1 000 MW机组无旁路烟气脱硫装置的设计特点

章育铭，彭斌

(1.江苏新世纪江南环保股份有限公司，南京 211000；2.中国华电工程(集团)有限公司，北京 100035)

1 脱硫装置概况

江苏华电句容发电有限公司一期2×1 000 MW机组烟气脱硫装置于2013年10月31日随主机投产，是典型的无旁路脱硫装置。其主要设计原则：按100%烟气脱硫设计，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔，不设旁路、烟气换热器(GGH)和增压风机。吸收剂制备采用石灰石粉制浆方式，整个系统设计脱硫效率不低于95%。

2 吸收系统的设计特点

2.1 吸收塔喷淋层、浆液循环泵配置

吸收塔喷淋系统采用“4+1”模式，共设置5层喷淋层，对应5台浆液循环泵，其中4层喷淋层满足系统正常运行95%的设计脱硫效率。当由煤种变化而引起石灰石-石膏湿法烟气脱硫(FGD)入口含硫量变化时，启动备用第5层循环喷淋层，以确保脱硫装置出口二氧化硫达标排放。

为防止大颗粒固体由循环泵进入喷淋管堵塞喷嘴，吸收塔浆液循环泵进口设置滤网，石灰石浆液泵和石膏排出泵进口也设置滤网，滤网材质均为1.4529合金。

2.2 吸收塔浆池搅拌器设置备用

吸收塔浆池直径为24 m，共设置8台侧进式搅拌器。在7台搅拌器正常工作即能保证浆池内充分混合、氧化空气分布均匀的基础上，增设1台搅拌器，确保在任意一台搅拌器故障时不影响浆池的搅拌效果，且任意一台搅拌器均可用作备用，大大增强整个系统的可靠性。

2.3 塔内浆液的pH值、密度测量

塔内浆液的pH值、密度测量采用专利装置，吸收塔内浆液依靠液位差自流至综合测量罐，然后通过测量罐溢流至吸收塔地坑，再通过地坑泵回到塔中。测量罐前设有滤网及自动冲洗设施，通过合理控制浆液的流速和压力，能减小浆液对pH计、密度计的磨损，大大延长这些关键仪表的使用寿命。

3 烟道系统的设计特点

3.1 净烟道结构的合理设计

净烟道内支撑杆鳞片防腐施工难度大，且鳞片脱落造成内支撑腐蚀会影响烟道整体力学稳定性，所以设计时采用强化外部加固肋、弱化内支撑的设计思想，即通过加大横向肋、设置纵向肋的方式来提高烟道的整体稳定性，尽量减少内支撑的数量，内支撑杆之间避免交叉节点。

3.2 事故喷淋系统

为防止事故状态下高温烟气对吸收塔的影响，吸收塔入口烟道处设置事故喷淋降温系统。事故喷淋水源设置两路，一路来自除雾器冲洗水泵，一路来自事故喷淋水箱。为防止事故喷淋水喷嘴在长期不使用的情况下被烟尘堵塞，在事故喷淋管道上接有氧化空气吹扫支路，利用氧化风进行定期吹扫。

3.3 净烟道设置第3级除雾器

烟囱排烟夹带石膏雨的现象在无GGH的湿法脱硫装置上比较普遍，其主要原因是除雾器无法拦截的粒径小于15 μm的雾滴和烟气中残留的石膏颗粒汇集后形成石膏雨[1]。为此，该项目在净烟道上设置第3级除雾器。烟气经过塔内两级除雾器除去大颗粒雾滴后，通过吸收塔出口90°拐弯后进入净烟道水平段。在此拐弯过程中，由于烟气流动不均匀，烟气中部分小液滴会发生相互碰撞聚集成大液滴，这部分液滴被第3级除雾器捕集，从而使净烟气中水的质量浓度降至25 mg/m3(名义工况)以下，能够有效缓解石膏雨问题。

3.4 烟囱采用钛合金内衬防腐

烟囱内筒采用钛层1.2 mm厚的钛-钢复合板，与内衬泡沫玻璃砖、耐酸胶泥相比，采用衬钛防腐工艺具有耐酸腐蚀、耐冲刷、不易脱落、维护工程量少等特点[2]，能从根本上杜绝烟囱内壁酸腐蚀现象的发生。虽然一次性投资较大，但从长远来看，其安全性、经济性优势较为明显。

4 吸收剂存储、制备与供应系统的设计特点

4.1 石灰石粉储存、下料系统

该系统设置2个混凝土结构的石灰石方形粉仓，在2个粉仓共用壁面上开若干个连通孔，以实现粉仓之间的连通。每个粉仓设置2根上料管，粉仓仓斗部分设置热空气流化，锥斗内壁衬4 mm厚耐磨合金板。

