火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)擋板門(mén)密封風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳沖

(中國(guó)華電工程(集團(tuán))有限公司，北京 100035)

1 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)概述

由于石灰石－石膏濕法煙氣脫硫(FGD)技術(shù)具有脫硫效率高、工藝穩(wěn)定、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所以，國(guó)內(nèi)火電廠的煙氣脫硫大多采用此技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的FGD裝置基本上都設(shè)置在除塵器與煙囪之間。其中，煙氣系統(tǒng)包括原煙氣、凈煙氣和旁路煙氣煙道，分別裝有原煙氣擋板門(mén)、凈煙氣擋板門(mén)和旁路煙道擋板門(mén)［1］。一般一爐一塔的脫硫系統(tǒng)共設(shè)置3套擋板門(mén)，以保證機(jī)組的正常運(yùn)行，如圖1所示(圖中GGH為煙氣換熱器)。

2 擋板門(mén)的選型

擋板門(mén)一般采用單軸雙層百葉窗形式，在每層擋板上配有密封元件。煙道擋板的密封面是不銹鋼(或合金)對(duì)不銹鋼(或合金)之間的硬密封，必然存在煙氣泄漏。FGD正常運(yùn)行時(shí)，煙氣會(huì)從關(guān)閉的旁路擋板泄漏，進(jìn)而影響脫硫效率，增加了大氣污染物的排放;脫硫塔停運(yùn)進(jìn)行檢修時(shí)，煙氣會(huì)向脫硫塔泄漏，無(wú)法進(jìn)塔檢修，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)還有可能損壞塔內(nèi)防腐層及其他構(gòu)件。為達(dá)到零泄漏的目的，需安設(shè)密封空氣系統(tǒng)［2］。一般情況下配1套密封空氣系統(tǒng)，包括2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)和1臺(tái)電加熱器。設(shè)置電加熱器主要是為了提高密封風(fēng)的溫度，防止擋板處煙氣結(jié)露而腐蝕擋板門(mén)，同時(shí)減少擋板門(mén)2層板之間的溫差變形和熱變形應(yīng)力，提高擋板門(mén)的密封性和使用壽命。下面以600MW機(jī)組為例介紹密封風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

圖1 FGD系統(tǒng)煙氣工藝流程

2.1 擋板門(mén)密封風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)

該機(jī)組原煙氣擋板門(mén)尺寸為7 400 mm×9 200 mm(寬×高)，凈煙氣擋板門(mén)尺寸為6 200 mm×10200 mm(寬×高)，旁路擋板門(mén)尺寸為7500 mm×11200 mm(寬×高)。

所配2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)的參數(shù)為:風(fēng)量，13 269 m3/h;壓力，＞6000 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率，38.4 kW;電動(dòng)機(jī)功率，45 kW;電壓等級(jí)，380 V。所配電加熱器的參數(shù)為:電功率，280kW;電壓等級(jí)，380V。加熱后，密封空氣溫度大于100℃。

2.2 采用其他系統(tǒng)

采用電廠一次風(fēng)作為擋板門(mén)密封風(fēng)(風(fēng)量為15 532 m3/h，風(fēng)壓為10 438 Pa)的工藝流程如圖2所示。由于一次風(fēng)經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器后，溫度大約為300℃，而一般擋板門(mén)要求密封風(fēng)的溫度接近煙氣溫度即可，所以，經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器的空氣溫度過(guò)高，還需要從一次風(fēng)的冷段再引一路風(fēng)與熱風(fēng)混合，以達(dá)到需要的密封風(fēng)溫度。

引來(lái)的密封風(fēng)風(fēng)量為15532m3/h，到達(dá)擋板門(mén)時(shí)的壓力約為9000Pa，可滿足擋板門(mén)密封的要求。

3 能耗比較

3.1 采用密封風(fēng)機(jī)及電加熱器系統(tǒng)

