无旁路湿法烟气脱硫系统的设计原则与设备配置

沈海涛

(浙江天地环保工程有限公司，浙江杭州 310013)

1 概述

近年来，随着环保监管力度的逐步加大，火电厂SO2排放标准不断提高，2010年国家环境保护部发布文件明确要求对已上脱硫装置并设有旁路的实施“铅封”，正常运行时禁止从旁路排放原烟气，同时要求新建机组不得设置旁路［1］。无旁路脱硫系统设计原则:脱硫装置可用率应与主体设备保持一致，建议由95%提高至98%以上;结合我国火电厂实际运行情况，充分考虑电厂煤源变化趋势，合理确定设计煤种和校核煤种，在设计工况下的烟气量宜考虑5% ～10%的裕量;连续运转设备均应考虑备用，避免因某一运转设备出现故障，导致系统停运或降负荷;有条件的情况还应论证将来所使用脱硫剂的变化，如矿源选择、化学成分、研磨特性等。

2 无旁路脱硫系统的设计

2.1 工艺设计

(1)增压风机与引风机合并。当锅炉引风机的压头足够大，通过引风机能克服脱硫烟气系统的阻力时，采用“脱硝+引风+脱硫”三合一的联合风机，并纳入主机控制系统。这样减少了设备数量，降低了投资费用;减少了烟道长度和弯头数量，降低了烟道阻力，节省厂用电及运行维护费用;简化了工艺和控制系统，系统的可靠性增加［2］。

(2)不设GGH。国内这几年无GGH的烟气脱硫项目逐渐增多，不设GGH可节省烟气系统的初投资;减少阻力，降低电耗;节省了GGH的吹扫蒸汽;烟气系统的脱硫故障率大大降低;设备维护工作量减小，无需考虑设备大修期间更换换热元件。

脱硫装置不设GGH引起的问题，如排烟温度低，对净烟道和烟囱的腐蚀性增大，烟气抬升高度较小，湿烟羽易发生水汽凝结，烟囱下风向的一定范围内形成降雨等问题［3］，可以通过完善烟囱和烟道的防腐及排水措施，提高引风机(或增压风机)的压头，降低吸收塔内的烟气流速，提高吸收塔除雾器的除雾效果等措施来解决。对于无旁路的脱硫装置，建议不设置烟气换热器(GGH)。

(3)增加烟气事故喷淋系统。为了保证脱硫系统的安全稳定运行，要求进入吸收塔的烟气必需满足温度条件，以免损坏吸收塔内部的防腐、喷淋层管道、除雾器等，故在吸收塔入口设置的事故喷淋系统，事故喷淋系统水源应可靠，至少有两个独立的水源，条件允许时可以采用消防水，系统操作电源应由保安负荷供电。另外，为防止喷嘴堵塞，可以采取定期吹扫的方式。

(4)优化吸收塔系统。吸收塔应采用低流速的喷淋塔，烟气流速不宜大于4m/s。吸收塔循环泵、喷淋层和搅拌器，应采用成熟可靠的产品，可以考虑增加运行备用或仓库备用。除雾器采用两级屋顶式除雾器。替代早期脱硫工程中的两级平板式除雾器，捕集雾滴颗粒的能力强;在第一级除雾器之前增加一层管式除雾器，可以阻挡大液滴和石膏雾滴进入下一级除雾器;第二级除雾器后设置手动冲洗层可防止石膏雾滴碰撞吸收塔顶部回落后堵塞除雾器［4］。确保除雾器后方雾滴含量小于40mg/m3，有效改善下游设备腐蚀和烟囱出口的“石膏雨”现象。

