大型燃煤火電機(jī)組取消脫硫旁路煙道的應(yīng)對(duì)措施
摘要:介紹了大型燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中取消脫硫煙氣旁路煙道所采取的針對(duì)性措施,為大型燃煤火電機(jī)組無旁路設(shè)計(jì)提供借鑒。
關(guān)鍵詞:煙氣脫硫,無旁路,措施
1 取消旁路煙道的意義
隨著國家環(huán)保要求的進(jìn)一步提高以及環(huán)保政策的日益嚴(yán)格,國家環(huán)保機(jī)構(gòu)已要求火電企業(yè)在建設(shè)煙氣凈化裝置時(shí)盡量不設(shè)旁路煙道,并對(duì)取消煙氣旁路的項(xiàng)目優(yōu)先審批。在國家發(fā)展改革委和國家環(huán)保總局頒布的《燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法(試行) 》中明文規(guī)定,新(擴(kuò))建燃煤機(jī)組建設(shè)脫硫設(shè)施時(shí)鼓勵(lì)不設(shè)置煙氣旁路通道;并且規(guī)定:已安裝脫硫設(shè)施的燃煤電廠脫硫設(shè)施不運(yùn)行或投運(yùn)率較低的,必須相應(yīng)扣減脫硫電價(jià),防止發(fā)電企業(yè)故意閑置脫硫設(shè)施。因此,取消旁路煙道,有助于火電企業(yè)建設(shè)工程的順利報(bào)批,以盡早開工建設(shè),早日取得發(fā)電效益。
國家環(huán)境保護(hù)總局《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范石灰石/石灰—石膏法》(HJ /T179 - 2005 )第 5. 3. 2. 5條款為:新建發(fā)電機(jī)組建設(shè)脫硫設(shè)施或已運(yùn)行機(jī)組增設(shè)脫硫設(shè)施,不宜設(shè)置旁路煙道。如確需設(shè)置的,應(yīng)保證脫硫裝置進(jìn)、出口和旁路擋板門具有良好的操作和密封性能。
隨著國家環(huán)保法令的不斷嚴(yán)格,雖然現(xiàn)在還未明令禁止脫硫系統(tǒng)設(shè)置旁路煙道,但是取消旁路,是環(huán)保要求的趨勢(shì)所在。
2 取消旁路的技術(shù)可行性和安全性
近年來,隨著脫硫技術(shù)的逐漸發(fā)展,脫硫裝置的可利用率不斷提高,目前已完全達(dá)到了不低于主機(jī)的可靠率。在這樣的背景下,脫硫裝置取消旁路煙道是完全可行的。
目前,濕法煙氣脫硫工藝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)在國內(nèi)已比較成熟、可靠,現(xiàn)階段影響脫硫系統(tǒng)可靠性、容易造成FGD裝置停機(jī)的主要原因是脫硫設(shè)備的故障率。不過,對(duì)關(guān)鍵設(shè)備或儀表采用冗余設(shè)計(jì),已能有效提高FGD裝置的可靠率。在濕法脫硫系統(tǒng)中,氧化風(fēng)機(jī)、石膏漿液排出泵、石灰石輸送泵、除霧器沖洗水泵、工藝水泵、擋板門密封風(fēng)機(jī)等重要設(shè)備都是采用一用一備方式配置。對(duì)核心設(shè)備吸收塔漿液循環(huán)泵,考慮到幾臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)發(fā)生故障的可能性非常小,可不設(shè)置備用泵,但應(yīng)設(shè)置1 套泵的備用葉輪,并保證葉輪的使用壽命不低于10年。此外,對(duì)重要的起調(diào)節(jié)保護(hù)作用的測量儀表,均考慮冗余配置;用于自動(dòng)控制、保護(hù)、連鎖的信號(hào)均是冗余的,對(duì)個(gè)別特別重要的信號(hào)三重冗余。
3 取消旁路的設(shè)計(jì)方案
3. 1 防止高溫?zé)煔馄茐?/strong>
引風(fēng)機(jī)出口煙氣溫度一般為120 ℃,當(dāng)煙溫過高時(shí),會(huì)損壞吸收塔設(shè)備,如噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料等。因此,若不設(shè)置旁路煙道,就必須嚴(yán)格控制脫硫系統(tǒng)入口煙溫。一般可以采取如下措施來防止高溫?zé)煔鈱?duì)吸收塔的破壞:
(1)密切監(jiān)視空預(yù)器的運(yùn)行情況。正常情況下,經(jīng)空預(yù)器降溫的尾部煙氣不會(huì)超溫,當(dāng)煙溫異常升高時(shí),極有可能是空預(yù)器故障停轉(zhuǎn)。
