沈海濤

(浙江天地環(huán)保工程有限公司，浙江杭州 310013)

1 概述

近年來，隨著環(huán)保監(jiān)管力度的逐步加大，火電廠SO2排放標準不斷提高，2010年國家環(huán)境保護部發(fā)布文件明確要求對已上脫硫裝置并設(shè)有旁路的實施“鉛封”，正常運行時禁止從旁路排放原煙氣，同時要求新建機組不得設(shè)置旁路［1］。無旁路脫硫系統(tǒng)設(shè)計原則:脫硫裝置可用率應(yīng)與主體設(shè)備保持一致，建議由95%提高至98%以上;結(jié)合我國火電廠實際運行情況，充分考慮電廠煤源變化趨勢，合理確定設(shè)計煤種和校核煤種，在設(shè)計工況下的煙氣量宜考慮5% ～10%的裕量;連續(xù)運轉(zhuǎn)設(shè)備均應(yīng)考慮備用，避免因某一運轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)停運或降負荷;有條件的情況還應(yīng)論證將來所使用脫硫劑的變化，如礦源選擇、化學(xué)成分、研磨特性等。

2 無旁路脫硫系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 工藝設(shè)計

(1)增壓風(fēng)機與引風(fēng)機合并。當鍋爐引風(fēng)機的壓頭足夠大，通過引風(fēng)機能克服脫硫煙氣系統(tǒng)的阻力時，采用“脫硝+引風(fēng)+脫硫”三合一的聯(lián)合風(fēng)機，并納入主機控制系統(tǒng)。這樣減少了設(shè)備數(shù)量，降低了投資費用;減少了煙道長度和彎頭數(shù)量，降低了煙道阻力，節(jié)省廠用電及運行維護費用;簡化了工藝和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性增加［2］。

(2)不設(shè)GGH。國內(nèi)這幾年無GGH的煙氣脫硫項目逐漸增多，不設(shè)GGH可節(jié)省煙氣系統(tǒng)的初投資;減少阻力，降低電耗;節(jié)省了GGH的吹掃蒸汽;煙氣系統(tǒng)的脫硫故障率大大降低;設(shè)備維護工作量減小，無需考慮設(shè)備大修期間更換換熱元件。

脫硫裝置不設(shè)GGH引起的問題，如排煙溫度低，對凈煙道和煙囪的腐蝕性增大，煙氣抬升高度較小，濕煙羽易發(fā)生水汽凝結(jié)，煙囪下風(fēng)向的一定范圍內(nèi)形成降雨等問題［3］，可以通過完善煙囪和煙道的防腐及排水措施，提高引風(fēng)機(或增壓風(fēng)機)的壓頭，降低吸收塔內(nèi)的煙氣流速，提高吸收塔除霧器的除霧效果等措施來解決。對于無旁路的脫硫裝置，建議不設(shè)置煙氣換熱器(GGH)。

(3)增加煙氣事故噴淋系統(tǒng)。為了保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，要求進入吸收塔的煙氣必需滿足溫度條件，以免損壞吸收塔內(nèi)部的防腐、噴淋層管道、除霧器等，故在吸收塔入口設(shè)置的事故噴淋系統(tǒng)，事故噴淋系統(tǒng)水源應(yīng)可靠，至少有兩個獨立的水源，條件允許時可以采用消防水，系統(tǒng)操作電源應(yīng)由保安負荷供電。另外，為防止噴嘴堵塞，可以采取定期吹掃的方式。

(4)優(yōu)化吸收塔系統(tǒng)。吸收塔應(yīng)采用低流速的噴淋塔，煙氣流速不宜大于4m/s。吸收塔循環(huán)泵、噴淋層和攪拌器，應(yīng)采用成熟可靠的產(chǎn)品，可以考慮增加運行備用或倉庫備用。除霧器采用兩級屋頂式除霧器。替代早期脫硫工程中的兩級平板式除霧器，捕集霧滴顆粒的能力強;在第一級除霧器之前增加一層管式除霧器，可以阻擋大液滴和石膏霧滴進入下一級除霧器;第二級除霧器后設(shè)置手動沖洗層可防止石膏霧滴碰撞吸收塔頂部回落后堵塞除霧器［4］。確保除霧器后方霧滴含量小于40mg/m3，有效改善下游設(shè)備腐蝕和煙囪出口的“石膏雨”現(xiàn)象。

(5)選擇合理的防腐方案。取消旁路后，脫硫系統(tǒng)對于防腐方案和防腐材料的選擇也至關(guān)重要。吸收塔的防腐內(nèi)襯材料應(yīng)采用性能良好的丁基橡膠或者玻璃鱗片;吸收塔漿池底部及塔壁0～3m的攪拌區(qū)域、塔內(nèi)噴淋區(qū)域的塔壁板、塔內(nèi)件的支撐鋼梁應(yīng)加強防腐保護，采用雙層橡膠或耐磨鱗片。長期處于干濕界面的吸收塔煙氣入口段應(yīng)貼襯2mmC276合金。煙氣事故噴淋區(qū)域內(nèi)的煙道應(yīng)貼襯2mm316L不銹鋼，抵抗噴淋時溫度劇變造成的防腐材料龜裂。

