石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的细部设计优化

章育铭,钟珊霞,吴昊

(1.中国华电工程(集团)有限公司,北京 100035;2.北京中大能环工程技术有限公司,北京 100084)

0 引言

随着烟气脱硫工程的大力开展,石灰石-石膏湿法烟气脱硫工程的设计趋于成熟,各脱硫工程公司通过消化吸收国外引进的成熟工艺包,已掌握了烟气脱硫的核心技术,通过脱硫装置的投产运行,这些技术经受了实践的考验。然而,由于脱硫公司只是脱硫装置设计和建造者,不是实际的运行管理者,缺少运行维护经验的第一手资料,往往对设计细节的优化程度不够,致使设计质量大打折扣,给脱硫装置的操作运行带来麻烦。细节决定成败,好的工程设计应在设计细节上下工夫,这就需要设计者对设计经验的积累和操作运行经验的反馈支持,现将脱硫装置各系统的细部优化设计进行总结。

1 原烟道排水管道材质的选择

原烟道排水管道的材质选为304不锈钢。在增压风机出口和烟气-烟气换热器GGH(Gas-Gas Heater)入口烟道之间的最低点一般设置排水管道,由于原烟气中含水量不大,该管道主要用来排放GGH冲洗水[1]。原烟气的温度在130℃左右,如果选择碳钢衬胶或衬塑管道的话,内衬材料不耐高温容易老化。

2 石灰石浆液制备供应系统

2.1 石灰石浆液供浆管道阀组位置

石灰石浆液供浆管道一般在靠近吸收塔处设置阀门组。阀门组的高度宜设置在吸收塔高高液位之上,这样,如果阀门损坏时,可以直接检修更换阀门而不需要排空吸收塔。

2.2 将石灰石浆液循环箱设计成浆液循环池

一个完整的石灰石块制浆的系统,包含从卸料到制浆的整个过程。从流程设计来看,流程尾部的石灰石浆液循环箱为整个系统的控制点,其高度决定着流程前端球磨机、石灰石仓的高度。一般300 MW脱硫系统石灰石浆液循环箱高3m左右,将它埋地设置,改为浆液循环池的话,能将流程前端球磨机的基础降低3m,不但免去了球磨机检修平台,使检修更加方便,而且降低了整个制浆车间的高度。另外,卸料系统的粉仓、斗轮提升机高度也相应降低3m,大大减少了工程造价。

3 氧化空气喷淋冷却管道

氧化空气在进吸收塔之前有个增湿降温的过程。在直管上若直接设置冷却水喷嘴,当冷却水已启动而风机未及时启动时,冷却水会随着管道流入风机,进而损坏设备。所以,氧化空气管道在吸收塔附近设置Ω形弯,喷嘴安装在Ω形弯和吸收塔之间,这样,冷却水只会流入吸收塔不会倒流至风机内。

4 吸收塔系统

4.1 吸收塔pH计的测量回路

吸收塔浆池的pH值是脱硫系统非常重要的控制参数之一,所以pH计是整个脱硫装置的眼睛,而pH计的安装位置和方式决定着pH计的测量精度与使用寿命[2]。在pH测量主管上引出一路浆液接到pH计测量罐(如图1所示),测量罐内径的选取要求在pH计处浆液流速在0.5～1.0m/s,这样,既保证了测量精度,又能减缓pH计的磨损,延长其使用寿命。

图1 pH计测量罐示意图

4.2 吸收塔循环泵排净管道的方向

吸收塔循环泵停泵检修时,要在短时间内将循环管道内的浆液排空,要求排尽管口径至少在DN150以上。如果排净管直接垂直伸入地沟,会使大量的浆液冲向地沟后反溅而弄脏地面。所以,排尽管道深入地沟处应顺着流动方向设置90°弯头,这样能使排液顺畅。

