(nèi)的氣溫較環(huán)境溫度高20℃～25℃，尤其在夏季氣溫較高時(shí)，間冷塔內(nèi)的脫硫系統(tǒng)最高將承受58℃～63℃的環(huán)境溫度，這比常規(guī)布置在大氣環(huán)境中的濕法脫硫裝置的運(yùn)行溫度要高20℃～25℃。

由于脫硫系統(tǒng)設(shè)備通常都是按照常溫設(shè)計(jì)選型，并沒有考慮最高能承受58℃～63℃的溫度。因此，在高溫環(huán)境條件下，要綜合考慮脫硫系統(tǒng)設(shè)備、儀器儀表、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全運(yùn)行，布置在間冷塔內(nèi)的脫硫系統(tǒng)設(shè)備（漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、石膏排出泵、吸收塔排水坑泵、工藝水泵、除霧器沖洗水泵、擋板門密封風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門等）本體、電機(jī)等都必須要考慮間斷高溫的環(huán)境工況，以保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而保證機(jī)組的正常運(yùn)行。

設(shè)備耐溫問題需從設(shè)備本體和電機(jī)兩個(gè)方面來考慮。

（1）氧化風(fēng)機(jī)

目前脫硫系統(tǒng)的氧化風(fēng)機(jī)普遍采用高效率容積式羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)在不大于40℃的環(huán)境溫度下可長期使用，超過40℃時(shí)，就應(yīng)采取相應(yīng)的降溫措施，以提高風(fēng)機(jī)使用壽命和降低故障率。實(shí)際運(yùn)行項(xiàng)目中，在超過40℃環(huán)境下運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)葉輪與殼體卡死的故障。

鼓風(fēng)機(jī)在額定工況下運(yùn)行時(shí)，一般要求各滾動(dòng)軸承的表面溫度不超過95℃。如整個(gè)環(huán)境溫度達(dá)到58℃～63℃，即軸承的溫升在32℃～37℃。要保持這個(gè)溫升則必須要有相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)，冷卻方式可以選擇水冷或風(fēng)冷。

（2）電動(dòng)機(jī)

電機(jī)大致可分成兩大類，一是80V以下的低壓電機(jī)，二是6kV的高壓電機(jī)。針對此兩種類型的電機(jī)，解決的方案如下：

低壓電機(jī)：1）將電機(jī)的絕緣等級由F級升到H級；2）電機(jī)功率在原有選型基礎(chǔ)上增加一級，電機(jī)潤滑油采用高溫潤滑油脂。

高壓電機(jī)：將電機(jī)由空空冷調(diào)整成空水冷，即采用水冷電機(jī)。

3.2 煙道、管道布置長

為防止周邊建筑、構(gòu)筑物對間冷塔底面周邊的進(jìn)風(fēng)流場產(chǎn)生影響，所以周邊建筑、構(gòu)筑距間冷塔布置較遠(yuǎn)。脫水綜合樓、增壓風(fēng)機(jī)與布置在間冷塔內(nèi)的吸收塔最長距離達(dá)到230m。石灰石供漿管、石膏排出泵、濾液水等管道都達(dá)到200m以上。

整個(gè)脫硫系統(tǒng)煙道用鋼量約700t，煙道長度達(dá)到450m，最大跨度達(dá)到15.5m（規(guī)程上煙道跨度規(guī)定為6～9m），在國內(nèi)濕法脫硫項(xiàng)目中此煙道也是最長、噸位最重、跨度最大的，大部分使用圓截面（直徑為φ6.2m）的煙道。

較長的漿液管道在實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)增大管道內(nèi)漿液沉積、堵塞的機(jī)率，加上本項(xiàng)目地處北方地區(qū)，間冷塔以外的管道均采用保溫、伴熱的方式，如運(yùn)行中有堵塞的情況出現(xiàn)，會(huì)增加相應(yīng)的檢修維護(hù)工作量。

3.3 增壓風(fēng)機(jī)適應(yīng)負(fù)荷變化的范圍較大

根據(jù)該工程的布置情況，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的旁路放置在吸收塔入口煙道上，只要主機(jī)投運(yùn)，不論脫硫是否運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)都需運(yùn)行，即增壓風(fēng)機(jī)充當(dāng)二級引風(fēng)機(jī)的作用。因此，在鍋爐點(diǎn)火、起動(dòng)、從低負(fù)荷逐步穩(wěn)定到BMCR工況過程中，增壓風(fēng)機(jī)都要運(yùn)行，所以增壓風(fēng)機(jī)不可避免也需要在機(jī)組低負(fù)荷的工況下運(yùn)行。這就對增壓風(fēng)機(jī)適應(yīng)工況的范圍提出了較高的要求，這也是區(qū)別于常規(guī)濕法脫硫增壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型。

常規(guī)濕法脫硫是在機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，才開始啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)及脫硫系統(tǒng)。通常脫硫工藝條件及控制邏輯上，在機(jī)組負(fù)荷低于30%～40%BMCR工況時(shí)，脫硫系統(tǒng)便退出運(yùn)行，其目的一是保護(hù)脫硫漿池中的漿液不受主機(jī)穩(wěn)燃時(shí)所帶油槍污染；二是避免增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)產(chǎn)生較大的波動(dòng)影響主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

但該項(xiàng)目要求對增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況范圍較大，因此必須適應(yīng)鍋爐的運(yùn)行工況，遠(yuǎn)離喘振點(diǎn)。

在該項(xiàng)目的風(fēng)機(jī)選型問題上，考慮到主機(jī)可能存在低負(fù)荷運(yùn)行、鍋爐點(diǎn)火等不利工況，對增壓風(fēng)機(jī)加裝了防喘振裝置（即KSE），使增壓風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可遠(yuǎn)離喘振區(qū)域，并在原有的選型基礎(chǔ)上，加大了一號風(fēng)機(jī)葉輪，從而保證了機(jī)組的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 冷卻水系統(tǒng)

由于間冷塔內(nèi)布置的漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)等的高壓電機(jī)采用了水冷，因此，整個(gè)系統(tǒng)需要約70m3/h冷卻水，最高冷卻水溫不超過33℃。如冷卻水不能采用電廠的閉式循環(huán)冷卻水，則經(jīng)設(shè)備冷卻過后的水要回到工藝水箱繼續(xù)到系統(tǒng)回用，此時(shí)存在工藝水與冷卻水量平衡的問題。因此，如采用間冷塔的設(shè)計(jì)方案，主體設(shè)計(jì)需要提前考慮高溫間冷塔內(nèi)脫硫設(shè)備的冷卻水用量。

4 結(jié)語

對于缺水地區(qū)火力發(fā)電廠用間冷塔配濕法脫硫的方案，與常規(guī)的濕法脫硫還是有所區(qū)別的，因此在設(shè)計(jì)過程、實(shí)際運(yùn)行及檢修維護(hù)時(shí)，都應(yīng)根據(jù)間冷塔內(nèi)的高溫環(huán)境、脫硫系統(tǒng)配套管道較長等具體特點(diǎn)來制定相應(yīng)的措施。

Attention Problem for Wet FGD System in Power Plant with Stack in Cooling Tower

DING Hou-liang
(Wuhan KAIDI Electric Power Environmental Protection CO., Ltd, Wuhan 430223, China)

Attention should be paid attention during the design, operation, and maintenance of wet FGD system in power plant with stack in cooling tower.

power plant with stack in cooling tower; wet FGD system; high-temperature environment; protection system;operation and maintenance

X701.3

A

1006-5377（2011）10-0049-03