吳沖
(中國(guó)華電工程(集團(tuán))有限公司,北京 100035)
由于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)技術(shù)具有脫硫效率高、工藝穩(wěn)定、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),所以,國(guó)內(nèi)火電廠的煙氣脫硫大多采用此技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)運(yùn)行的FGD裝置基本上都設(shè)置在除塵器與煙囪之間。其中,煙氣系統(tǒng)包括原煙氣、凈煙氣和旁路煙氣煙道,分別裝有原煙氣擋板門(mén)、凈煙氣擋板門(mén)和旁路煙道擋板門(mén)[1]。一般一爐一塔的脫硫系統(tǒng)共設(shè)置3套擋板門(mén),以保證機(jī)組的正常運(yùn)行,如圖1所示(圖中GGH為煙氣換熱器)。
擋板門(mén)一般采用單軸雙層百葉窗形式,在每層擋板上配有密封元件。煙道擋板的密封面是不銹鋼(或合金)對(duì)不銹鋼(或合金)之間的硬密封,必然存在煙氣泄漏。FGD正常運(yùn)行時(shí),煙氣會(huì)從關(guān)閉的旁路擋板泄漏,進(jìn)而影響脫硫效率,增加了大氣污染物的排放;脫硫塔停運(yùn)進(jìn)行檢修時(shí),煙氣會(huì)向脫硫塔泄漏,無(wú)法進(jìn)塔檢修,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)還有可能損壞塔內(nèi)防腐層及其他構(gòu)件。為達(dá)到零泄漏的目的,需安設(shè)密封空氣系統(tǒng)[2]。一般情況下配1套密封空氣系統(tǒng),包括2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)和1臺(tái)電加熱器。設(shè)置電加熱器主要是為了提高密封風(fēng)的溫度,防止擋板處煙氣結(jié)露而腐蝕擋板門(mén),同時(shí)減少擋板門(mén)2層板之間的溫差變形和熱變形應(yīng)力,提高擋板門(mén)的密封性和使用壽命。下面以600MW機(jī)組為例介紹密封風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。
圖1 FGD系統(tǒng)煙氣工藝流程
該機(jī)組原煙氣擋板門(mén)尺寸為7 400 mm×9 200 mm(寬×高),凈煙氣擋板門(mén)尺寸為6 200 mm×10200 mm(寬×高),旁路擋板門(mén)尺寸為7500 mm×11200 mm(寬×高)。
所配2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)的參數(shù)為:風(fēng)量,13 269 m3/h;壓力,>6000 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率,38.4 kW;電動(dòng)機(jī)功率,45 kW;電壓等級(jí),380 V。所配電加熱器的參數(shù)為:電功率,280kW;電壓等級(jí),380V。加熱后,密封空氣溫度大于100℃。
采用電廠一次風(fēng)作為擋板門(mén)密封風(fēng)(風(fēng)量為15 532 m3/h,風(fēng)壓為10 438 Pa)的工藝流程如圖2所示。由于一次風(fēng)經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器后,溫度大約為300℃,而一般擋板門(mén)要求密封風(fēng)的溫度接近煙氣溫度即可,所以,經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器的空氣溫度過(guò)高,還需要從一次風(fēng)的冷段再引一路風(fēng)與熱風(fēng)混合,以達(dá)到需要的密封風(fēng)溫度。
引來(lái)的密封風(fēng)風(fēng)量為15532m3/h,到達(dá)擋板門(mén)時(shí)的壓力約為9000Pa,可滿足擋板門(mén)密封的要求。
密封風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量可以滿足3臺(tái)擋板門(mén)所需的風(fēng)量,當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),需要開(kāi)1臺(tái)密封風(fēng)機(jī)、1臺(tái)電加熱器,所需電功率為318.4 kW。
如果采用一次風(fēng)系統(tǒng),需要調(diào)整一次風(fēng)機(jī)的選型。
原一次風(fēng)機(jī)參數(shù)為:流量(鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量 BMCR 工況),243668 m3/h;全壓,10184 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率,755 kW;電動(dòng)機(jī)功率,1600 kW。
修改后一次風(fēng)機(jī)參數(shù)為:流量,259200 m3/h;全壓,10 438 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率,807 kW;電動(dòng)機(jī)功率,1600 kW。
因?yàn)橐淮物L(fēng)流速增加,導(dǎo)致空氣預(yù)熱器及風(fēng)道阻力增加,使得一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓增加,從而使風(fēng)機(jī)軸功率增加52 kW。
1臺(tái)600 MW機(jī)組,如果采用一次風(fēng)系統(tǒng)作為FGD擋板門(mén)的密封風(fēng),每臺(tái)機(jī)組可節(jié)約用電功率266.4 kW,2臺(tái) 600 MW 機(jī)組共節(jié)約用電功率532.8 kW。
采用一次風(fēng)系統(tǒng)作為擋板門(mén)的密封風(fēng),2臺(tái)600 MW機(jī)組節(jié)省密封風(fēng)機(jī)和電加熱器等設(shè)備購(gòu)置費(fèi)13萬(wàn)元,但需要增加從一次風(fēng)機(jī)到擋板門(mén)的管道、閥門(mén)等,共計(jì)36萬(wàn)元,比采用密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)增加投資23萬(wàn)元。
圖2 采用電廠一次風(fēng)作為擋板門(mén)密封風(fēng)的工藝流程
由于一次風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)預(yù)熱器以后的溫度約為)300℃,而一般擋板門(mén)要求密封風(fēng)的溫度接近煙氣溫度即可,如果溫度太高,同樣會(huì)引起擋板門(mén)2層板之間的溫差變形和熱變形,而且可能燒壞煙道防腐材料。所以,還需要從一次風(fēng)的冷段再引一路風(fēng)與熱風(fēng)混合,以達(dá)到所需的密封風(fēng)溫度。在進(jìn)行控制時(shí)一定要連鎖,避免密封風(fēng)溫度過(guò)高。
鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)空氣預(yù)熱器溫度較低,一次風(fēng)溫度降低,需要調(diào)整冷熱風(fēng)的配風(fēng)比例,以適應(yīng)密封風(fēng)的溫度要求。
一次風(fēng)機(jī)的全壓為10 184 Pa,通過(guò)管道到達(dá)擋板門(mén)區(qū)域的壓力約為9 000 Pa,所以,要求擋板門(mén)廠家按照此壓力進(jìn)行設(shè)計(jì),避免由于一次風(fēng)系統(tǒng)壓力過(guò)高而引起密封風(fēng)系統(tǒng)損壞。
通過(guò)以上比較可以看出,F(xiàn)GD系統(tǒng)擋板門(mén)密封風(fēng)系統(tǒng)采用一次風(fēng),可以降低能耗,經(jīng)濟(jì)效益良好,也符合國(guó)家節(jié)能減排的政策。但密封風(fēng)系統(tǒng)采用一次風(fēng)也有一定的風(fēng)險(xiǎn),必須在設(shè)計(jì)、運(yùn)行過(guò)程中采取合理的控制措施,保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
[1]肖家榮.擋板門(mén)在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護(hù),2008(6):18-20.
[2]郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.