2.2 控制設(shè)計

(1)主控制系統(tǒng)。對于無脫硫旁路系統(tǒng)的電廠，脫硫控制系統(tǒng)應(yīng)與主機控制系統(tǒng)一體化，作為主機控制系統(tǒng)的一個或多個獨立節(jié)點，并統(tǒng)一進行集中監(jiān)控，其軟硬件配置水平要與主機控制系統(tǒng)一致。

(2)熱控電源。熱控電源均采用雙路供電，其中一路宜為保安負荷，并有雙電源切換裝置。供電的安全性和可靠性要與主機保持一致。脫硫控制系統(tǒng)的電源與主機控制系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。

(3)測量儀表。測量儀表應(yīng)選用質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，關(guān)系到重要調(diào)節(jié)品質(zhì)和保護作用的儀表應(yīng)冗余配置，如原煙氣溫度、煙氣壓力、吸收塔液位、吸收塔漿液pH計、除霧器壓差、吸收塔循環(huán)泵的軸承溫度等。另外對于煙氣分析儀表，由于其系統(tǒng)穩(wěn)定性和準確性較低的特點，建議采取冗余測量方式或多采樣探頭混合采樣分析的方法。

(4)調(diào)整脫硫DCS與主機DCS硬接線交換信號。加強脫硫與主機控制系統(tǒng)之間的信號聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)控制，以減少因脫硫系統(tǒng)故障對鍋爐的影響。此外，對于涉及到聯(lián)鎖保護的重要監(jiān)控信號仍需通過硬接線方式進行信號交換。

2.3 電氣設(shè)計

(1)高壓廠用電系統(tǒng)。增壓風(fēng)機與引風(fēng)機合并后，脫硫系統(tǒng)高壓電動機數(shù)量有所減少，應(yīng)直接從主廠房高壓配電裝置供電，以提高供電可靠性。對于每臺鍋爐設(shè)置兩段高壓廠用母線的系統(tǒng)，單元機組的并聯(lián)設(shè)備分接在兩段母線上。循環(huán)漿液泵分接在兩段母線上，如總臺數(shù)為奇數(shù)，可將備用的循環(huán)漿液泵接于任意一段母線。當任意一段母線失電時，鍋爐以50%負荷運行，吸收塔可連續(xù)運行。脫水系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、工藝水等公用系統(tǒng)的高壓負荷分接于兩臺機組的高壓廠用母線。

(2)低壓廠用電系統(tǒng)。吸收塔系統(tǒng)的單元性增強，每臺機組設(shè)置兩段低壓廠用母線，由兩臺低壓脫硫變供電，互為備用，雙套輔機分接在兩段母線上。公用負荷分接在其中兩段母線，每臺機組一段。根據(jù)負荷的布置情況決定是否設(shè)置MCC。

(3)事故安保電源系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)發(fā)生嚴重的電氣故障時，兩段母線同時失電，鍋爐MFT，殘余高溫?zé)煔膺M入吸收塔，為保證吸收塔內(nèi)設(shè)備的安全，將事故噴淋水系統(tǒng)連接到事故安保電源。

(4)不間斷電源(UPS)。脫硫系統(tǒng)UPS所需負荷較小，所需供電對象主要為控制系統(tǒng)、火災(zāi)報警等，因此，脫硫系統(tǒng)所需UPS電源由主機UPS提供，并直接供電至相應(yīng)設(shè)備。

3 結(jié)語

合理確定設(shè)計原則、系統(tǒng)的配置，減少脫硫?qū)χ鳈C的影響，無旁路的脫硫裝置的可靠性、穩(wěn)定性和安全性可以滿足主機安全運行要求的。國內(nèi)無旁路的脫硫裝置成功運行的電廠已很多，經(jīng)過一段時間的適應(yīng)和掌握后，脫硫裝置完全可以達到與主機同樣的運行維護水平，實現(xiàn)國家節(jié)能減排的目標。

［1］環(huán)境保護部.關(guān)于火電企業(yè)脫硫設(shè)施旁路煙道擋板實施鉛封的通知［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201006/t20100623_191253.htm，2010-06-17.

［2］李忠華，薛建明，王小明，等.濕法煙氣脫硫取消旁路煙道的技術(shù)可行性分析［J］.電力科技與環(huán)保，2010，26(5):37 －39.

［3］周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［4］鄭桂波，黃綺鋒.600MW機組煙氣濕法脫硫裝置吸收塔除霧器改造及效果分析［J］.水電與新能源，2012，103(4):76－78.