1、<p>　　電站濕法脫硫系統(tǒng)優(yōu)化探討</p><p>　　摘要：隨著國(guó)家新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，對(duì)電站脫硫系統(tǒng)的脫硫性能及裝置可靠性的要求也進(jìn)一步提高。為此，針對(duì)影響脫硫系統(tǒng)效率和可靠性的幾個(gè)關(guān)鍵問題，如事故噴淋冷卻、煙囪凝結(jié)水處置、脫硫塔系統(tǒng)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、煙道與煙囪的一體化連接以及公用系統(tǒng)配置等，進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，并在總結(jié)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了一系列改進(jìn)措施，力求在保證高脫硫效率的同時(shí)，使

2、系統(tǒng)具有較高的可靠性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電站；濕法脫硫；系統(tǒng)優(yōu)化 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　影響濕法脫硫系統(tǒng)效率及可靠性的因素有很多，本文主要對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)中影響可靠性的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行總結(jié)、論述和分析，以

3、期對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安全提供一些行之有效的技術(shù)和方法。 </p><p>　　一、事故噴淋冷卻技術(shù)優(yōu)化 </p><p>　　脫硫吸收塔多采用橡膠內(nèi)襯、玻璃鋼、聚丙烯等有機(jī)材料，當(dāng)發(fā)生煙氣超溫、廠用電全?；驖{液循環(huán)泵失電等故障，極易發(fā)生損壞，以致影響機(jī)組運(yùn)行。因此，在脫硫系統(tǒng)中通常都需要設(shè)置事故噴淋系統(tǒng)，以有效保護(hù)吸收塔內(nèi)部件和防腐涂層。在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)煙氣超溫事故的情況主要包

4、括以下兩種。 </p><p>　　1、在鍋爐空氣預(yù)熱器故障 </p><p>　　在鍋爐空氣預(yù)熱器故障狀態(tài)下，排煙溫度將達(dá)到360攝氏度左右，由于此時(shí)吸收塔漿液循環(huán)泵維持運(yùn)行，塔內(nèi)有足夠冷卻漿液，只要入口煙溫降至180攝氏度即可滿足安全要求，所以事故冷卻水量按照煙氣溫度由360攝氏度冷卻至吸收塔入口的180攝氏度考慮。 </p><p>　　在廠用電全?；蛘呙摿蛳?/p>

5、統(tǒng)漿液循環(huán)泵失電的情況下 </p><p>　　吸收塔內(nèi)已無漿液對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，此時(shí)，正常的煙氣溫度為120攝氏度左右，而吸收塔塔內(nèi)防腐內(nèi)襯耐溫一般是80-90攝氏度，除霧器耐溫一般是80攝氏度，冷卻水系統(tǒng)所需水量按煙氣極限煙溫180攝氏度冷卻至80攝氏度考慮。 </p><p>　　如考慮滿足上述兩種情況同時(shí)發(fā)生的冷卻要求，即故障煙氣從360攝氏度冷卻至80攝氏度，對(duì)冷卻水量的需求將大大

6、增加，以600MW級(jí)機(jī)組為例，單臺(tái)機(jī)組的冷卻水量計(jì)算值將超過600t/h，而這不論對(duì)于設(shè)計(jì)還是對(duì)于運(yùn)行而言都是不現(xiàn)實(shí)的。鑒于這種事故出現(xiàn)的幾率極低，事故噴淋冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力按空預(yù)器故障狀態(tài)下排煙溫度由360攝氏度降至180攝氏度考慮更為合適。需要說明的是，為確保故障工況吸收塔入口的安全，目前大多新建機(jī)組都采用了吸收塔入口段貼襯2mmC276合金的防腐措施，該措施兼有良好的耐高溫性能。建議未采用該措施的吸收塔予以采用。通常事故噴淋系統(tǒng)的

7、配置主要分事故水箱供水和壓力供水兩種，前者需在吸收塔入口煙道上部或出口煙道上部安裝高位水箱，脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，水箱內(nèi)的水借助高差流入布置于煙道內(nèi)的冷卻噴淋系統(tǒng)。 </p><p>　　二、煙囪凝結(jié)水及其優(yōu)化 </p><p>　　1、煙囪內(nèi)壁凝結(jié)水的產(chǎn)生及特點(diǎn) </p><p>　　濕法脫硫系統(tǒng)取消旁路后，為提高系統(tǒng)的投運(yùn)率，基本不再設(shè)置故障率相對(duì)較高的煙氣換熱器，因

