“煙塔合一”脫硫技術應用中應注意的問題

丁后亮

（武漢凱迪電力環保有限公司，武漢 430223）

“煙塔合一”脫硫技術應用中應注意的問題

丁后亮

（武漢凱迪電力環保有限公司，武漢 430223）

以山陰電廠2×300MW機組煙氣排放系統采用的煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”項目為例，分析了濕法脫硫技術運用在煙塔合一項目中的特點及所需要注意的問題。

煙塔合一;濕法脫硫;高溫環境;保護系統;運行維護

1 “煙塔合一”技術簡介

采用間接空冷干式自然通風冷卻塔技術的主要目的是節約用水，適用于缺水地區，如我國的山西、陜西等北方缺水省份。

間接空冷干式自然通風冷卻塔（下稱間冷塔）的冷卻原理是將需要冷卻的熱水在散熱翅管內流動，依靠其與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。間冷塔的外形與常規雙曲線濕式冷卻塔相似，但間冷塔的下部環塔一周均布置翅片式散熱器，如山西山陰電廠項目的2臺300MW機組共用一座間冷塔，散熱器的高度約為28m，工作時利用間冷塔本身的抽吸作用，將間冷塔外部的大氣抽吸到間冷塔內，利用大氣與翅片式散熱器進行接觸傳熱，將熱水冷卻，同時將進入間冷塔內的空氣加熱，加熱后的空氣溫度比環境溫度高15℃～25℃。

散熱器用翅片管或螺紋管，材質為鋼或鋁，管斷面為橢圓形或圓形。因散熱器需要大量的金屬管（鋁管或鋼管），因此造價為同容量濕式塔的4～6倍，再加上國外技術引進及關鍵設備進口等費用，間冷塔比常規濕式冷卻塔一次性投資要高出很多。

間冷塔的主要特點有：1）沒有水的蒸發損失，也無風吹和排污損失，所以水量損耗小；2）水的冷卻靠接觸傳熱，冷卻極限為空氣的干球溫度，效率低，冷卻水溫較高。

間冷塔在我國還未大規模使用，目前有山西陽城二期8號機組、陜西寶雞5、6號機組2×300MW、山西山陰電廠1、2號機組2×300MW、寧夏水洞溝電廠一期2×660MW等項目采用了此種冷卻塔的方式，其中寶雞電廠、山陰電廠是將脫硫吸收塔放置在間冷塔中心，省略了常規的混凝土煙囪，利用間冷塔排煙。

但到目前為止，“煙塔合一”的脫硫項目還處于建設當中，尚沒有實際投運的經驗。本文結合山陰電廠煙氣排放系統工程項目簡述了該項目與常規濕法脫硫不同的地方。

2 項目概況

山陰電廠2×300MW機組煙氣排放系統采用的是煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”設計方案，兩座吸收塔及相關設備（漿液循環泵、氧化風機、石膏排出泵、工藝水箱及水泵等）布置在間冷塔中。脫硫后的煙氣經布置在間冷塔內的吸收塔頂部垂直煙道對空排放；脫硫系統停運時，關閉吸收塔進、出口擋板門，打開旁路煙氣擋板門，原煙氣就經旁路煙道即也從此垂直煙道對空排放。煙氣系統的壓降通過脫硫裝置的增壓風機克服。

該項目的間冷塔直徑為160m，高度165m；2×300MW機組共用一座間冷塔。兩臺機組正常運行時，塔內的溫度比外部環境溫度高約20℃～25℃。山陰電廠地處山西省山陰縣城西北約9km處，當地的極端最高氣溫為38℃，即機組正常運行時，間冷塔內的溫度最高在58℃～63℃之間。

脫硫島采用一爐一塔布置，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，配置二級石膏脫水系統。公用系統包括吸收塔區工藝水系統、脫水區工藝水系統、石灰石濕磨制漿系統、石膏脫水系統，廢水處理系統等。

其簡易流程如圖。

項目流程示意圖

3 項目特點

3.1 間冷塔內環境溫度高

山陰電廠采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三塔合一”設計方案，整個電廠為節約用水基本都是采用空冷的方案，以減少水耗。間冷塔采用的是GEA EGI Contracting/Engineering Co.,Ltd.公司的技術。在機組正常運行時，間冷塔內的氣溫較環境溫度高20℃～25℃，尤其在夏季氣溫較高時，間冷塔內的脫硫系統最高將承受58℃～63℃的環境溫度，這比常規布置在大氣環境中的濕法脫硫裝置的運行溫度要高20℃～25℃。

由于脫硫系統設備通常都是按照常溫設計選型，并沒有考慮最高能承受58℃～63℃的溫度。因此，在高溫環境條件下，要綜合考慮脫硫系統設備、儀器儀表、電動執行機構的安全運行，布置在間冷塔內的脫硫系統設備（漿液循環泵、氧化風機、石膏排出泵、吸收塔排水坑泵、工藝水泵、除霧器沖洗水泵、擋板門密封風機、電動閥門等）本體、電機等都必須要考慮間斷高溫的環境工況，以保證整個脫硫系統的正常運行，從而保證機組的正常運行。

