脱硫系统增设事故喷淋系统的注意事项

■张永军 ■神华国能焦作电厂有限公司，河南 焦作 454100

1 系统简介

工程暂按600MW机组介绍，脱硫系统原设计采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫(FGD)工艺，脱硫系统设计效率不低于95%。脱硫塔采用空塔喷淋，一炉一塔方案，设三层喷淋层。

脱硫系统原设计有增压风机、回转式烟气－烟气换热器(GGH)、脱硫烟气旁路。

根据最新的环保需要，已建有旁路的脱硫系统必须取消烟气旁路。取消烟气旁路后，脱硫系统的可用率必须等同于主机的可用率，对脱硫系统的安全稳定运行提出了更高的要求。由于GGH的功耗高，且易拥堵，降低了脱硫系统的可用率。目前，出于环保要求及节能降耗的需要，越来越多的电厂进行了取消烟气旁路、取消GGH的技术改造。

改造工程在设计时应坚持“安全可靠、经济适用”的方针，采取有效措施控制工程造价。应充分利用现有设备和场地，力求工艺流程和设施布置合理、操作安全、简便，对机组设施的影响最少。

本文通过对取消脱硫烟气旁路、取消GGH等项目改造的介绍，总结出600MW机组脱硫系统增设烟气事故喷淋系统共性的问题。

2 事故喷淋的重要性

目前，导致脱硫系统故障的重要一个原因是进入脱硫吸收塔的原烟气超温。

取消脱硫系统的烟气旁路后，锅炉空预器出口的原烟气必须通过脱硫吸收塔进入烟囱进行排放。因此，脱硫系统整体的运行安全已经成为整个电厂机组安全、稳定运行重要的组成部分。工程改造时必须考虑减少脱硫系统的故障因素而导致整个电厂停机的运行事故。

脱硫吸收塔壳体的材质一般设计为碳钢，设计温度不应高于130℃;吸收塔内除雾器及防腐玻璃鳞片、橡胶等设备的最高使用温度一般不高于85℃。因此，为了保证脱硫系统安全、稳定运行，必须控制进入吸收塔的烟气稳定低于85℃。

鉴于上述原因，在取消脱硫系统烟气旁路后，必须在吸收塔入口烟道上增加喷水减温装置。在进入吸收塔的原烟气温度出现异常升高的情况或浆液循环泵因事故而全部停运时，启动吸收塔入口的事故喷淋系统，降低进入吸收塔的烟气温度，控制在吸收塔的允许的温度范围之内。

3 事故喷淋水源的选择

取消GGH后，原烟气不经降温直接进入吸收塔。由于锅炉排烟温度一般高于120℃以上(修正后)，经除尘器及烟道漏风温度会降低10℃左右，但原烟气经过引风机(和增压风机)后，原烟气温度一般会增加10～15℃。因此，进入脱硫吸收塔的原烟气一般会高于125℃，机组在进行脱硫改造时必须增加事故喷淋系统。

根据目前已运行的机组，本着改造工程技术方案经济实用的原则，事故喷淋系统的水源一般选择利用除雾器冲洗水泵供水、设置专门的高位水箱、接至全厂的消防水、接至脱硫系统工艺水方案等方案。

在新建机组的脱硫系统设计时，一般在脱硫塔出口的净烟道下方的支架中间设置单独的高位水箱，该高位水箱的位置位于吸收塔原烟道进口的上部位置，将事故喷淋系统连接至原烟道。在机组正常运行时，将高位水箱内储满水，在烟气发生异常状态或脱硫系统异常时，开启事故喷淋系统连接原烟道的气动球阀，降低进入吸收塔的原烟气温度。该方案系统运行稳定，可靠性高。

但相对于改造工程，高位水箱体积如果设置的太小，满足不了原烟气迅速冷却的要求;高位水箱如果体积太大，水箱及满水状态的荷载太大，需要核算现有净烟道支架，现有基础和支架梁柱可能均需要加固，而由于原设计的优化和布置的紧凑，原有基础和梁柱的加固一般均存在较大的困难。而如果新增单独高位水箱支架，一般受现有场地的影响比较难布置且改造投资巨大。同时，还要综合考虑电厂所处全国的区域，如果该地区冬季容易结冰，高位水箱方案的可靠性会降低，因此，改造工程应综合以上情况，一般不推荐采用设置高位水箱方案。

为了保证系统的可靠性，将除雾器冲洗水泵改造，连接至保安电源，然后利用除雾器冲洗水泵向事故喷淋系统供水，该方案也是可行的，也能满足系统的要求。由于环保要求的提高，脱硫系统进行改造时，原有平板式除雾器(或两级屋脊式除雾器)要改造成两层或三层屋脊式除雾器，或再在净烟道加装烟道式除雾器，满足脱硫出口液滴浓度低于50mg/Nm3甚至20mg/Nm3的要求，除雾器冲洗水的用量较原设计会大大增加，需要重新复核现有除雾器冲洗水泵的出力。出于降低投资的需要，一般电厂都想利用泵原有的裕量而不再更换除雾器冲洗水泵。如果该泵不更换，不建议采用除雾器冲洗水泵向事故喷淋系统供水方案。如果更换该泵，在该泵订货时应一并考虑事故喷淋水量及压力等参数。

电厂消防水的水源一般最为稳定，且压力和水量要求均能满足事故喷淋系统的需要。而脱硫系统工艺水则需要进行核算，工艺水水泵的压力一般可满足喷淋系统的需要，流量经核算后，如果利用原有泵选型的裕量，也能满足系统设置的要求。

出于系统安全稳定运行的需要，脱硫系统改造时一般建议采用工艺水和消防水两路水源向事故喷淋系统供水。

增加事故喷淋系统后，为防止烟道腐蚀，应将喷嘴前一定距离到吸收塔入口的原烟道内部进行防腐。

4 喷淋系统设置要求

事故喷淋系统一般包括喷淋系统管道、启动阀门、喷嘴等。工艺水和消防水两路水源向事故喷淋系统供水，两路水源不同时开启，但能实现相互自动切换。为防止喷嘴长时间不运行造成堵塞，现场应引一路压缩空气作为气源，对喷嘴进行定期吹扫及干燥。出于防腐蚀的需要，事故喷淋管道及阀门均应采用316L不锈钢材质。

在事故喷淋水管上装设气动球阀;事故喷淋水管垂直接入原烟道后，水平分若干支路连接向下横向布置的喷嘴。喷嘴的喷水范围覆盖整个原烟道截面，建议采用120°的喷射角度。喷嘴和烟道内部的管道材质均能耐腐蚀，水雾粒径应不大于2～3mm。

5 事故减温喷淋布置

喷嘴应布置区域的脱硫原烟气流场应稳定，此时，喷嘴喷出的水雾采用使烟道截面内的原烟气均匀的降温。由于冷却需要时间的需要，喷嘴的通常安装在吸收塔入口1.5～3m距离的位置，保证烟气在进入吸收塔前冷却到80℃左右，保护吸收塔塔内的防腐材料及塔内件。

［1］齐玄.浅谈燃煤机组脱硫系统取消GGH后应该注意的问题［J］。山东工业技术。2015(09):71～72.