浅析烟气湿法脱硫取消旁路的工艺技术方案

2014-02-01田晓曼

中国环保产业 2014年1期

关键词：烟道挡板旁路

田晓曼

（大唐科技产业有限公司，北京 100097）

浅析烟气湿法脱硫取消旁路的工艺技术方案

田晓曼

（大唐科技产业有限公司，北京 100097）

根据目前火力发电机组取消旁路烟道的要求，讨论了旁路烟道取消后给机组及脱硫系统带来的一系列技术问题，从应对措施、改造设计及项目实施等方面进行分析，总结了项目改造的具体技术方案。

烟气脱硫;旁路烟道;火电厂

烟气脱硫（FGD）系统设置旁路烟道的目的是在脱硫系统未运行或系统发生故障时烟气能通过旁路排放。为了控制电厂大气污染物排放，对现有的烟气脱硫装置取消旁路，使脱硫装置的运行与机组同步，脱硫装置的投运率达到100%，可以更好地降低SO2排放[1]。按照国家环保要求对火电企业现有脱硫设施进行烟气旁路封堵工作，是保护环境的一项重要举措。目前，国内投产的燃煤脱硫机组，大都设置有旁路烟道。脱硫装置有旁路烟道时，在锅炉启动或脱硫装置出现故障时，旁路烟道挡板门打开，烟气通过旁路烟道进入烟囱排放，从而不影响锅炉运行。当取消旁路烟道时，主机的烟气必须经过脱硫装置后才能排放，这对脱硫装置的安全性、设备可靠性提出了更高的要求[2]。

1 脱硫装置旁路封堵的方案

1.1 旁路直接封堵

在旁路挡板门两侧使用6～8mm钢板或保温砖等材料封闭烟道，与脱硫后烟气接触的封堵钢板或墙体需进行防腐处理。

具体改造方案是：首先需将旁路挡板打到全关位后将挡板门执行机构断电，机械连杆焊死，保证在任何状态下旁路挡板门始终保持关位；原烟气挡板打到全开位后将挡板门执行机构断电，机械连杆焊死，保证在任何状态下原烟气挡板门始终保持开位；由于考虑到单台机组检修时候需防止烟道及吸收塔串烟，因此在正常运行期间的净烟气挡板打到全开位后将挡板门执行机构断电，机械连杆锁闭；在机组检修期间可解除锁闭，关闭净烟气挡板。由于旁路已封堵，因此原有挡板密封风及其加热器系统在机组正常运行状态下可不投运；密封风至原烟气挡板部分管道可以拆除，同时保留密封风至旁路挡板及净烟气挡板管道，机组检修时可投运。上述措施可使机组在正常运行状态下的原烟气直接进入脱硫系统，脱硫系统出口净烟气直接进入烟囱外排，满足排放要求。

1.2 拆除旁路封堵

在脱硫烟道整体强度满足相关标准要求的情况下，可在拆除旁路挡板门后进行旁路烟道封堵，或完全拆除脱硫旁路烟道。

具体改造方案是：将原有的部分旁路烟道及挡板门膨胀节拆除，用6mm和8mm厚的钢板对拆除烟道两端进行封堵，封堵板制作成适用于烟道流向的圆弧状，封堵后对封堵板进行内外加装支撑及拉筋，在净烟道侧封堵处作玻璃鳞片防腐处理。取消原烟道与净烟道之间的烟道，使原烟气直接进入脱硫系统，脱硫系统出口的净烟气直接进入烟囱外排，主机稳定运行，满足环保要求。

2 旁路封堵方案设计原则与改造措施

取消烟气旁路后，脱硫装置与主机将成为一个串联系统而必须同步启停，要求脱硫装置的投运率必须达到与主机一致的水平。当脱硫装置设备故障必须退出运行时，要求主机也要同时退出运行；当脱硫装置效率不能长时间达标排放时，主机必须降负荷运行甚至退出运行采取必要的应对措施，才能免于环保部门的处罚。因此，取消脱硫烟气旁路后，对脱硫系统的运行可靠性提出了更高的要求，也要求锅炉和除尘器尽量减少对脱硫系统的不利影响[3]。

2.1 设置事故喷淋系统

取消脱硫系统旁路后，在脱硫系统浆液循环系统出现故障或锅炉系统故障运行时，高温烟气将会直接进入脱硫塔，为保证脱硫塔的安全和稳定性，需要对高温烟气进行降温，方可进入脱硫塔，否则高温烟气会对脱硫塔内的防腐、塔内附件以及后续的烟道的防腐都会造成损害，为防止该类安全性问题的发生，在脱硫塔入口段设置事故喷淋系统。事故喷淋系统用水采用脱硫塔除雾器冲洗水，保证供水水源可靠，水量充足，喷淋气动门应配可靠的控制电源。

