無旁路煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行研究
更新時(shí)間：2014-07-02 21:56
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脫硫系統(tǒng)不設(shè)置煙氣旁路是國家對(duì)節(jié)能減排的一個(gè)政策方向，取消煙氣旁路后脫硫系統(tǒng)的重要性與主機(jī)處在同等重要的位置，此時(shí)在設(shè)計(jì)上如何提高脫硫系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以及在運(yùn)行中應(yīng)遵循什么運(yùn)行邏輯來確保機(jī)組的安全性更加重要，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了探討，為以后無旁路機(jī)組設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供經(jīng)驗(yàn)。
1 無旁路煙氣脫硫系統(tǒng)的概述
隨著環(huán)境問題越來越突出，國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，自取消旁路的政策實(shí)施以來，已投運(yùn)電廠的脫硫煙氣旁路均已經(jīng)封堵，新建電廠在設(shè)計(jì)時(shí)就按照無脫硫煙氣旁路設(shè)置。已建無旁路煙氣脫硫系統(tǒng)改造通常是取消了脫硫系統(tǒng)出入口及旁路擋板門和擋板門密封空氣系統(tǒng)[1]，減少了擋板的卡澀和故障點(diǎn)的發(fā)生。新建機(jī)組則通常取消FGD增壓風(fēng)機(jī)，F(xiàn)GD系統(tǒng)阻力由2臺(tái)引風(fēng)機(jī)來克服[2]，大幅降低了初始投資和運(yùn)行費(fèi)用，也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的故障率。但取消旁路后煙氣經(jīng)脫硫后的凈煙氣直接排入煙囪，脫硫系統(tǒng)成為煙氣的唯一通道，因此脫硫系統(tǒng)的重要性提高到與主機(jī)一致，從設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮脫硫系統(tǒng)的重要性和可靠性。
2 脫硫系統(tǒng)取消煙氣旁路后提高可靠性的設(shè)計(jì)
取消煙氣旁路后，脫硫系統(tǒng)的可靠性除了要考慮保證脫硫效率達(dá)標(biāo)外，還要保證系統(tǒng)在任何工況下都能安全運(yùn)行，此時(shí)不僅在設(shè)備選擇上要注意設(shè)備的可靠性，在設(shè)計(jì)方面更應(yīng)該充分考慮，不僅在正常運(yùn)行時(shí)要保證脫硫效率，更應(yīng)該在事故狀態(tài)也要保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。
2.1 優(yōu)化脫硫系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)
對(duì)吸收塔區(qū)的重要設(shè)備，如吸收塔漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、部分吸收塔攪拌器和除霧器沖洗水泵等影響吸收塔安全運(yùn)行的設(shè)備電機(jī)，應(yīng)該考慮為一類負(fù)荷或者接保安電源，保證當(dāng)其中一路電源出現(xiàn)故障時(shí)有備用電源能瞬時(shí)切換，不影響吸收塔附屬設(shè)備的安全運(yùn)行。或者其中多臺(tái)循環(huán)泵分別接在不同母線上，保證至少1臺(tái)循環(huán)泵的供電是可靠的。提高供電等級(jí)就是要保證當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障，即引風(fēng)機(jī)惰走時(shí)吸收塔內(nèi)的防腐能耐受住高溫?zé)煔獾臎_擊，此時(shí)的應(yīng)對(duì)措施就是至少需要有1臺(tái)漿液循環(huán)泵在運(yùn)行或者除霧器沖洗水泵，在運(yùn)行保證吸收塔內(nèi)防腐及除霧器葉片等不致于受高溫?zé)煔獾臎_擊而損壞，因此要有電源能保證降低煙氣溫度的設(shè)備有運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。
2.2 采取適當(dāng)措施保證進(jìn)入吸收塔內(nèi)煙氣溫度不致于破壞吸收塔內(nèi)件
