脫硫的設(shè)計主要包括煙風(fēng)系統(tǒng)、石灰石漿液系統(tǒng)、石膏漿液系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)等。為提高脫硫的安全可靠性, 建議這些系統(tǒng)設(shè)計時可從如下考慮:

1 煙風(fēng)系統(tǒng)

(1) 保證各段煙氣流速及其變化的均勻性, 鋼煙道設(shè)計流速約小于15 m/s, 要有足夠的厚度和強度(特別是對要進(jìn)行防腐處理的煙道) , 并盡可能減少降溫, 以免酸性冷凝水腐蝕原煙氣煙道。輸送凈煙氣的FRP 煙道設(shè)計流速一般不大于18 m/s, 速度太快容易沖刷煙道內(nèi)壁的糊接口部位和導(dǎo)流板等, 速度過低容易在煙道內(nèi)沉積煙塵和石膏。

(2) 阻力分配盡量均勻, 盡量減少紊流。在有彎頭的地方盡量增設(shè)導(dǎo)流板, 如增壓風(fēng)機出口90°彎頭、FRP 煙道90°彎頭和三通部分, 以降低煙氣的紊流, 除合理分配煙氣阻力外, 還能減少沖刷和沉積,減少增壓風(fēng)機或其他設(shè)備、FRP 煙道的振動。

(3) 有防止煙氣異常的措施。在煙氣溫度偏高、除塵器異常造成FGD 吸收塔入口煙塵濃度超過允許極限的情況( 如煙塵濃度超過180 mg/m3, 最高可到250 mg/m3) 下, 采取諸如增設(shè)事故冷卻水的措施,可提高系統(tǒng)的安全性。

華能北京熱電廠在設(shè)計時, 考慮當(dāng)原煙氣溫度超過140 ℃、凈煙氣溫度大于60 ℃或3 臺漿液循環(huán)泵全跳時( 根據(jù)不同的鍋爐燃煤情況, 各電廠可能有所不同) , 必須進(jìn)行噴水減溫( 包括啟動除霧器上層沖洗水門) , 減溫的幅度根據(jù)吸收塔的耐溫情況有所不同, 但減溫水的噴嘴一定要選擇高等級合金材料。

(4) FRP 煙道必須設(shè)置足夠大的疏水管道。為防止煙氣遇冷凝結(jié), 在FGD 前后設(shè)置有疏水系統(tǒng), 但FGD 前的降溫冷凝幅度很小, 煙氣溫度仍然高于100 ℃, 幾乎沒有凝結(jié)水, 也可以不設(shè)疏水。煙氣溫度約為50 ℃的凈煙氣, 出口膨脹節(jié)、FRP 煙道底部低點必須設(shè)置滿足異常情況( 如除霧器效果變差、沉積、堵塞造成凈煙氣帶冷凝水和石膏等雜質(zhì)、檢修沖洗時) 的冷凝水排放管道。

疏水管道設(shè)計時, 不能只滿足除霧器在正常工況下(如出口液滴含量小于75 mg/m3 或100 mg/m3)的要求, 實際在多數(shù)情況下, 平板式除霧器在FGD90%以上的大負(fù)荷情況下可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述要求, 此時疏水量可能大大增加。如果疏水管道直徑偏小, 容易造成石膏漿液存積的部位后移至FRP 煙道甚至到煙塔內(nèi), 從而更多的回滴到中央豎井平臺或煙塔收水器/步道上。

(5) 煙氣系統(tǒng)的煙氣冷卻裝置, 要強化防腐設(shè)計?？紤]到脫硫- 煙塔合一的經(jīng)濟(jì)性, 這種方式一般設(shè)有煙氣冷卻裝置, 用以回收進(jìn)入吸收塔前的煙氣熱量, 提高全廠的熱效率。

為提高煙氣余熱回收裝置的可靠性, 余熱回收裝置一般采用耐酸鋼(ND 鋼) 、PTFE 包覆碳鋼, 還可選用高等級合金鋼。對采用ND 鋼的煙氣冷卻器,特別要對換熱管的聯(lián)箱進(jìn)行防腐設(shè)計, 必要時還要對耐酸鋼支撐梁進(jìn)行防腐。對煙氣冷卻器的煙道內(nèi)壁, 采用高等級合金( 如1.452 9 合金) 材料進(jìn)行貼壁紙式的防腐, 可大大提高煙道的抗腐蝕能力。

