火電廠煙氣治理設施消防問題及對策

杜文華，王偉

(陽泉煤業集團西上莊低熱值煤熱電有限公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

近年來國家對火電廠環保管控政策不斷收緊，火電廠在運和在建項目普遍開展了煙氣環保設施改造和系統完善，火電廠煙氣排放標準基本達到了超低排放，但火電廠煙氣環保設施在基建期和運營期也出現了不少的安全事故。

1 火電廠煙氣治理設施概述

常規火力發電廠煙氣治理設施有脫硝設施、除塵設施及脫硫設施，下面以某在建燃煤火電廠煙氣治理設施為例做如下概述。

1.1 脫硝系統

該工程脫硝系統分爐內低氮燃燒系統和爐外選擇性催化還原(SCR)脫硝系統。爐內低氮燃燒系統主要設備為低氮燃燒器。爐外SCR系統主要由尿素存儲及溶液制備系統、水解反應器、催化劑、各類管閥箱(不銹鋼)等構成。

1.2 除塵系統

除塵系統分為電袋復合除塵器和濕式電除塵器，電袋復合除塵器分為電區和袋區，主要設備為陽極板(SPCC)、陰極線(針刺線)、高頻電源、振打系統、布袋(50%聚苯硫醚+50%聚四氟乙烯)、殼體及花板等。

濕式電除塵器采用立式玻璃鋼結構，主要設備為殼體布袋(50%聚苯硫醚+50%聚四氟乙烯)、陰極線(鈦合金)、陽極管(C-FRP)、框架及鋼梁(2205)、高頻電源及沖洗系統等。

1.3 脫硫系統

脫硫工藝系統主要包括：煙風系統、吸收系統、吸收劑制備系統、石膏脫水系統、廢水處理系統、沖洗水系統及其它工藝系統。其中煙風系統主要有原煙氣煙道和凈煙氣煙道，吸收系統由吸收塔、噴淋層及噴嘴、除霧器及沖洗管、攪拌器、漿液循環泵及進出口管、氧化風機及塔內分布管、石膏排出泵等組成。

2 主要的消防問題及應對措施

2.1 脫硝系統

脫硝系統在基建期不存在大的消防隱患，主要消防隱患暴露在運營期，即氨氣泄漏后可能會造成著火或爆炸事故。該項目還原劑為尿素，還原劑制備區防火消防壓力較小，僅需做好通風及氨濃度監測即可。

水解反應器布置在鍋爐鋼架上，水解后的氨氣稀釋后送入煙道進行脫硝。送入煙道內的氨氣在催化劑的作用下和氧存在的條件下，會優先和NOx發生脫除反應，生成N2和H2O，而不和煙氣中的O2發生氧化反應，脫硝后氨逃逸質量濃度小于3 mg/kg，不會在尾部煙道發生燃燒。但管道泄漏、閥門內漏和外漏均可能會導致氨氣泄漏，氨氣的爆炸極限是16%～25%，最易引燃濃度為17%，如果在氨氣和空氣的混合氣體爆炸極限范圍內附近動火，將會發生爆炸。

主要應對措施：做好閥門和管道的檢修及檢漏工作；發生泄漏時，泄漏區域嚴禁動火；不具備停爐檢修條件時，做好隔離和通風工作。

2.2 電袋除塵系統

電袋復合除塵器從設備構成看均為不可燃材料，該項目要求電袋除塵設施能在連續運行溫度不低于160 ℃的條件下運行，短時耐溫不超190 ℃。常規聚苯硫醚纖維的熔點是280 ℃，是比較好的阻燃材料，聚四氟乙烯熔點是327 ℃，也屬于較好的阻燃材料。正常運行過程中不會發生布袋燒損，尤其是前端的電區將絕大部分粉塵顆粒收集后，燒袋概率隨之降低。但當煤粉或助燃油在尾部煙道二次燃燒或爆燃，高速煙氣攜帶高溫顆粒穿過布袋，會損傷布袋。

主要應對措施：鍋爐燃燒調整得當，避免可燃物在尾部煙道集聚[1]；除塵器入口事故降溫系統自動投入正常。

2.3 濕式電除塵器系統

濕式電除塵器系統殼體采用碳鋼玻璃鱗片內襯防腐，陽極管采用導電玻璃鋼管。在安裝期間火災隱患與脫硫系統類似，運行期火災隱患主要發生在電源空載升壓試驗期間、啟停爐期間和機組非正常運行期間，高溫而引發玻璃鋼著火。

主要應對措施：空載升壓盡量在引風機運行情況下做；檢修結束時必須先測量電場絕緣，排除設備內部接地點；濕電噴淋系統必須保證可靠投入，并驗收后方可關閉人孔；空升前對極板進行沖洗，防止雜物被火花點燃；空升結束后必須立即進行沖洗；鍋爐主燃料保護動作(MFT)或噴淋閥故障時設置濕電保護等措施[2]，可在一定程度上有效避免濕電運行火災事故。

