探讨“三塔合一”技术在百万机组的运用

贺建设

榆林能源集团横山煤电有限公司 陕西榆林 719000

1 项目概况

榆能集团横山煤电公司，装机容量2×1000MW，采用哈蒙式间接空冷、石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，一台机组配一台自然间接冷却塔，将脱硫塔布置在间冷塔内，脱硫后烟气直接从吸收塔顶部排放，烟气脱硫系统不设置旁路，无烟气换热器（GGH），无增压风机，脱硫系统与主机同时运行。

2 间接空冷塔烟塔合一方案的系统布置

每台机组的脱硫系统按100%全烟气量设计，采用烟塔合一方案时，脱硫吸收塔和浆液循环泵等布置在间冷塔塔内地面中央区域，其它脱硫设施布置在辅助厂房内，脱硫系统原烟气烟道从引风机出口合并后引接，通过一根圆烟道从间冷塔X柱之间的空隙进入塔内，再接入脱硫吸收塔；脱硫后的净烟气从吸收塔顶部烟道向上先排入间冷塔内，然后烟柱在塔内干热空气流的包裹抬升下自间冷塔顶部（出口标高196m）排入大气。

3 间冷塔的防冻措施

3.1 设计方面的防冻措施

（1）把塔内空冷散热器分成12个独立的可以单独运行的冷却扇段，每个冷却扇段设置独立的充、排水系统，与地下储水箱连接。当冬季气温过低或汽轮机突然减负荷时，可减少几个冷却扇段的运行，使扇段回水温度不低于30℃。（2）每两个空冷散热器设置一个电动执行机构，根据循环水回水温度由DCS自动控制百叶窗开度，在严寒地区冬季运行，将百叶窗开度均衡控制在0%-30%范围内调节较为安全。（3）#5、#6、#7和#8扇段分别设置旁路，当机组冬季启动时，在低负荷小流量工况下循环水先通过旁路，待水温升高后，再进入空冷散热器，回水温度低时，循环水走旁路扇段，避免空冷散热器内循环水在低速或低温下发生冻结现象。（4）每个冷却扇段的空冷散热器上部的排气管沿空冷塔内壁垂直设置，适当放大排气管的管径并增设电伴热设施，使充水、排水时能够迅速排气，避免因充排水时间过长，水温过低而造成冰冻。排空气管与环管的连接将橡胶管改成钢管，避免冬季变形结冻。每个扇段空冷散热器分别增设温度测点，避免局部空冷散热器水温过低而造成冰冻。

3.2 运行方面防冻措施

（1）冬季启动时，首先开启进、回水主管旁路上电动阀，形成循环，随着循环水回水温度升高，待循环水回水温度T满足如下，方可进行扇段的充水。空冷塔外环境温度t，当-10℃＜t＜2℃,则应保证 T＞40℃；当 -15℃＜t＜-10℃，则应保证 T＞45℃；当t≦15℃，则应保证T＞50℃；特别说明：当空冷塔外环境温度t≦10℃，扇段不宜冲水，充水期间必须关闭百叶窗，待正常运行后根据水温调节百叶窗开度。（2）冬季在实际的运行当中，需要按照环境温度对回水温度进行合理的分析，并且和运行经验相结合，在现阶段温度为-10℃-0℃时，扇段回水温度应不低于30℃；当环境温度在-10℃以下时，扇段回水温度不应低于35℃运行。当扇段回水温度接近30℃，这就需要首先对百叶窗的开度进行合理调节，这主要是微小调节；若是将扇段百叶窗全部关闭后，水温若是还在降低，就可以采用扇段解列将其回水温度提升，若是扇段回水温度小于20℃或者扇段散热器壁温小于16℃，在延时之后温度还是没有升高，为了避免散热器翅片管出现冻结，这样该扇段的百叶窗就需要全部关闭，自动排水程序启动。（3）当空冷单元发生泄漏时，应及时退出该空冷单元运行，关闭全部空冷扇段百叶窗，防止结冰冻坏散热器；当空冷单元出口温度降到30℃，且继续下降到25℃时，应立即进行空冷单元排水。（4）冬季间冷运行，至少保持两台循环水泵运行，防止空冷散热器内水流速降低引起冻坏事故。

4 排烟塔排放污染物地面浓度分析

烟气通过冷却塔排放的特点如下：与烟囱排放出的烟气相比，其烟气本身具有一定的热含量。冷却塔排放的烟气由于热力引起的抬升作用应比烟囱排放大，一般湿式冷却塔排放大约是烟囱排放的10倍，由此形成在弱风情况下冷却塔排放的烟气有明显的抬升，干式冷却塔排放尤其是1000MW机组采用干式冷却塔排放，热力抬升到底是何种程度需要做进一步科学研究实验等等工作才可获得。在风力不大时，烟气通过湿式冷却塔排放的环保影响是积极的，分析如下。（1）冷却塔排放的烟气与烟囱排放出烟缕相比，其烟团具有显著的热含量。热力引起的动力抬升作用冷却塔大约是烟囱排放的10倍。由此形成在弱风情况下，冷却塔排放的烟气有明显的抬升，能进入大气层平流层并能达到较高的位置，可使扩散保持更长时间。弱风情况下可充分利用大气自身扩散稀释能力，减小污染物的落地浓度。（2）烟塔合一可以取消提高烟气抬升高度而进行的再加热，节约烟气加热器的能耗，减少传统脱硫方式中GGH的泄漏，提高脱硫装置的可靠性和利用率，减少占地的同时减少扰动面积，减轻对生态环境的影响。（3）根据中国环科院测算资料，通过120m高的湿式冷却塔排烟，造成的SO2和PM10、NO2年均地面浓度总体低于240m高烟囱排烟的地面浓度。（4）在大风状况时，冷却塔排放烟气抬升高度一般会低于烟囱排放烟气抬升，但在大风状况下，由于总背景适宜于污染物扩散，所以总体来说烟气通过冷却塔排放是一种很好的选择。但大风条件下空冷排烟塔下风向可能出现的背风涡的范围极其环境影响目前有待深入研究。（5）当环境风速较高时，冷却塔排放烟气抬升高度会减小，可能低于烟囱排放烟气抬升，烟气扩散效果不理想，会导致地面浓度较高。并且在较高风速情况下排烟，可能会造成烟气下洗，不仅不利于烟气排放，还会对塔壁产生腐蚀。但大风条件下的总背景适宜于污染物扩散。总体来说，烟气通过冷却塔排放是一种很好的选择。

5 结语

随着当前环境空气污染物排放标准不断提升，我国已经具有“三塔合一”技术应用条件，然而实际的应用技术还不是很成熟，局部设计还需要依靠国外，所以投资比较高。现阶段，随着对新技术的应用以及总结，和材料逐渐实现国产化，投资额也在不断的降低。现阶段，按照我国相关标准要求，燃煤电厂还是需要应用脱硫措施才可以有效的和环保排放标准有效符合，在这当中，对湿法脱硫工艺应用非常广泛，从而为我国火电厂建设中采用“三塔合一”技术提供了广阔的前景。