(6) 吸收塔入口煙道, 采用合金材料。吸收塔入口煙道及支撐, 由于溫度高低、干濕交錯, 加上煙塵、石膏沉積明顯, 建議采用更高等級的合金材料( 如C276) , 以延長吸收塔入口煙道的壽命。

2 石灰石漿液系統(tǒng)

(1) 嚴(yán)格石灰石品質(zhì), 增加粒度分布范圍。無破碎系統(tǒng)的FGD 石灰石濕式球磨機系統(tǒng), 要求石灰石的粒徑上限一般小于20 mm, 但無下限。但從實際運行情況看, 由于直徑小于20 mm 的石灰石是由大塊石灰石篩選后過篩留下的, 因此其中含有很多雜物,這些雜物有的呈細(xì)粉狀, 并含有大量的石英砂, 很容易造成系統(tǒng)磨損, 同時可使石灰石倉底蓬料, 嚴(yán)重時使球磨機入口成糊狀, 堵塞球磨機入口。因此在選擇石灰石時, 不應(yīng)只局限于純度、粒度, 還要有粒度分布范圍, 以提高石灰石卸料系統(tǒng)的可靠性。

(2) 增設(shè)去除雜物裝置。石灰石卸料系統(tǒng)不一定要設(shè)除塵設(shè)備, 或電磁除鐵器, 但一定要有清除過多雜物的措施, 包括在振動給料系統(tǒng)處設(shè)木塊去除系統(tǒng)( 如果可能的話) , 在球磨機出口設(shè)置雜物清除、沖洗裝置(措施) 。在石灰石旋流器、石膏旋流器、地溝等處設(shè)置濾網(wǎng)。因為這些雜物堵塞可能造成FGD 整個系統(tǒng)癱瘓, 嚴(yán)重危脅FGD 的安全運行。

(3) 設(shè)計要方便檢修和清理作業(yè)。石灰石漿液再循環(huán)箱和漿液箱應(yīng)設(shè)置方便清理的人孔和通道( 包括照明) , 因為再循環(huán)箱很容易沉積堵塞, 而且堵塞后容易冒漿。石灰石漿液制備系統(tǒng)的地面應(yīng)考慮防腐, 箱體、設(shè)備周圍最好有地溝, 地溝應(yīng)設(shè)輕便、活動的蓋板, 且有方便清理的通道, 因為地溝的清理非常頻繁。石灰石漿液管道、球磨機入口管道等應(yīng)設(shè)有方便拆卸、檢修的平臺。漿液輸送管道設(shè)置再循環(huán)管道時, 應(yīng)每隔一定距離設(shè)置沖洗水和檢修清理平臺、爬梯。石灰石漿液管線過長時, 整個漿液輸送管道可以嘗試不設(shè)保溫, 改為室內(nèi)棧橋的形式, 因為拆卸很頻繁, 同時須設(shè)伴熱管道。

(4) 設(shè)計選擇合適的材料。石灰石漿液管道可選擇襯膠(主要是丁基橡膠) 管道, 但漿液泵出口的大小頭、接通各種表計(如密度計) 的支管最好采用耐磨合金鋼, 因為采用FRP 管道可能會在3 個月內(nèi)磨穿漏漿, 即使采用丁基橡膠, 可能使用時間也不長。測量表計的套筒應(yīng)采用合金制作, 如采用PVC 等塑料類制品, 易被沖洗水頂開泄漏, 造成測量不準(zhǔn)。

(5) 設(shè)計考慮合理的流量和坡度。石灰石漿液輸送泵及管道的流量選擇, 應(yīng)考慮測量用漿液回流造成的流量降低?；亓鞴芫€的坡度最好是順流, 無上坡。