8、此吸收塔出口處40-50攝氏度的飽和濕煙氣攜帶大量的水蒸氣將直接通過煙囪排放。雖然通常會(huì)在吸收塔頂部設(shè)置2級(jí)除霧器，攔截粒徑大于20μm的液滴，但仍有大量液滴會(huì)被煙氣攜帶進(jìn)入煙囪。而濕法脫硫工藝對(duì)煙氣中SO3的去除率約為20%-30%，因此凈煙氣中的SO3形成了飽和硫酸蒸汽，其在煙氣溫度下降時(shí)極易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)露，形成腐蝕性很強(qiáng)的稀硫酸液。根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果并結(jié)合已投產(chǎn)北方地區(qū)電廠的濕煙囪運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，1臺(tái)600、MW機(jī)組鍋爐經(jīng)濕煙囪排放的凝

9、結(jié)水量通?？梢赃_(dá)到5-10t/h。 </p><p>　　濕煙囪內(nèi)形成的酸液pH值低，主要成分為稀硫酸，并含有鹽酸、氫氟酸及少量鹽類，酸液的溫度為40-80攝氏度，對(duì)鋼材的腐蝕性極強(qiáng)，腐蝕速度比常溫時(shí)高出3-8倍，且酸蒸汽滲透性較強(qiáng)。因此，對(duì)于濕煙囪而言，除了要在內(nèi)壁加強(qiáng)有效防腐外，及時(shí)排出酸液并對(duì)酸液進(jìn)行處理更為重要。 </p><p>　　2、煙囪內(nèi)壁凝結(jié)水的排出方式 </p&g

10、t;<p>　　設(shè)計(jì)煙囪時(shí)，要使煙囪內(nèi)壁流下的凝結(jié)水不在煙囪底部積存，并且凝結(jié)水能夠向水平煙道方向流出。與煙囪鋼內(nèi)筒相接的水平煙道防腐等級(jí)要與煙囪鋼內(nèi)筒一致，最好采用復(fù)合鈦板或貼襯進(jìn)口玻璃磚，且內(nèi)筒連接處不設(shè)膨脹節(jié)，確保煙囪鋼內(nèi)筒與內(nèi)部水平煙道成為一個(gè)整體，以完全避免酸液在筒身內(nèi)的泄漏。 </p><p>　　非金屬煙道膨脹節(jié)位置通常設(shè)置在筒身外500mm處，并通過法蘭與內(nèi)襯玻璃鱗片的鋼煙道相連，膨

11、脹節(jié)和煙囪外筒筒身之間凈煙道底部設(shè)集液槽，用于收集酸液，膨脹節(jié)底部設(shè)排水口。煙道集液槽的槽底要貼襯合金，并設(shè)計(jì)成一定的坡度，坡向排液管，排液管采用玻璃鋼或碳鋼襯橡膠管道。 </p><p>　　三、吸收塔系統(tǒng)優(yōu)化 </p><p>　　1、脫硫塔入口形式優(yōu)化 </p><p>　　由于受到場(chǎng)地和其他條件的限制，目前運(yùn)行的火電機(jī)組脫硫系統(tǒng)中大部分吸收塔采用了單入口，僅

12、少數(shù)采用雙入口。對(duì)于大型吸收塔，雙側(cè)進(jìn)氣更有利于塔內(nèi)氣液的均勻混合。 </p><p>　　入口上升區(qū)域的流場(chǎng)則存在明顯的區(qū)別，單入口塔中，隨著煙氣進(jìn)入塔內(nèi)后流通面積突然擴(kuò)展，在入口和液面之間形成一較大回流區(qū)域，易造成漿液在入口的堆積。而雙入口塔中，兩側(cè)進(jìn)入塔內(nèi)的煙氣對(duì)撞并向上下和左右兩側(cè)流動(dòng)，在入口左右兩側(cè)形成四個(gè)小尺度渦流，入口側(cè)壁面僅有較少高速和回流區(qū)域。顯然，雙側(cè)進(jìn)氣方式與傳統(tǒng)單入口相比，可以使入塔煙氣更