(2)設(shè)置事故噴淋降溫系統(tǒng)？疹A(yù)器停轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致煙溫急劇升高,即使鍋爐緊急MFT,仍然會(huì)有部分高溫?zé)煔膺M(jìn)入脫硫系統(tǒng)。為了避免高溫?zé)煔鈸p壞吸收塔,需要設(shè)置事故噴淋降溫系統(tǒng)。具體做法是在吸收塔頂部布置一個(gè)事故噴淋水罐,并且適當(dāng)延長吸收塔的入口煙道,以便于布置事故噴淋噴嘴,且事故噴淋水有足夠的蒸發(fā)、降溫時(shí)間。當(dāng)吸收塔入口煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)檢測到煙氣超溫時(shí), 設(shè)置在水罐底部的閥門自動(dòng)打開,降溫水自流通過管道、噴嘴進(jìn)入煙氣,迅速被煙氣加熱蒸發(fā),使得煙溫降低。
(3)采用耐高溫型塔內(nèi)件。若在吸收塔的漿池部分采用襯膠,漿池以上采用耐高溫玻璃鱗片,即可保證吸收塔在150 ℃下正常運(yùn)行,并可耐180 ℃高溫至少30min;吸收塔入口煙道采用碳鋼襯C276合金材料;噴淋管采用耐高溫型FRP,可耐180 ℃高溫至少30min;噴嘴材質(zhì)用不懼高溫的SiC;除霧器材質(zhì)為耐高溫阻燃型PP,可保證在短時(shí)間事故煙溫情況下不損壞。
3. 2 防止高煙塵對(duì)吸收塔的影響
由于煙塵中含有微量的氟化鋁,當(dāng)其進(jìn)入漿液后,會(huì)迅速溶解并覆蓋在漿液微粒的表面,阻止?jié){液與煙氣中酸性氣體的接觸,從而使得脫硫效率急劇下降,漿液pH值也持續(xù)降低。此時(shí),即使大量補(bǔ)充石灰石漿液也無濟(jì)于事,只能將吸收塔解列,拋棄漿池中的漿液,引入新鮮的石灰石漿液。因此,要密切監(jiān)視除塵器的運(yùn)行情況,脫硫系統(tǒng)入口煙塵質(zhì)量濃度不宜高于200mg/m3 (本文煙氣量均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值) 。同時(shí),不能過高估計(jì)脫硫系統(tǒng)的洗塵效果,不宜把脫硫系統(tǒng)作為除塵設(shè)備之用,即使當(dāng)除塵器一個(gè)電場事故解列時(shí),除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度仍應(yīng)低于200mg/m3。
現(xiàn)在的鍋爐點(diǎn)火主要采用等離子和油槍兩種方式。若采用等離子點(diǎn)火,在鍋爐啟動(dòng)時(shí),除塵器可以同步投運(yùn),有效去除煙氣中的煙塵。若采用油槍點(diǎn)火,則不能選擇灰分過高的燃料。
3. 3 提高關(guān)鍵設(shè)備的可靠性
脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備包括:吸收塔循環(huán)泵、吸收塔攪拌器、氧化風(fēng)機(jī)等,它們安全運(yùn)行與否直接關(guān)系到整個(gè)脫硫系統(tǒng)乃至機(jī)組的安全性和可靠性。
3. 3. 1 吸收塔循環(huán)泵
吸收塔循環(huán)泵作為脫硫系統(tǒng)最為重要的設(shè)備, 不僅關(guān)系到脫硫效果,而且直接關(guān)系到吸收塔的安全。一般大型燃煤火電機(jī)組的脫硫系統(tǒng)視入口SO2 濃度及其脫除效率可配置4～5臺(tái)循環(huán)泵,并備用1 套葉輪。循環(huán)泵應(yīng)分接于不同的供電段,以避免因某段6 kV 供電故障導(dǎo)致吸收塔循環(huán)泵全部停運(yùn)。設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮只有2臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行時(shí),脫硫系統(tǒng)仍能維持正常運(yùn)行而不會(huì)造成系統(tǒng)損壞。
3. 3. 2 吸收塔攪拌器
吸收塔漿池一般設(shè)4臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器,攪拌器的功能一是防止?jié){液沉淀,二是促使氧化空氣分布均勻。吸收塔攪拌器應(yīng)采用可靠性高的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,攪拌器電機(jī)全部接入保安電源,并采用“ n - 1 ” 的設(shè)計(jì)原則,即使有1臺(tái)攪拌器發(fā)生故障停運(yùn),剩余 3臺(tái)攪拌器也足以保證吸收塔的攪拌效果。
4 結(jié)論與建議
脫硫系統(tǒng)取消旁路煙道是一種非常成熟和完善的方案,雖然在國內(nèi)的業(yè)績不多,但在國外已得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前脫硫系統(tǒng)的可靠性已與主機(jī)的可靠性相當(dāng),只要在脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮無旁路的特殊性,進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì),采用無旁路脫硫系統(tǒng)并不會(huì)降低整個(gè)電廠的運(yùn)行可靠性。
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