(5)选择合理的防腐方案。取消旁路后，脱硫系统对于防腐方案和防腐材料的选择也至关重要。吸收塔的防腐内衬材料应采用性能良好的丁基橡胶或者玻璃鳞片;吸收塔浆池底部及塔壁0～3m的搅拌区域、塔内喷淋区域的塔壁板、塔内件的支撑钢梁应加强防腐保护，采用双层橡胶或耐磨鳞片。长期处于干湿界面的吸收塔烟气入口段应贴衬2mmC276合金。烟气事故喷淋区域内的烟道应贴衬2mm316L不锈钢，抵抗喷淋时温度剧变造成的防腐材料龟裂。

2.2 控制设计

(1)主控制系统。对于无脱硫旁路系统的电厂，脱硫控制系统应与主机控制系统一体化，作为主机控制系统的一个或多个独立节点，并统一进行集中监控，其软硬件配置水平要与主机控制系统一致。

(2)热控电源。热控电源均采用双路供电，其中一路宜为保安负荷，并有双电源切换装置。供电的安全性和可靠性要与主机保持一致。脱硫控制系统的电源与主机控制系统统一考虑。

(3)测量仪表。测量仪表应选用质量可靠的产品，关系到重要调节品质和保护作用的仪表应冗余配置，如原烟气温度、烟气压力、吸收塔液位、吸收塔浆液pH计、除雾器压差、吸收塔循环泵的轴承温度等。另外对于烟气分析仪表，由于其系统稳定性和准确性较低的特点，建议采取冗余测量方式或多采样探头混合采样分析的方法。

(4)调整脱硫DCS与主机DCS硬接线交换信号。加强脱硫与主机控制系统之间的信号联系，相互协调控制，以减少因脱硫系统故障对锅炉的影响。此外，对于涉及到联锁保护的重要监控信号仍需通过硬接线方式进行信号交换。

2.3 电气设计

(1)高压厂用电系统。增压风机与引风机合并后，脱硫系统高压电动机数量有所减少，应直接从主厂房高压配电装置供电，以提高供电可靠性。对于每台锅炉设置两段高压厂用母线的系统，单元机组的并联设备分接在两段母线上。循环浆液泵分接在两段母线上，如总台数为奇数，可将备用的循环浆液泵接于任意一段母线。当任意一段母线失电时，锅炉以50%负荷运行，吸收塔可连续运行。脱水系统、吸收剂制备系统、工艺水等公用系统的高压负荷分接于两台机组的高压厂用母线。

(2)低压厂用电系统。吸收塔系统的单元性增强，每台机组设置两段低压厂用母线，由两台低压脱硫变供电，互为备用，双套辅机分接在两段母线上。公用负荷分接在其中两段母线，每台机组一段。根据负荷的布置情况决定是否设置MCC。

(3)事故安保电源系统。脱硫系统发生严重的电气故障时，两段母线同时失电，锅炉MFT，残余高温烟气进入吸收塔，为保证吸收塔内设备的安全，将事故喷淋水系统连接到事故安保电源。

(4)不间断电源(UPS)。脱硫系统UPS所需负荷较小，所需供电对象主要为控制系统、火灾报警等，因此，脱硫系统所需UPS电源由主机UPS提供，并直接供电至相应设备。

3 结语

合理确定设计原则、系统的配置，减少脱硫对主机的影响，无旁路的脱硫装置的可靠性、稳定性和安全性可以满足主机安全运行要求的。国内无旁路的脱硫装置成功运行的电厂已很多，经过一段时间的适应和掌握后，脱硫装置完全可以达到与主机同样的运行维护水平，实现国家节能减排的目标。

［1］环境保护部.关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知［EB/OL］.http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201006/t20100623_191253.htm，2010-06-17.

［2］李忠华，薛建明，王小明，等.湿法烟气脱硫取消旁路烟道的技术可行性分析［J］.电力科技与环保，2010，26(5):37 －39.

［3］周至祥，段建中，薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［4］郑桂波，黄绮锋.600MW机组烟气湿法脱硫装置吸收塔除雾器改造及效果分析［J］.水电与新能源，2012，103(4):76－78.