多炉一塔烟气超低系统分析

王超凡（浙江百能科技有限公司，浙江 杭州310000）

1 概述

2014年9月发改委、环保部、国家能源局联合发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014年-2020年），明确新建燃煤机组大气污染物排放浓度达到或接近燃气机组排放限值，即在6%基准氧含量条件下，烟尘、SO2、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 mg/Nm3。多炉一塔的配置方式存在一些诸如烟气分配、烟道盲区腐蚀、积灰、锅炉负荷调节的问题，以某项目为例进行分析。

2 工程设计参数

本项目采用三炉一塔配置方式，烟气流程为：锅炉→原水膜除尘器除尘器/布袋除尘器→引风机→脱硫湿电一体塔→塔顶直排烟囱。

本项目SO2脱除采用石灰石-石膏法脱硫工艺，3 炉1 塔配置；脱硝采用低氮燃烧器改造、SNCR+SCR 组合工艺结合的工艺路线；除尘采用布袋+湿电技术路线。

脱硫设计工艺流程为：锅炉（业主）→原水膜石除尘器/布袋除尘器（业主）→引风机（业主）→脱硫吸收塔→塔顶直排烟囱。脱硫系统以喷淋吸收塔作为吸收设备，采用石灰石-石膏法脱硫工艺对烟气进行脱硫处理，使烟气达标排放。

3 多炉一塔相关问题分析

（1）由于采用了多炉一塔的配置方式，脱硫吸收塔的烟道是由三台锅炉尾部烟道汇总的方式进入：

此厂常规运行方式为#3 炉常开，#1、#2 炉在热用户用汽量大时适时开启其中的一台，以上运行方式也是很多小规模电厂的常规配置方式，当#3 炉运行，#1 或#2 炉停止运行时，#1 或#2炉与#3炉间烟道联通区域，#3炉烟气会窜入#1或#2炉烟道，长时间此种运行方式，烟道存在死区中的140℃左右高温烟气经烟道壁板与外界进行换热，导致烟气冷凝液产生并储存在死区处，烟气中的重金属及酸性物质有极强的腐蚀性，此项目运行5～6个月的时间，#1、#2炉分支烟道出现大量的腐蚀斑点，烟道壁厚减薄，对机组安全运行产生了不良影响。

根据以上情况，建议①在贴近#3炉分支烟道出安装隔离挡板门，#1、#2 炉不运行时关闭该挡板门，减少烟道盲区，减少腐蚀情况；②烟道上多位置开孔因排水管道至附近地沟中，及时排出具有强腐蚀性的烟气冷凝液，减少腐蚀情况；③适时检查烟道保温情况，是否有保温层脱落或损坏，及时修补，减少高温烟气与外界环境换热，减少腐蚀性冷凝液产生。

（2）多分支烟道汇总处会存在烟道相互对冲的情况，需要对烟道进行阻力分析、烟气走向进行综合分析，本项目出现#1、#2、#3炉同时运行时，#1、#2炉引风机电流增高的情况，分析原因为各炉分支烟道设计问题，#1、#2炉烟道上弯头较多，烟气导流板设计不足，烟气流场不稳，在#1、#2炉汇总进入#3炉分支烟道附近，几股烟气产生相互对冲情况，导致引风机风压损失，从而引起电流增大，后续在各分支烟道及汇总烟道处均合理设置了导流板，减少烟道风阻，合理计算各分支烟道及汇总烟道流速，在个别烟气流速大的位置设置阻力件，提高流场稳定性，避免产生过大动压损失。

（3）本项目三台锅炉不同时运行时，出现了烟气窜入未运行机组引风机的情况，长期运行会导致引风机叶轮及机壳腐蚀，影响机组稳定运行。分析以上情况发生的原因：本项目#1、#2、#3 炉引风机出口挡板门配置了一台挡板门密封风机，但系统运行初期出现了风机运行异常情况，风机出口配置的单向阀出现卡住无法完全打开情况，风机出口单向阀后风压变小，后经重新选型，更换为蝶式单向阀，风阻减小，风机运行正常。挡板门在通入密封风时，在挡板门关闭时挡板两侧产生高于烟道烟气的保护风，从而避免烟气泄露情况发生，需定期检查密封风机运行情况，观察其在DCS 上的电流值是否在正常范围，风机建议配置2台（1用1备），提高机组可靠性。

（4）常用的脱硫工艺石灰石-石膏法脱硫由于脱硫效率高、运行可靠得到大规模的推广，常规采用的空塔喷淋的方式，此种设计方式，减少了塔内件的数量，减少系统检修点，维护简便，但多炉一塔的配置方式，对脱硫塔的空塔流速有不利的影响，脱硫塔设计最佳流速一般为3.5～3.8m/s，此种烟气流速下，烟气与经过塔釜浆液循环泵打入喷淋层喷出的雾化浆液进行充分混合、传热和传质，从而提高脱硫效率，锅炉设计是根据三台锅炉满负荷时的烟气量进行的空塔气速设计，当一台或者两台锅炉停运时，烟气量仅为原设计满负荷烟气量的约40%～50%，烟气流速减缓，脱硫剂与SO2反应不那么的均匀，传质受到一定影响，脱硫效率相应降低，本项目通过在最下级喷淋层下方布置脱硫增效装置，第一层喷淋层喷出的脱硫剂浆液通过自身重力掉落至增效装置上方时，在增效装置上产生一定的持液量，提高液膜传质系数，强化低负荷时烟气与含SO2烟气的充分混合，从而保证了低负荷SO2的达标排放。

（5）当一台或者两台锅炉停运时，由于进入脱硫塔的烟气量减少，塔内除雾器及湿式电除尘器的定期冲洗水无法利用吸收塔入口的高温烟气进行蒸发消化，从而产生了脱硫系统水不平衡的问题，建议低负荷时，调整减少除雾器冲洗频率，定期外排废水，减少系统中过多的水量。

4 结语

（1）多炉一塔的配置方式，从一次投资上看，成本看似较低，但从机组稳定运行、持续稳固为热及电用户提供蒸汽和电的情况看，配置方式上的简化是需要各系统配置高来进行互补的，从这个方面看，系统中的关键设备需要格外关注，建议采用国内一线品牌或国际知名品牌，比如吸收塔侧搅拌器、塔釜浆液循环泵等设备，一旦脱硫及其他烟气超低系统出现问题，几台公用环保设施的锅炉就需要停机进行环保装备的检修，可能造成更为严重的损失，如采用一炉一塔的方式，则对应机组的环保设施出现问题，仅停出现问题的锅炉即可。

（2）以上本项目产生的某些多炉一塔上的问题，可以通过机组适当的运行方式调整尽量较少其发生的概率，但也需引起重视，不同于一炉一塔的配置方式，此种方式下的烟气超低排放中的任何一个系统都不应该轻视，需严格监视运行情况，根据机组启停计划，做好相应的运行调整预案。

（3）在项目厂区用地紧张情况下，多炉一塔的配置方式还是有一定的应用价值的，建议适当推广。