13、早形成均勻流場(chǎng)，有利于促進(jìn)塔內(nèi)SO2的吸收反應(yīng)。 </p><p>　　雙側(cè)進(jìn)氣不僅在流場(chǎng)上有以上優(yōu)勢(shì)，對(duì)于脫硫旁路取消后的大型機(jī)組而言，在布置上也是可取的，尤其適用于引風(fēng)機(jī)橫向布置的情況，此時(shí)吸收塔可置于兩風(fēng)機(jī)之間，中心與鍋爐中心線對(duì)齊，爐后占地可大為縮小，且兩側(cè)進(jìn)氣條件基本對(duì)稱。 </p><p>　　2、提高吸收塔吸收效率的措施 </p><p>　　壁流逃逸

14、是導(dǎo)致脫硫塔內(nèi)氣體分布不均勻和脫硫效率下降的主要因素，目前脫硫系統(tǒng)優(yōu)化均將改善漿液與煙氣接觸和減小脫硫塔內(nèi)壁流逃逸作為提高脫硫效率的主要措施。 </p><p>　　為避免出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，確保噴淋塔運(yùn)行的安全性和可靠性，在不增加額外設(shè)施或構(gòu)件的情況下，通過流場(chǎng)優(yōu)化保證塔內(nèi)流場(chǎng)的均勻分布，以達(dá)到最優(yōu)脫硫效果，不失為一個(gè)很好的選擇。目前主要采用計(jì)算機(jī)流體模擬技術(shù)對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模擬，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合物模實(shí)驗(yàn)對(duì)塔內(nèi)噴淋層、除霧

15、器和吸收塔進(jìn)出口結(jié)構(gòu)等具有整流效果的內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。塔內(nèi)噴淋層、噴嘴的合理選擇和布置對(duì)煙氣均勻分布起著非常重要的作用，為保證塔內(nèi)氣體分布均勻，必須保證塔內(nèi)不同高度處截面上阻力均勻，而均勻布置的噴嘴通常無法達(dá)到這種效果。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)的CFD模擬情況，選用獨(dú)特的噴嘴布置形式，即對(duì)塔內(nèi)不同區(qū)域設(shè)計(jì)不同的噴嘴形式、不同的噴射角度、不同的安裝密度和噴淋密度,以保證其能對(duì)整個(gè)塔體有效橫截面進(jìn)行充分合理的覆蓋，在減少對(duì)塔壁

16、造成沖刷的前提下，避免煙氣從塔壁逃逸。若在塔壁區(qū)域設(shè)置小角度的實(shí)心錐噴嘴，在塔中心區(qū)域布置雙向偏心噴嘴或同向雙偏心空心錐噴嘴，則可增加塔壁區(qū)域煙氣阻力，因而可有效防止煙氣從塔壁區(qū)域逃逸。 </p><p>　　此外，改變脫硫塔的出口結(jié)構(gòu)也可以起到優(yōu)化塔內(nèi)流場(chǎng)的作用，傳統(tǒng)側(cè)出形式的出口會(huì)導(dǎo)致部分煙氣在塔出口側(cè)壁流速偏高，影響塔內(nèi)氣體均布，所以宜采用塔頂中心排煙，這樣對(duì)形成塔內(nèi)均勻流場(chǎng)能夠起到積極的作用。 </

17、p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　電站脫硫系統(tǒng)取消旁路后，脫硫系統(tǒng)的可靠性將直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。采用本文給出的技術(shù)和方法有助于提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率及運(yùn)行可靠性。特別需要指出的是，除設(shè)計(jì)優(yōu)化外，脫硫系統(tǒng)的性能和可靠性還取決于運(yùn)行管理水平，只有對(duì)水質(zhì)、石灰石品質(zhì)等進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制，維持運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)如pH值、鈣離子濃度、氯離子濃度、漿液密

18、度、液位等的穩(wěn)定，才能確保整個(gè)脫硫裝置長(zhǎng)期安全運(yùn)行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]曾庭華,楊華,馬斌,王力.《濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化》.中國(guó)電力出版社,2010年1月. </p><p>　　[2]劉忠，王春波，紀(jì)立國(guó)等.《電廠燃煤鍋爐石灰水濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制》.中國(guó)電力出版社,2