(6) 設(shè)計考慮合理的保溫伴熱措施。測量結(jié)果表明, 未加伴熱的管線, 在室外溫度約為10 ℃, 且基本無風(fēng)情況下, 與之類似的管線, 如流量為3~4 t/h 的廢水輸送管線( 管徑為DN50) , 大約每50 m 就會降低1 ℃。因此合理的保溫伴熱設(shè)計也是提高FGD 系統(tǒng)可靠性和安全性的重要方面。對石灰石漿液管線或其他漿液管線( 包括廢水處理系統(tǒng)的管線) , 不建議纏用電伴熱帶, 如有必要, 可用暖氣伴熱, 或者直接放在以室內(nèi)布置方式的棧橋內(nèi)。

3 石膏漿液系統(tǒng)

(1) 合理的材質(zhì)選擇。與泵接出的石膏排漿管道大小頭最好不要采用鋼襯膠, 因其可能會在很短的時間( 連續(xù)運行時間小于3 個月) 內(nèi)被沖刷、腐蝕、穿孔, 可采用耐磨合金材料。石膏旋流器底流分配槽( 包括旋流器支撐) 要設(shè)計耐磨防腐層或采用防腐合金材料, 并要方便清理, 同時設(shè)計壓縮空氣攪拌系統(tǒng)。真空皮帶脫水系統(tǒng)的沖洗槽( 包括皮帶脫水機支撐) 要設(shè)計耐磨防腐層或采用防腐合金材料, 并要方便清理。

(2) 設(shè)計合理的沖洗水。每隔一定距離, 石膏排漿管線要設(shè)置沖洗水系統(tǒng), 不能只在泵進(jìn)出口沖洗。由于石膏容易沉積, 在吸收塔內(nèi)漿液濃度較小時, 石膏漿液必須循環(huán), 此時可能要啟動分段沖洗水, 沖洗石膏輸送管道。

(3) 設(shè)計必要的濾網(wǎng)。石膏旋流器頂流要設(shè)計濾網(wǎng), 以免過大、過多的雜質(zhì)進(jìn)入廢水旋流器給料箱,加速給料箱沉積, 造成攪拌器與電機聯(lián)軸器斷裂。

(4) 設(shè)計要方便檢修。石膏系統(tǒng)的底流和頂流管線, 以及管線上的閥門一定要方便拆卸檢修。在檢修場地要有方便清潔/沖洗的手段。

(5) 設(shè)計足夠的通風(fēng)。石膏漿液系統(tǒng)的房間一定要設(shè)計足夠的通風(fēng)散熱, 以便排除濕氣, 減少濕氣對電氣、熱控元件的腐蝕, 以及對土建結(jié)構(gòu)的侵蝕。

4 吸收塔系統(tǒng)

4.1 吸收塔本體的設(shè)計

吸收塔要有足夠的強度, 以防止振動。吸收塔要設(shè)計足夠的檢修人孔, 以便出現(xiàn)故障時減少搭設(shè)腳手架的時間, 縮短檢修工期。

4.2 吸收塔附屬設(shè)備的設(shè)計

(1) 吸收塔攪拌器要在1 臺或2 臺攪拌器出現(xiàn)故障時不導(dǎo)致停運FGD。吸收塔漿液泵濾網(wǎng)最好設(shè)計成耐沖刷的合金材質(zhì)。吸收塔噴淋層設(shè)計時, 最好在漿液循環(huán)管道與FRP 噴淋層母管接口處設(shè)計擋流板, 防止石膏漿液淤積在吸收塔壁漿液循環(huán)管道的開孔凹臺處。

(2) 吸收塔兩級除霧器除在上一級底部、下一級頂部和底部設(shè)置沖洗水外, 在除霧器上一級頂部至少應(yīng)設(shè)人工快速沖洗的沖洗水接口, 對無煙氣旁路系統(tǒng)的FGD, 如有必要, 還可設(shè)計在線連續(xù)沖洗裝置甚至3 層除霧器。因為除霧器頂層很可能在運行較短的時間內(nèi), 會有局部石膏沉積堵塞, 嚴(yán)重時可導(dǎo)致煙氣拱開少數(shù)除霧器, 此時凈煙氣石膏等漿液液滴含量增大若干倍, 甚至引起FRP 煙道沉積的石膏等酸性物質(zhì)重量增加。