为避免石灰石浆液罐顶部水汽反窜入仓斗造成湿料现象，石灰石仓斗下料口采用气动圆顶阀来代替传统的电动插板阀。圆顶阀有如下优点：下料顺畅、不易卡涩、密封面不易磨损；关闭后充气密封，密封效果好；无摩擦启闭、开关迅速。

4.2 石灰石粉制浆、供浆系统

为改善吸收塔的水平衡，采用石膏滤液水制浆工艺。每个石灰石粉仓下设置1个石灰石浆液罐，2个罐子之间设置溢流连通管；每个罐侧设置2台石灰石浆液输送泵(一用一备)，供往单个吸收塔；2个机组的浆液输送泵入口管进行连通，通过阀门切换来改变2套供浆系统和2个吸收塔之间的对应关系，确保任一套供浆系统能向任一个塔供浆。

4.3 衬胶管道弯头、三通采用陶瓷耐磨管件

介质为石灰石、石膏浆液管道的衬胶管道，在易磨损的部位，如弯头、三通、孔板及调节阀后采用陶瓷耐磨管件，以防止管件磨损而漏浆。

5 石膏脱水系统的设计特点

5.1 石膏脱水系统配置

按常规设计思路本项目应设置两套石膏脱水系统，每套系统出力按150%单套FGD产生的石膏量设计。经过方案比选，最终确定为设置3套石膏脱水系统，单套系统出力按单台炉100%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况产生的石膏量进行配置。虽然系统的总出力不变，但备用率有所提高。该系统中3台旋流器和3台真空皮带脱水机一一对应，通过切换旋流器入口管路上的自动阀，来改变吸收塔和旋流器、皮带机的对应关系。

5.2 旋流器溢流回塔方式

旋流器溢流回塔管路在塔上的接口设置在吸收塔入口底部，这样可以在溢流回塔的同时起到对入口烟道底部冲刷的作用，有效防止塔入口底部石膏堆积。

5.3 石膏溜槽材质

脱水后的干石膏通过溜槽进入石膏库。溜槽采用钢衬聚丙烯(PP)板材质，使溜槽壳体免受石膏中残余氯离子的腐蚀，和传统的钢衬鳞片相比，PP板表面更光滑，能有效防止石膏在氧化不充分、亚硫酸钙含量超标的情况下黏附在溜槽内壁。

5.4 无压自流浆液管采用高密度聚乙烯(HDPE)材质

石膏脱水系统内有相当部分管道是无压自流浆液管，由于管内介质处于无压自流状态，管径要比有压管更大些。此部分管道及真空泵、皮带机排气管道选用HDPE材质，内壁光滑耐磨，可以减小自流管敷设坡度；不需车间预制，现场切割焊接, 安装方便，施工周期短；质量小，皮带机、真空泵等设备接口荷载较小。

6 事故排放系统的设计特点

事故浆液罐不采用顶进式搅拌器，采用侧进式搅拌器，并和吸收塔浆池类似，同样在线备用一台搅拌器。事故浆液泵按一用一备设置；所有的地坑设置2台地坑泵，一用一备。地坑泵采用自吸泵型式。和传统的液下泵相比，自吸泵可靠性更高、故障率更低些，同时泵故障时检修工作强度更小一些。地坑之间设置管线能实现相互连通。石灰石供浆管至塔区设置一支路去地坑，塔侧石灰石供浆阀组出现故障时也可以通过地坑泵实现向吸收塔供浆。

7 控制、配电系统

无旁路的脱硫系统不再是主体的附属，其重要性和机组等同，控制和配电需纳入主机。因此，单台炉脱硫部分，如烟道系统、吸收塔系统、氧化空气系统等纳入锅炉主体分散控制系统(DCS)控制，在主体集控室内完成监控；脱硫公用系统如制浆、脱水、事故排放系统纳入全厂辅助车间集中控制系统。

为提高脱硫装置供电系统可靠性，FGD装置不再单独设置脱硫6 kV段，脱硫6 kV电动机和低压变压器由主厂房6 kV段供电，成为主厂供电系统的一部分。

8 结论

提高无旁路脱硫系统的可靠性，不能一味地通过增加投资的方式，需要从各个子系统的设计细节入手，以优化设备配置和工艺流程为着眼点，才能在经济可承受的范围内，最大限度地提高系统的可靠性。

参考文献：

[1]吴春华,颜俭,柏源,等.无GGH湿法烟气脱硫系统烟囱石膏雨的影响因素及策略研究[J].电力科技与环保，2013(3)：15-17.

[2]孙宏斌,雷艳红.火电厂脱硫“湿烟囱”防腐蚀内衬结构设计[J].陕西建筑. 2009(12)：7-9.