導(dǎo)讀：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一致，從設(shè)計時就應(yīng)該考慮脫硫系統(tǒng)的重要性和可靠性。
脫硫系統(tǒng)不設(shè)置煙氣旁路是國家對節(jié)能減排的一個政策方向，取消煙氣旁路后脫硫系統(tǒng)的重要性與主機處在同等重要的位置，此時在設(shè)計上如何提高脫硫系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以及在運行中應(yīng)遵循什么運行邏輯來確保機組的安全性更加重要，對相關(guān)問題進行了探討，為以后無旁路機組設(shè)計及運行提供經(jīng)驗。
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施以來，已投運電廠的脫硫煙氣旁路均已經(jīng)封堵，新建電廠在設(shè)計時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的發(fā)生。新建機組則通常取消FGD增壓風(fēng)機，F(xiàn)GD系統(tǒng)阻力由2臺引風(fēng)機來克服[2]，大幅降低了初始投資和運行費用，也簡化了系統(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一致，從設(shè)計時就應(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
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標(biāo)外，還要保證系統(tǒng)在任何工況下都能安全運行，此時不僅在設(shè)備選擇上要注意設(shè)備的可靠性，在設(shè)計方面更應(yīng)該充分考慮，不僅在正常運行時要保證脫硫效率，更應(yīng)該在事故狀態(tài)也要保證系統(tǒng)安全運行。
2.1優(yōu)化脫硫系統(tǒng)供電設(shè)計
對吸收塔區(qū)的重要設(shè)備，如吸收塔漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、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行的設(shè)備電機，應(yīng)該考慮為一類負荷或者接保安電源，保證當(dāng)其中一路電源出現(xiàn)故障時有備用電源能瞬時切換，不影響吸收塔附屬設(shè)備的安全運行。或者其中多臺循環(huán)泵分別接在不同母線上，保證至少1臺循環(huán)泵的供電是可靠的。提高供電等級就是要保證當(dāng)主機發(fā)生故障，即引風(fēng)機惰走時吸收塔內(nèi)的防腐能耐受住高溫?zé)煔獾臎_擊，此時的應(yīng)對措施就是至少需要有1臺漿液循環(huán)泵在運行或者除霧器沖洗水泵，在運行保證吸收塔內(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)備有運轉(zhuǎn)的條件。
2.2采取適當(dāng)措施保證進入吸收塔內(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)置可以考慮分級設(shè)置，如分兩級或者三級設(shè)置，每級控制一定數(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，當(dāng)溫度超出正常設(shè)計范圍時也可以開啟其中一級噴嘴，對煙氣進行預(yù)冷卻，保護吸收塔系統(tǒng)。事故噴嘴的設(shè)置位置應(yīng)適當(dāng)遠離吸收塔[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入了吸收塔，兩者接觸時間短，仍可能導(dǎo)致煙氣未充分冷卻而對吸收塔內(nèi)件及防腐造成沖擊；若冷卻噴嘴離吸收塔距離太遠則干濕煙氣的交界面會拉長，即原煙氣煙道需要防腐的面積會增大，增加了造價，因此，事故噴嘴的設(shè)置地點應(yīng)考慮到能冷卻高溫?zé)煔獾耐瑫r又要兼顧經(jīng)濟性。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)置時應(yīng)盡量覆蓋整個煙道，保證煙氣與水充分接觸，事故噴淋噴嘴的霧化壓力在0.8MPa～1.0MPa左右，噴嘴的數(shù)量應(yīng)根據(jù)單個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)任何一次停機都會引起主機停機，因此，應(yīng)提高設(shè)備可靠性，減少系統(tǒng)停機的可能，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運行邏輯的要求
取消旁路后系統(tǒng)運行邏輯在保證系統(tǒng)運行安全可靠的同時應(yīng)盡量減少主機停機。因此邏輯修改應(yīng)如下。
脫硫系統(tǒng)不設(shè)置煙氣旁路是國家對節(jié)能減排的一個政策方向，取消煙氣旁路后脫硫系統(tǒng)的重要性與主機處在同等重要的位置，此時在設(shè)計上如何提高脫硫系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以及在運行中應(yīng)遵循什么運行邏輯來確保機組的安全性更加重要，對相關(guān)問題進行了探討，為以后無旁路機組設(shè)計及運行提供經(jīng)驗。
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施以來，已投運電廠的脫硫煙氣旁路均已經(jīng)封堵，新建電廠在設(shè)計時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的發(fā)生。新建機組則通常取消FGD增壓風(fēng)機，F(xiàn)GD系統(tǒng)阻力由2臺引風(fēng)機來克服[2]，大幅降低了初始投資和運行費用，也簡化了系統(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一致，從設(shè)計時就應(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
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標(biāo)外，還要保證系統(tǒng)在任何工況下都能安全運行，此時不僅在設(shè)備選擇上要注意設(shè)備的可靠性，在設(shè)計方面更應(yīng)該充分考慮，不僅在正常運行時要保證脫硫效率，更應(yīng)該在事故狀態(tài)也要保證系統(tǒng)安全運行。
2.1優(yōu)化脫硫系統(tǒng)供電設(shè)計
對吸收塔區(qū)的重要設(shè)備，如吸收塔漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、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行的設(shè)備電機，應(yīng)該考慮為一類負荷或者接保安電源，保證當(dāng)其中一路電源出現(xiàn)故障時有備用電源能瞬時切換，不影響吸收塔附屬設(shè)備的安全運行。或者其中多臺循環(huán)泵分別接在不同母線上，保證至少1臺循環(huán)泵的供電是可靠的。提高供電等級就是要保證當(dāng)主機發(fā)生故障，即引風(fēng)機惰走時吸收塔內(nèi)的防腐能耐受住高溫?zé)煔獾臎_擊，此時的應(yīng)對措施就是至少需要有1臺漿液循環(huán)泵在運行或者除霧器沖洗水泵，在運行保證吸收塔內(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)備有運轉(zhuǎn)的條件。
2.2采取適當(dāng)措施保證進入吸收塔內(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)置可以考慮分級設(shè)置，如分兩級或者三級設(shè)置，每級控制一定數(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，當(dāng)溫度超出正常設(shè)計范圍時也可以開啟其中一級噴嘴，對煙氣進行預(yù)冷卻，保護吸收塔系統(tǒng)。事故噴嘴的設(shè)置位置應(yīng)適當(dāng)遠離吸收塔[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入了吸收塔，兩者接觸時間短，仍可能導(dǎo)致煙氣未充分冷卻而對吸收塔內(nèi)件及防腐造成沖擊；若冷卻噴嘴離吸收塔距離太遠則干濕煙氣的交界面會拉長，即原煙氣煙道需要防腐的面積會增大，增加了造價，因此，事故噴嘴的設(shè)置地點應(yīng)考慮到能冷卻高溫?zé)煔獾耐瑫r又要兼顧經(jīng)濟性。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)置時應(yīng)盡量覆蓋整個煙道，保證煙氣與水充分接觸，事故噴淋噴嘴的霧化壓力在0.8MPa～1.0MPa左右，噴嘴的數(shù)量應(yīng)根據(jù)單個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)任何一次停機都會引起主機停機，因此，應(yīng)提高設(shè)備可靠性，減少系統(tǒng)停機的可能，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運行邏輯的要求
取消旁路后系統(tǒng)運行邏輯在保證系統(tǒng)運行安全可靠的同時應(yīng)盡量減少主機停機。因此邏輯修改應(yīng)如下。