設備耐溫問題需從設備本體和電機兩個方面來考慮。

（1）氧化風機

目前脫硫系統的氧化風機普遍采用高效率容積式羅茨風機，風機在不大于40℃的環境溫度下可長期使用，超過40℃時，就應采取相應的降溫措施，以提高風機使用壽命和降低故障率。實際運行項目中，在超過40℃環境下運行的風機，經常會出現葉輪與殼體卡死的故障。

鼓風機在額定工況下運行時，一般要求各滾動軸承的表面溫度不超過95℃。如整個環境溫度達到58℃～63℃，即軸承的溫升在32℃～37℃。要保持這個溫升則必須要有相應的冷卻系統，冷卻方式可以選擇水冷或風冷。

（2）電動機

電機大致可分成兩大類，一是80V以下的低壓電機，二是6kV的高壓電機。針對此兩種類型的電機，解決的方案如下：

低壓電機：1）將電機的絕緣等級由F級升到H級；2）電機功率在原有選型基礎上增加一級，電機潤滑油采用高溫潤滑油脂。

高壓電機：將電機由空空冷調整成空水冷，即采用水冷電機。

3.2 煙道、管道布置長

為防止周邊建筑、構筑物對間冷塔底面周邊的進風流場產生影響，所以周邊建筑、構筑距間冷塔布置較遠。脫水綜合樓、增壓風機與布置在間冷塔內的吸收塔最長距離達到230m。石灰石供漿管、石膏排出泵、濾液水等管道都達到200m以上。

整個脫硫系統煙道用鋼量約700t，煙道長度達到450m，最大跨度達到15.5m（規程上煙道跨度規定為6～9m），在國內濕法脫硫項目中此煙道也是最長、噸位最重、跨度最大的，大部分使用圓截面（直徑為φ6.2m）的煙道。

較長的漿液管道在實際運行過程中，會增大管道內漿液沉積、堵塞的機率，加上本項目地處北方地區，間冷塔以外的管道均采用保溫、伴熱的方式，如運行中有堵塞的情況出現，會增加相應的檢修維護工作量。

3.3 增壓風機適應負荷變化的范圍較大

根據該工程的布置情況，整個脫硫系統的旁路放置在吸收塔入口煙道上，只要主機投運，不論脫硫是否運行，增壓風機都需運行，即增壓風機充當二級引風機的作用。因此，在鍋爐點火、起動、從低負荷逐步穩定到BMCR工況過程中，增壓風機都要運行，所以增壓風機不可避免也需要在機組低負荷的工況下運行。這就對增壓風機適應工況的范圍提出了較高的要求，這也是區別于常規濕法脫硫增壓風機的設計選型。

常規濕法脫硫是在機組運行穩定后，才開始啟動增壓風機及脫硫系統。通常脫硫工藝條件及控制邏輯上，在機組負荷低于30%～40%BMCR工況時，脫硫系統便退出運行，其目的一是保護脫硫漿池中的漿液不受主機穩燃時所帶油槍污染；二是避免增壓風機與鍋爐引風機聯調時產生較大的波動影響主機的穩定運行。

但該項目要求對增壓風機運行的工況范圍較大，因此必須適應鍋爐的運行工況，遠離喘振點。

在該項目的風機選型問題上，考慮到主機可能存在低負荷運行、鍋爐點火等不利工況，對增壓風機加裝了防喘振裝置（即KSE），使增壓風機在低負荷運行時可遠離喘振區域，并在原有的選型基礎上，加大了一號風機葉輪，從而保證了機組的正常、穩定運行。

3.4 冷卻水系統

由于間冷塔內布置的漿液循環泵、氧化風機等的高壓電機采用了水冷，因此，整個系統需要約70m3/h冷卻水，最高冷卻水溫不超過33℃。如冷卻水不能采用電廠的閉式循環冷卻水，則經設備冷卻過后的水要回到工藝水箱繼續到系統回用，此時存在工藝水與冷卻水量平衡的問題。因此，如采用間冷塔的設計方案，主體設計需要提前考慮高溫間冷塔內脫硫設備的冷卻水用量。

4 結語

對于缺水地區火力發電廠用間冷塔配濕法脫硫的方案，與常規的濕法脫硫還是有所區別的，因此在設計過程、實際運行及檢修維護時，都應根據間冷塔內的高溫環境、脫硫系統配套管道較長等具體特點來制定相應的措施。

Attention Problem for Wet FGD System in Power Plant with Stack in Cooling Tower

DING Hou-liang
(Wuhan KAIDI Electric Power Environmental Protection CO., Ltd, Wuhan 430223, China)

Attention should be paid attention during the design, operation, and maintenance of wet FGD system in power plant with stack in cooling tower.

power plant with stack in cooling tower; wet FGD system; high-temperature environment; protection system;operation and maintenance

X701.3

A

1006-5377（2011）10-0049-03