2.2 烟风系统改造

旁路取消后，原有的增压风机在运行中存在非正常停运风险，可能引起主机非正常停运，为避免这一问题，需要对烟风系统进行一定的改造。

（1）取消增压风机，对引风机进行增容，实现增引合一。取消脱硫旁路烟道后，在引风机与增压风机带载启动时，避免增压风机故障导致停机的最好方法就是将引风机与增压风机合二为一。同时对烟道进行改造，但对于拆除增压风机后的联接烟道，需要重新进行支撑荷载计算，核算是否需要利用旧增压风机基础设置支座。

（2）设置增压风机旁路。增压风机烟道设置旁路烟道，旁路尺寸按50%烟气量设计，即允许增压风机故障时或增压风机启动前，流通约50%的烟气量，增压风机旁路上设置烟气挡板。增设增压风机旁路后，当增压风机故障时，迅速打开旁路，锅炉降低负荷，让两台引风机克服整个烟风系统的阻力，机组不致于停机。待增压风机故障消除后（可以处理增压风机烟筒外的故障，如：电机、油站、电气、控制等），增压风机还可以零流量正常启动。而且，当机组低负荷时，还可以停运增压风机，达到节能的目的。

2.3 排油装置

取消旁路后，尽可能不采用投油运行方式，若采用投油运行方式，应控制油枪投运时间。石膏浆液接触油污，会出现吸收塔浆液中毒起泡溢流、脱硫效率降低、吸收塔丁基橡胶防腐层老化、石膏浆液难以脱水等问题[4]。当浆液受到污染特别是受到未燃尽油粒污染后，脱硫效果变差，当燃煤锅炉采用油点火则情况会更严重。如果浆液不能在线进行再生或者置换，就必须停机，因此设计脱硫系统时必须考虑到浆液受污染失效后的在线再生和置换问题。为了解决这个问题，满足脱硫效率的要求，在取消脱硫旁路前，可以考虑对排油抛浆系统从两个方面进行改造，主要包括：

（1）在吸收塔浆池溢流位置设置排油管道，可将浆液上层油层尽量排出塔外；

（2）对现有事故浆液箱进行扩容改造，以满足大量浆液外排时，暂存容量的要求；

（3）考虑对现有脱硫废水处理系统进行适当改进，以利于处理点火阶段的含油污水。

2.4 设计需要考虑的其他问题

（1）脱硫旁路烟道封堵后，需在两块封堵板之间设置检查孔，以便随时查验脱硫旁路封堵状态；

（2）旁路封堵方案必须结合现场条件，使烟道流场和布置紧凑合理；

（3）旁路封堵后在脱硫事故停运而主机未停的情况下吸收塔内设施不能被高温烟气烧损；

（4）对原有部分须充分进行利旧处理，同时对利旧部分需进行必要的加强和补充；

（5）需要满足防腐要求，必要时需加设耐磨防腐层。

3 取消旁路烟道的优势

如果对取消旁路后的系统合理优化设计，解决取消旁路烟道所带来的各项问题，取消脱硫旁路烟道也会对整个机组的运行带来一定的好处。

（1）取消旁路烟道技术可使FGD与机组“三同时”（同时设计、建设和运行），只要机组运行，就必须投入脱硫系统。在取消脱硫旁路烟道后，除尘系统、脱硫系统不投入运行，机组便无法运行，这就要求必须提高除尘系统，以及脱硫系统运行的安全可靠性，从本质上加大除尘系统、脱硫系统投入率，杜绝部分电厂利用旁路烟道排烟运行的可能性，有效控制电厂污染物的排放。

（2）减少脱硫系统故障点，降低机组投资造价。取消旁路烟道，简化了工艺流程，减少了设备数量，从而相对减少了故障点，同时减轻了设备维护量。增压风机与引风机合二为一，可直接减少烟道的长度，减少机组建设工程量，相应减少了相关烟气挡板及其控制系统，也相应取消了增压风机及其系统，从而降低了机组的投资建设费用。

（3）取消脱硫烟气旁路挡板后，增压风机与引风机合二为一，缩短了烟道长度，减少了烟道弯头，降低了烟道系统的整体阻力，从而降低了整个脱硫系统的阻力，具有一定意义的节能效果。