目前，常規(guī)的做法是在吸收塔入口或者吸收塔入口煙道上設(shè)置事故冷系統(tǒng)來降低煙氣溫度，事故冷卻系統(tǒng)冷卻水量是依據(jù)將煙氣由180 ℃降低到80 ℃時(shí)所需要的水量，此處煙氣溫度的確定也是由吸收塔內(nèi)防腐及耐高溫沖擊的材料和部件的性質(zhì)決定的。一般事故冷卻系統(tǒng)由高位水箱、管道及噴嘴組成，高位水箱的來水一般由可靠的水源提供，如接有保安負(fù)荷的水泵或者是電廠的消防水。高位水箱的安裝高度根據(jù)事故冷卻的噴嘴將水霧化所需的壓力決定的，事故噴嘴的設(shè)置可以考慮分級(jí)設(shè)置，如分兩級(jí)或者三級(jí)設(shè)置，每級(jí)控制一定數(shù)量的噴嘴，且保持一定間距，這樣有利于煙氣與水霧充分接觸，充分冷卻煙氣。同時(shí)，當(dāng)溫度超出正常設(shè)計(jì)范圍時(shí)也可以開啟其中一級(jí)噴嘴，對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻，保護(hù)吸收塔系統(tǒng)。事故噴嘴的設(shè)置位置應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離吸收塔[3]，若冷卻噴嘴離吸收塔太近，則煙氣與水霧接觸的瞬間就進(jìn)入了吸收塔，兩者接觸時(shí)間短，仍可能導(dǎo)致煙氣未充分冷卻而對(duì)吸收塔內(nèi)件及防腐造成沖擊;若冷卻噴嘴離吸收塔距離太遠(yuǎn)則干濕煙氣的交界面會(huì)拉長(zhǎng)，即原煙氣煙道需要防腐的面積會(huì)增大，增加了造價(jià)，因此，事故噴嘴的設(shè)置地點(diǎn)應(yīng)考慮到能冷卻高溫?zé)煔獾耐瑫r(shí)又要兼顧經(jīng)濟(jì)性。事故冷卻系統(tǒng)的設(shè)置如圖1所示。
事故噴淋的噴嘴在設(shè)置時(shí)應(yīng)盡量覆蓋整個(gè)煙道，保證煙氣與水充分接觸，事故噴淋噴嘴的霧化壓力在0.8 MPa～1.0 MPa左右，噴嘴的數(shù)量應(yīng)根據(jù)單個(gè)噴嘴的噴淋直徑和煙道截面來確定，即噴嘴的噴霧面積能全部覆蓋煙道截面保證煙氣不發(fā)生逃逸[3] 。
2.3 選擇可靠性高的設(shè)備和材料
取消旁路后，脫硫系統(tǒng)任何一次停機(jī)都會(huì)引起主機(jī)停機(jī)，因此，應(yīng)提高設(shè)備可靠性，減少系統(tǒng)停機(jī)的可能，在設(shè)備和材料方面應(yīng)嚴(yán)格要求，例如用耐酸鋼或者鎳基合金材料取代玻璃鱗片和橡膠，關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置備用系統(tǒng)等。
3.1 FGD停機(jī)信號(hào)
涉及到脫硫裝置設(shè)備安全問題，滿足下面任意一條，脫硫DCS向主機(jī)DCS發(fā)脫硫請(qǐng)求鍋爐MFT信號(hào)，需要停主機(jī)：
a) FGD入口煙氣溫度>180 ℃，延時(shí)30 s;
b) FGD入口煙氣溫度>160 ℃，延時(shí)30 min;
c) 所有循環(huán)泵同時(shí)停運(yùn)延時(shí)4 s(經(jīng)驗(yàn)值，具體根據(jù)設(shè)備判定)。
3.2 增加事故噴淋邏輯
邏輯如下：a) 消防水至事故噴淋系統(tǒng)開關(guān)閥;b) 事故噴淋系統(tǒng)至吸收塔入口開關(guān)閥。
3.3 聯(lián)鎖打開條件
a) FGD入口煙氣溫度>150 ℃，延時(shí)10 s ，開啟一級(jí)事故噴淋氣動(dòng)閥;
b) FGD入口煙氣溫度>170 ℃，開啟兩級(jí)事故噴淋氣動(dòng)閥;
c) 3臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)停運(yùn)。
允許關(guān)閉條件： FGD出口煙氣溫度< 65 ℃ 或FGD入口煙氣溫度<150 ℃。
4 結(jié)語
取消煙氣旁路后脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行需受到重視，在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該從供電等級(jí)，工藝設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制等方面周全考慮，以保證脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。要嚴(yán)格監(jiān)控FGD入口煙氣溫度，如果出現(xiàn)溫度過高則應(yīng)啟動(dòng)事故噴淋系統(tǒng)以保護(hù)脫硫裝置或者降低運(yùn)行負(fù)荷。當(dāng)循環(huán)泵出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)搶修，保證至少有一臺(tái)循環(huán)泵能運(yùn)行，減少鍋爐MFT的發(fā)生。
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