4.3 事故浆液管道的简化

石膏排出泵和地坑泵出口均有去事故浆液箱的管道,若吸收塔区离事故浆液箱很远的话,可将这2根管道合并,能节省上百米长的衬胶管,产生可观的经济效益。若吸收塔区有2个吸收塔的话,可将2个系统石膏排出泵的事故排放管道和地坑去事故浆液箱的管道合并为1根,可节省几百米的衬胶钢管,经济效益可观。

5 石膏脱水系统

5.1 石膏成品溜槽材质的选择

从真空皮带脱水机出来的石膏成品,由于含水率过大或亚硫酸钙含量过高,容易黏附在溜槽管壁上,致使溜槽的有效流通面积变小,最终发生堵塞。所以,溜槽宜采用钢板内衬PP板制成,PP板表面光滑,摩擦阻力小,下料顺畅,不容易堵。

5.2 石膏旋流器设置除灰孔

随着脱硫装置的不断运行,吸收塔浆液池内飞灰的浓度逐渐增多,飞灰中的氟离子和铝离子会封闭石灰石颗粒的表面,阻碍石灰石颗粒的溶解,造成“浆液中毒”,进而影响脱硫效率,所以,需要每隔一段时间向系统外排掉飞灰。飞灰随着石膏浆液进入旋流子中,密度大的石膏颗粒进入底流排出系统,密度小的飞灰最终进入溢流箱返回到塔内。所以,水力旋流不能除去系统中的飞灰。需在旋流器的底流箱上设置排灰口,将浆液排出管道主管上接1根旁路管道至排灰口,当系统需要排灰时,由排灰管直接排至旋流器底流箱,然后,飞灰进入石膏皮带机,最终随石膏排出系统。

5.3 真空泵的基础及排气管材质

真空泵是脱水系统的主要设备之一,一般设置在石膏楼的2楼。由于真空泵的动载荷较大,为了平衡动载荷,需要较长的地脚螺栓。所以,其基础高度应高出楼板面800mm左右,增加了设备的高度,不方便泵的检修,建议将泵的地脚螺栓埋在楼板下的梁中,泵的基础可降低到200mm高,不但检修方便,而且美观。

另外,与真空泵相连的排气管道宜设置成玻璃钢管道,不但具有足够的强度和刚度,而且轻便,减少了管道载荷对泵口的影响。

6 工艺水系统

工艺水系统担任着脱硫系统水平衡、设备冷却、浆液管道的冲洗等多重任务,是整个系统稳定运行的关键。

脱硫系统的浆液特性导致与浆液直接接触的阀门可靠性降低,容易磨损、卡死。许多工程在浆液管道上的手动冲洗门后直连在线冲洗的工艺水管,而冲洗门往往关不严,无法起到隔离工艺水和浆液这2种介质的作用。若工艺水的压力大于浆液的压力,工艺水进入FDG系统,导致水平衡的破坏。若浆液的压力大于工艺水的压力,则浆液窜入工艺水系统,污染工艺水箱,使工艺水中的氯离子浓度增加。若含大量氯离子的工艺水兼有冷却设备功能的话,会造成冷却设备的腐蚀[3]。所以,手动冲洗门后宜设置快速接头,减少返浆漏水的可能性。

另外,经常堵塞或需要冲洗的地方设置软管站(比如在2级除雾器人孔门附近分别设置软管站),当在线冲洗无效时,检修人员可以进入除雾器内进行离线冲洗。

7 结论

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工程的设计运营趋于成熟,脱硫工程的设计不应停留在简单的重复套用的层次上,而需要进一步加强和完善对系统设计细节的识别、把握和优化工作,这样,才能使脱硫工程的设计水平提高到一个新的层次。

[1]夏明,张鹏宇.关于脱硫旁路烟道防腐材料选取探讨[J].湖北电力,2009(1):54-55.

[2]丁泽宇.湿法烟气脱硫测量仪表选用原则和实例[J].山西电力,2009(1):43-45.

[3]柴小康.石灰石-石膏法烟气脱硫系统中存在的主要问题及其原因分析[J].南昌高专学报,2008(6):198-200.