除霧器的設(shè)計是保證FGD 系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵之一。設(shè)計良好的除霧器可保證后續(xù)FRP 煙道沉積物量很小, 系統(tǒng)阻力也不大。如果設(shè)計不良, 可能造成除霧器阻力增加很快, 凈煙氣沉積物非常多( 如在FRP 煙道內(nèi), FGD 每運行100 h, 沉積物量就可增加1 mm) , 嚴(yán)重時可導(dǎo)致FRP 煙道的沉積物量超出設(shè)計2~3 倍, 甚至引起FRP 煙道振動加劇和撓度增加, 威脅系統(tǒng)的安全可靠運行。

(3) 吸收塔的氧化空氣系統(tǒng), 每臺吸收塔的氧化風(fēng)機至少應(yīng)設(shè)計互為備用的2 臺, 氧化空氣的減溫水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計伴熱管道。

(4) 吸收塔的漿液循環(huán)系統(tǒng), 建議設(shè)計成至少在2/3 的漿液循環(huán)泵投入運行后, 即可完全滿足設(shè)計的FGD 出口SO2 排放濃度, 而排放濃度的確定, 對處于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)或城市周邊的電廠, 設(shè)計時最好考慮比現(xiàn)有排放濃度嚴(yán)格1 倍以上。在全部漿液循環(huán)泵投入運行后, 可完全滿足鍋爐在燃燒所適應(yīng)的任何煤種時排放的SO2。

(5) 吸收塔頂部的放散閥門, 應(yīng)設(shè)計采用耐溫耐腐蝕的材質(zhì), 而且最初投運時, 一般會泄漏, 另外在閥門上設(shè)計有防雨蓬, 但熱的FGD 濕煙氣容易在防雨蓬上凝結(jié), 回流到放散閥的電動執(zhí)行機構(gòu)上,因此要考慮防雨蓬的冷凝液回流腐蝕執(zhí)行結(jié)構(gòu)的
問題。

5 工藝水系統(tǒng)

工藝水的水源一定要穩(wěn)定, 最好設(shè)計2 路水源,互為備用或同時使用, 以保證系統(tǒng)的安全可靠。工藝水系統(tǒng)最好設(shè)計成雙母管制, 以便可互相切換檢修。如有必要, 可以將除霧器沖洗水和其他工藝水系統(tǒng)合并, 由于用水量的波動, 可以考慮部分工藝水泵改為變頻泵進(jìn)行穩(wěn)壓。

球磨機系統(tǒng)的工藝水, 特別是磨機的冷卻水, 要有防止各種漿液沖洗水返流回工藝水系統(tǒng)的可能,同時設(shè)置觀察窗, 如果工藝水的硬度比較高, 應(yīng)注意冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢問題。

對不同用處的工藝水, 最好設(shè)置隔離閥門, 以便各系統(tǒng)在檢修時不相互影響。

對真空皮帶機系統(tǒng)的工藝水系統(tǒng), 可考慮將濾布沖洗水和濾餅沖洗水系統(tǒng)合并成雙母管系統(tǒng), 并要考慮在與皮帶機本機沖洗水接口的軟管連接處,加裝穩(wěn)固的管卡, 且要考慮在萬一接口軟管斷開時,工藝水不會噴射到皮帶機的控制柜上。

對吸收塔攪拌器和漿液循環(huán)泵減速機、球磨機冷卻水、真空泵密封水等, 其水壓要求不一致, 應(yīng)設(shè)計各自的減壓措施。

廢水處理系統(tǒng)的工藝水, 要考慮其水質(zhì)對化學(xué)藥品( 如聚丙烯酰胺) 的影響。

如果工藝水的硬度、堿度太大或其他水質(zhì)不好,可能造成吸收塔內(nèi)漿液出現(xiàn)高達(dá)1 m 左右的泡沫,出現(xiàn)虛假液位, 此時要考慮采取解決水質(zhì)不好或加入消泡劑的措施。