2.4 脫硫系統

脫硫系統的消防隱患主要在吸收塔，該項目吸收塔內襯防腐材料為玻璃鱗片樹脂涂料。在玻璃鱗片防腐施工時為了使涂料具有流動性需加入苯乙烯作為稀釋劑，苯乙烯因分子量較大，揮發性較差，在玻璃鱗片的魚鱗結構良好的防滲遮蔽作用下，苯乙烯更難揮發。由于吸收塔內防腐屬于受限空間作業，通風、排塵、照明、涂層干燥都受限制，因此在玻璃鱗片施工完畢后較長時間內涂層中依然存在大量苯乙烯，揮發后的苯乙烯氣體會在吸收塔底部沉積，隨苯乙烯氣體濃度升高會達到其爆炸極限。當遇到明火或高溫時，苯乙烯、有機樹脂等可燃物具備燃燒條件，從而燃燒或爆炸。

部分在建項目或改造項目存在趕工期現象，交叉作業，冒險施工，更增加了火災事故發生的概率。塔內防腐一旦著火，因滅火條件受限，往往只能任其自燃結束，導致整個塔體及設備損毀。主要應對措施如下。

2.4.1 提高對消防問題重要性的認識

牢固樹立安全是企業“第一工作、第一要務、第一責任”的理念，把安全工作放在首位來抓，切實將責任落實到位，制度健全到位，管理控制到位，監督檢查到位。確保做到“凡事有章可循、凡事有據可查、凡事有人負責、凡事有人監督”。

2.4.2 加強消防安全管理

選擇有資質的施工隊伍，審查近年來安全施工業績，有安全事故的隊伍不允許進廠；簽訂安全協議，明確各自的安全責任；施工前召開防腐工作的防火專題會，審查施工方案、防火方案及相關安全措施，嚴禁交叉作業；建設單位、監理單位及施工單位三級單位均需對防腐施工人員進行專題培訓和教育，增強施工人員安全意識，提高其防火技能；三級單位派各自安全員現場監護。

2.4.3 嚴控材料質量

樹脂、固化劑等原材料須采用國內正規企業產品，有條件的也可采用進口優質產品，杜絕小作坊產品流入施工現場；規范施工工藝，嚴把材料配比，膠泥生產廠家技術人員應在施工現場技術指導，避免因配比不規范而導致的膠泥施工質量差和揮發性氣體量加劇的問題。

2.4.4 落實具體的防火措施

防腐施工區域實行全封閉隔離，懸掛警示標志，嚴格執行出入制度；吸收塔及煙道內需布置足夠的滅火器材，必要時配備消防車；施工區域人員必須穿戴合格的防護用品；規范電氣照明及接線，使用防爆照明燈具；塔內及煙道內配備足夠的換氣風機；吸收塔及煙道內嚴禁堆放物料，如作業用的鱗片、固化劑、稀釋劑等，做到即來即用，人離物盡；腳手架及架板做好防護措施，防止摩擦產生火花。

吸收塔周邊、煙道的出入口嚴禁動火。如設備安裝需要確需動火，需辦理動火工作票，封閉吸收塔人孔、煙道出入口及吸收塔連接管口，嚴防電焊火花和易燃易爆氣體進入塔內；預先準備好滅火器、消防水帶等消防器材，必要時需設置防火隔離墻；電焊工作結束，人員撤場前必須認真清理現場，斷開焊機電源，仔細檢查周邊，清理掉帶火的焊渣，必要時對焊渣的堆積點實施噴水措施消除熱源。

運營期對脫硫吸收塔及煙道進行檢修、改造時，也應嚴格按照以上措施執行，避免火災事故。

3 火電廠煙氣治理設施消防問題管控的思考

3.1 改進防腐材料

防腐材料既要能滿足防腐性能、工藝性能和造價控制，同時要滿足施工動火時不燃的要求，在目前的技術水平下很難實現，僅從上述的應對措施，不能根本上消除、減少或避免吸收塔著火事故。目前濕法脫硫是火電廠最成熟的煙氣脫硫技術，而玻璃鱗片樹脂防腐是脫硫系統吸收塔及煙道防腐的主流工藝[3]。現今玻璃鱗片防腐技術仍是源自日本80年代的防腐技術[4]，國內在這三十年中僅僅是在材料的配料研究、生產成本方面有所進展，但在如何提高材料的阻燃性方面沒有太大突破。有關行業管理部門應該著手引導從業企業、科研部門在阻燃防腐材料的研制方面取得突破，或對樹脂、固化劑和稀釋劑這3種材料更換成阻燃材料方面有所改進。

3.2 制定防范標準

火電廠和煙氣治理設施的基建隊伍和檢修維護隊伍，要在國家行業管理部門出臺安全規范導則和防范標準前，自主制定企業的專項安全導則和防范標準，高度重視煙氣治理設施消防問題的研究和防范。有關單位要從人員的培訓、消防硬件設施的投入、規范的管理機制、系統工藝的安全控制等方面，采取系統管控的措施。特別是人員的培訓至關重要，從見諸報章的事故案例看，主要問題還是發生在作業人員沒有煙氣治理設施消防問題的清晰概念，管理人員沒有煙氣治理設施消防問題的安全警覺，事故單位沒有系統的安全防范標準和管理導則等。

4 結束語

一次次血的教訓，少則幾百萬、多則幾千萬的經濟損失，對本就處于經營寒冬期的火電企業更加雪上加霜。目前國內的火電廠煙氣治理設施存量非常龐大，在建增量也日益增長，火電廠煙氣治理設施消防問題必須要得到盡快的系統防范和管控，希望所有從業者要高度重視這個問題。