密封風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量可以滿足3臺(tái)擋板門(mén)所需的風(fēng)量，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，需要開(kāi)1臺(tái)密封風(fēng)機(jī)、1臺(tái)電加熱器，所需電功率為318.4 kW。

3.2 采用一次風(fēng)系統(tǒng)

如果采用一次風(fēng)系統(tǒng)，需要調(diào)整一次風(fēng)機(jī)的選型。

原一次風(fēng)機(jī)參數(shù)為:流量(鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量 BMCR 工況)，243668 m3/h;全壓，10184 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率，755 kW;電動(dòng)機(jī)功率，1600 kW。

修改后一次風(fēng)機(jī)參數(shù)為:流量，259200 m3/h;全壓，10 438 Pa;風(fēng)機(jī)軸功率，807 kW;電動(dòng)機(jī)功率，1600 kW。

因?yàn)橐淮物L(fēng)流速增加，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器及風(fēng)道阻力增加，使得一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓增加，從而使風(fēng)機(jī)軸功率增加52 kW。

3.3 2種方式能耗比較

1臺(tái)600 MW機(jī)組，如果采用一次風(fēng)系統(tǒng)作為FGD擋板門(mén)的密封風(fēng)，每臺(tái)機(jī)組可節(jié)約用電功率266.4 kW，2臺(tái) 600 MW 機(jī)組共節(jié)約用電功率532.8 kW。

3.4 系統(tǒng)投資的比較

采用一次風(fēng)系統(tǒng)作為擋板門(mén)的密封風(fēng)，2臺(tái)600 MW機(jī)組節(jié)省密封風(fēng)機(jī)和電加熱器等設(shè)備購(gòu)置費(fèi)13萬(wàn)元，但需要增加從一次風(fēng)機(jī)到擋板門(mén)的管道、閥門(mén)等，共計(jì)36萬(wàn)元，比采用密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)增加投資23萬(wàn)元。

圖2 采用電廠一次風(fēng)作為擋板門(mén)密封風(fēng)的工藝流程

4 采用一次風(fēng)作為密封系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)控制

4.1 溫度控制

由于一次風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)預(yù)熱器以后的溫度約為)300℃，而一般擋板門(mén)要求密封風(fēng)的溫度接近煙氣溫度即可，如果溫度太高，同樣會(huì)引起擋板門(mén)2層板之間的溫差變形和熱變形，而且可能燒壞煙道防腐材料。所以，還需要從一次風(fēng)的冷段再引一路風(fēng)與熱風(fēng)混合，以達(dá)到所需的密封風(fēng)溫度。在進(jìn)行控制時(shí)一定要連鎖，避免密封風(fēng)溫度過(guò)高。

鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)空氣預(yù)熱器溫度較低，一次風(fēng)溫度降低，需要調(diào)整冷熱風(fēng)的配風(fēng)比例，以適應(yīng)密封風(fēng)的溫度要求。

4.2 壓力控制

一次風(fēng)機(jī)的全壓為10 184 Pa，通過(guò)管道到達(dá)擋板門(mén)區(qū)域的壓力約為9 000 Pa，所以，要求擋板門(mén)廠家按照此壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免由于一次風(fēng)系統(tǒng)壓力過(guò)高而引起密封風(fēng)系統(tǒng)損壞。

5 結(jié)論

通過(guò)以上比較可以看出，F(xiàn)GD系統(tǒng)擋板門(mén)密封風(fēng)系統(tǒng)采用一次風(fēng)，可以降低能耗，經(jīng)濟(jì)效益良好，也符合國(guó)家節(jié)能減排的政策。但密封風(fēng)系統(tǒng)采用一次風(fēng)也有一定的風(fēng)險(xiǎn)，必須在設(shè)計(jì)、運(yùn)行過(guò)程中采取合理的控制措施，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

［1］肖家榮.擋板門(mén)在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2008(6):18－20.

［2］郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.