送到事故冷卻水系統(tǒng)的工藝水要求穩(wěn)定、可靠,一般可選擇低壓消防水系統(tǒng), 當(dāng)遇到低壓消防水系統(tǒng)檢修時, 還可設(shè)計與工藝水補充水系統(tǒng)相連接。工藝水系統(tǒng)一定要設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理安全的伴熱系統(tǒng), 特別是對事故冷卻系統(tǒng)的伴熱, 不推薦采用電伴熱帶, 因為電伴熱帶若出現(xiàn)故障, 不容易發(fā)現(xiàn)。對這部分管道和閥門, 盡可能采取可靠的伴熱保溫措施。

6 廢水處理系統(tǒng)

廢水輸送管線要有足夠的沖洗水和排空系統(tǒng)。廢水加藥系統(tǒng)要有防人身傷害措施。氧化箱、中和箱等箱罐一定要設(shè)計方便的排泥系統(tǒng)。澄清濃縮器要設(shè)計事故排空系統(tǒng)。脫水設(shè)備及出泥要采取防雨水澆灌、防橫流的措施。

7 壓縮空氣系統(tǒng)

最好設(shè)計成獨立的壓縮空氣系統(tǒng), 特別是儀用壓縮空氣, 因為如與其他壓縮空氣系統(tǒng)相連通( 如鍋爐輸灰系統(tǒng)) , 可能出現(xiàn)飛灰返流回壓縮空氣系統(tǒng),造成儀用壓縮空氣帶入大量飛灰, 這些飛灰可能帶到諸如真空皮帶脫水機系統(tǒng)、燃?xì)獯祷蚁到y(tǒng), 影響系統(tǒng)的安全運行。壓縮空氣管道要設(shè)計疏水排放系統(tǒng),即使使用電廠的壓縮空氣, 也要有疏水管道, 以便在一旦壓縮空氣管道由于返回水源導(dǎo)致受凍堵塞時可通過烘烤排空。壓縮空氣系統(tǒng)有必要設(shè)計保溫, 特別是對北方電廠( 與電廠壓縮空氣系統(tǒng)相連接) , 因為一旦電廠壓縮空氣總系統(tǒng)的電加熱器出現(xiàn)故障而無法加熱時, 壓縮空氣管道可受凍被堵, 危及壓縮空氣用戶- 真空脫水機的安全, 進(jìn)而影響全廠FGD 的安全運行。壓縮空氣管道最好選用不銹鋼管道, 以減少鐵銹進(jìn)入壓縮空氣的另一重要用戶——煙氣在線監(jiān)測儀的反吹系統(tǒng)。

8 電控系統(tǒng)

FGD- 煙塔系統(tǒng)的供電系統(tǒng)一定要穩(wěn)定、可靠, 6kV 設(shè)備的電源來自不同的6 kV 系統(tǒng)。如增壓風(fēng)機來自各相應(yīng)機組的6 kV 系統(tǒng), 公用系統(tǒng)的6 kV 設(shè)備( 如球磨機) 應(yīng)接自互為備用的脫硫6 kV 段, 各吸收塔的6 kV 漿液循環(huán)泵來自不同的6 kV 系統(tǒng), 這樣可保證接自6 kV 系統(tǒng)的設(shè)備不會因某一上級電源跳閘而全部事故停運。但為了保證增壓風(fēng)機和漿液循環(huán)泵能同時停運, 在設(shè)計時除控制系統(tǒng)做到全部跳漿液循環(huán)泵時必須跳增壓風(fēng)機外, 在電源接線時, 也可考慮增壓風(fēng)機的電源與漿液循環(huán)泵的電源來自同一6 kV 系統(tǒng)。同時, 重要轉(zhuǎn)動機械及設(shè)備設(shè)置保安電源, 這樣可大大提高系統(tǒng)的安全可靠性。

9 其他

為了盡量減少FGD 系統(tǒng)的缺陷, 特別是I 類缺陷, 應(yīng)設(shè)計一定的設(shè)備/備品備件余量, 這些余量可以是庫房備用, 也可是在線備用, 根據(jù)實際情況確定備用類型。

對吸收塔區(qū)域/石膏區(qū)域的地坑, 為了減少互相影響( 特別是調(diào)試初期) , 建議每臺吸收塔/石膏脫水/石灰石制備區(qū)域分別設(shè)置地坑和攪拌器、集水坑泵和管道。

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