電站濕法脫硫系統(tǒng)優(yōu)化探討

1、<p>　　電站濕法脫硫系統(tǒng)優(yōu)化探討</p><p>　　摘要：隨著國家新的環(huán)保標準的頒布和實施，對電站脫硫系統(tǒng)的脫硫性能及裝置可靠性的要求也進一步提高。為此，針對影響脫硫系統(tǒng)效率和可靠性的幾個關鍵問題，如事故噴淋冷卻、煙囪凝結水處置、脫硫塔系統(tǒng)優(yōu)化和結構設計、煙道與煙囪的一體化連接以及公用系統(tǒng)配置等，進行了較為詳細的分析，并在總結以往設計經驗的基礎上提出了一系列改進措施，力求在保證高脫硫效率的同時，使

2、系統(tǒng)具有較高的可靠性。 </p><p>　　關鍵詞：電站；濕法脫硫；系統(tǒng)優(yōu)化 </p><p>　　中圖分類號： TM4 文獻標識碼： 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，本文主要對濕法脫硫系統(tǒng)中影響可靠性的幾個關鍵問題進行總結、論述和分析，以

3、期對濕法脫硫系統(tǒng)的設計和安全提供一些行之有效的技術和方法。 </p><p>　　一、事故噴淋冷卻技術優(yōu)化 </p><p>　　脫硫吸收塔多采用橡膠內襯、玻璃鋼、聚丙烯等有機材料，當發(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，以致影響機組運行。因此，在脫硫系統(tǒng)中通常都需要設置事故噴淋系統(tǒng)，以有效保護吸收塔內部件和防腐涂層。在脫硫系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)煙氣超溫事故的情況主要包

4、括以下兩種。 </p><p>　　1、在鍋爐空氣預熱器故障 </p><p>　　在鍋爐空氣預熱器故障狀態(tài)下，排煙溫度將達到360攝氏度左右，由于此時吸收塔漿液循環(huán)泵維持運行，塔內有足夠冷卻漿液，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>　　吸收塔內已無漿液對煙氣進行冷卻，此時，正常的煙氣溫度為120攝氏度左右，而吸收塔塔內防腐內襯耐溫一般是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，對冷卻水量的需求將大大

6、增加，以600MW級機組為例，單臺機組的冷卻水量計算值將超過600t/h，而這不論對于設計還是對于運行而言都是不現(xiàn)實的。鑒于這種事故出現(xiàn)的幾率極低，事故噴淋冷卻系統(tǒng)的設計能力按空預器故障狀態(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)啟動時，水箱內的水借助高差流入布置于煙道內的冷卻噴淋系統(tǒng)。 </p><p>　　二、煙囪凝結水及其優(yōu)化 </p><p>　　1、煙囪內壁凝結水的產生及特點 </p><p>　　濕法脫硫系統(tǒng)取消旁路后，為提高系統(tǒng)的投運率，基本不再設置故障率相對較高的煙氣換熱器，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。雖然通常會在吸收塔頂部設置2級除霧器，攔截粒徑大于20μm的液滴，但仍有大量液滴會被煙氣攜帶進入煙囪。而濕法脫硫工藝對煙氣中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極易在煙囪的內壁結露，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。根據(jù)理論計算結果并結合已投產北方地區(qū)電廠的濕煙囪運行經驗，1臺600、MW機組鍋爐經濕煙囪排放的凝

9、結水量通?？梢赃_到5-10t/h。 </p><p>　　濕煙囪內形成的酸液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，對鋼材的腐蝕性極強，腐蝕速度比常溫時高出3-8倍，且酸蒸汽滲透性較強。因此，對于濕煙囪而言，除了要在內壁加強有效防腐外，及時排出酸液并對酸液進行處理更為重要。 </p><p>　　2、煙囪內壁凝結水的排出方式 </p&g

10、t;<p>　　設計煙囪時，要使煙囪內壁流下的凝結水不在煙囪底部積存，并且凝結水能夠向水平煙道方向流出。與煙囪鋼內筒相接的水平煙道防腐等級要與煙囪鋼內筒一致，最好采用復合鈦板或貼襯進口玻璃磚，且內筒連接處不設膨脹節(jié)，確保煙囪鋼內筒與內部水平煙道成為一個整體，以完全避免酸液在筒身內的泄漏。 </p><p>　　非金屬煙道膨脹節(jié)位置通常設置在筒身外500mm處，并通過法蘭與內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集液槽，用于收集酸液，膨脹節(jié)底部設排水口。煙道集液槽的槽底要貼襯合金，并設計成一定的坡度，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>　　由于受到場地和其他條件的限制，目前運行的火電機組脫硫系統(tǒng)中大部分吸收塔采用了單入口，僅

12、少數(shù)采用雙入口。對于大型吸收塔，雙側進氣更有利于塔內氣液的均勻混合。 </p><p>　　入口上升區(qū)域的流場則存在明顯的區(qū)別，單入口塔中，隨著煙氣進入塔內后流通面積突然擴展，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，兩側進入塔內的煙氣對撞并向上下和左右兩側流動，在入口左右兩側形成四個小尺度渦流，入口側壁面僅有較少高速和回流區(qū)域。顯然，雙側進氣方式與傳統(tǒng)單入口相比，可以使入塔煙氣更

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

14、是導致脫硫塔內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)風險，確保噴淋塔運行的安全性和可靠性，在不增加額外設施或構件的情況下，通過流場優(yōu)化保證塔內流場的均勻分布，以達到最優(yōu)脫硫效果，不失為一個很好的選擇。目前主要采用計算機流體模擬技術對塔內流場進行模擬，并在此基礎上結合物模實驗對塔內噴淋層、除霧

15、器和吸收塔進出口結構等具有整流效果的內構件進行設計優(yōu)化。塔內噴淋層、噴嘴的合理選擇和布置對煙氣均勻分布起著非常重要的作用，為保證塔內氣體分布均勻，必須保證塔內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到這種效果。因此，在設計過程中應根據(jù)塔內煙氣流場的CFD模擬情況，選用獨特的噴嘴布置形式，即對塔內不同區(qū)域設計不同的噴嘴形式、不同的噴射角度、不同的安裝密度和噴淋密度,以保證其能對整個塔體有效橫截面進行充分合理的覆蓋，在減少對塔壁

16、造成沖刷的前提下，避免煙氣從塔壁逃逸。若在塔壁區(qū)域設置小角度的實心錐噴嘴，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構也可以起到優(yōu)化塔內流場的作用，傳統(tǒng)側出形式的出口會導致部分煙氣在塔出口側壁流速偏高，影響塔內氣體均布，所以宜采用塔頂中心排煙，這樣對形成塔內均勻流場能夠起到積極的作用。 </

17、p><p><b>　　結束語 </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組的安全穩(wěn)定運行。采用本文給出的技術和方法有助于提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率及運行可靠性。特別需要指出的是，除設計優(yōu)化外，脫硫系統(tǒng)的性能和可靠性還取決于運行管理水平，只有對水質、石灰石品質等進行嚴格有效的控制，維持運行關鍵參數(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，才能確保整個脫硫裝置長期安全運行。 </p><p><b>　　參考文獻 </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》.中國電力出版社,2010年1月. </p><p>　　[2]劉忠，王春波，紀立國等.《電廠燃煤鍋爐石灰水濕法煙氣脫硫裝置運行與控制》.中國電力出版社,2