电厂烟气脱硫设备及运行

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业第四节烟气系统及设备一、烟气系统未经过FGD净化的烟气称为原烟气或脏烟气，而净化后的烟气称为净烟气。原烟气经增压风机进入换热器降温，在吸收塔中脱除SO2后，再经换热器加热升温，通过烟囱排放。烟道设有旁路挡板门和FGD进、出口挡板门。FGD运行时打开进、出口挡板门，旁路挡板门关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。烟道留有适当的取样接口、实验接口和人孔门，并且设有冲洗和排放漏斗、膨胀节、导流板等设备。二、主要设备㈠脱硫风机脱硫风机又称增压风机(boost-upfan，BUF)，用以克服FGD装置的阻力。脱硫风机主要有三种：动叶可调轴流风机、静叶可调子午加速轴流风机以及离心式风机。动叶可调轴流风机的优点是调节范围广，调节效率高，可以降低锅炉低负荷时的电力消耗。运行时，根据锅炉负荷，通过调整动叶角度来控制风机容量(烟气流量和压力)，保持旁路挡板进、出口之间的差压。这种风机始终在高效区运行，性能优良，节能显著，但结构复杂，制造费用较高，调节部分易生锈，转动部件多，动叶调节机构复杂而精密，且需要另设油站，维护技术要求高和维护费用高，叶片磨损比较严重。即使进行了叶片耐磨处理甚至设置了耐磨鼻，动叶可调轴流风机在相同条件下也远不如离心式和静叶可调轴流风机；风机本体价格很高，基本上是双吸离心式风机的1.2倍、静叶可调子午加速轴流风机的1.5～2倍。目前国内动叶可调轴流风机技术大多是引进国外的先进技术。静叶可调子午加速轴流风机在气动性能上介于离心式风机和动叶可调轴流风机之间，可输送含有灰分或腐蚀性的大流量气体，具有优良的气动性能，高效节能，磨损小，寿命长，且结构简单，运行可靠，安装维修方便，具有良好的调节性能，在相同的选型条件下可获得比单吸式离心式风机和动叶可调轴流风机低一挡的工作转速。离心式风机具有压头高、流量大、效率高、结构简单、易于维护等优点。但是也有一个显著的缺点：高效区相对较窄，当机组处于低负荷运转时，风机的效率往往很低，不能满足节能的要求。另外，300MW以上机组使用的离心式风机叶轮直径相当大，对于电厂的安全运行也是一个隐患。因此，脱硫风机很少使用离心风机，即使采用也需配置变频调速器。由于轴流风机的效率对负荷变化的敏感度小，因此，电厂机组调峰对风机的效率影响不大，而离心式风机对于负荷的变化则较为敏感，风机低负荷运转时效率往往很低。因此，除非确认安装脱硫系统的机组不作为电厂调峰机组，这时可以考虑采用离心式风机，其余情况均应采用轴流式风机。在选择动叶可调轴流风机还是静叶可调子午加速轴流风机时，国外大多选择动叶可调轴流风机，因为其在调节过程中风机的工作点始终处于较高的效率区域内，节能效果显著。但由于动叶可调轴流风机需要一套复杂的液压系统以驱动其调节机构，占地面积大，维护过程复杂，造价和运行费用较高。当风机出现故障时，需把风机运回制造厂家维修，维修时间长，维修费用较高，造成脱硫装置投运率低。而静叶可调子午加速轴流风机则可以实现现场维修，维修时间短，费用较低，功耗适中。㈡烟气挡板FGD装置设有进口挡板将系统与锅炉相隔离，如图2-31所示。旁路烟道内装有旁路挡板。在FGD装置启动和停机期间，旁路挡板打开。正常运行期间，旁路挡板关闭，由FGD装置处理所有烟气。发生紧急情况时，旁路挡板自动打开，烟气通过旁路烟道进入烟囱。FGD装置的烟道挡板可采用插板门、翻板门和百叶窗式的挡板门。目前国内引进的脱硫装置主要采用双百叶窗式的挡板门。采用双百叶窗式挡板门可以进一步提高密封性能，除了每层挡板上配备密封元件外，在两层挡板门中间还通入密封空气。随着挡板门技术的改进，也可采用单百叶带密封空气的挡板门。单百叶窗式挡板门大多用碳钢制作，每片挡板设有金属密封元件，以尽可能减少烟气泄漏。烟气挡板的驱动装置设在烟道外部，由控制系统控制其开关位置。为了提高烟气挡板的严密性，还需要配置密封风机。一般每个烟气挡板配备一台独立的密封风机。密封风为空气，有加热和不加热两种。采用加热风主要为了减少挡板叶片温度变形。㈢烟气再热和排故由吸收塔出来的烟气，温度已经降至45～55℃，已低于酸露点，尾部烟道内壁温度较低，容易结露腐蚀，所以要实施烟气再热。同时可以提高烟囱烟气的抬升高度，以利于污染物扩散，降低烟羽的可见度，避免排烟降落液滴。1.烟气热交换器的作用降低吸收塔入口烟温，提高吸收塔排烟温度。2．烟囱入口烟温的规定中国DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规范》规定80℃以上；德国《大型燃烧设备法》规定72℃以上；英国规定80℃以上；日本规定903．烟气再热器烟气再热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式烟气再热器是通过热载体或载热介质将热烟气的热量传递给冷烟气，它分为气一气换热器、水一气换热器和蒸发管式换热器。非蓄热式烟气再热器通过蒸汽或天然气燃烧加热冷烟气，这种加热方式投资省，但能耗大，适用于脱硫装置年利用率小于4000h的情况。⑴气-气换热器。气-气换热器(简称GGH)负有双重功能，即烟气冷却和烟气再加热功能。通常，GGH降低进入吸收塔的烟气温度，以利于进行化学反应，同时放出热量，这部分热量用来在换热器的另一侧加热净化后的低温烟气。气一气换热装置有回转式GGH和管式GGH两种型式。回转式GGH的结构如图2-32所示。管式GGH和汽轮机设备里的热交换器类似。回转式GGH的工作原理和结构类似于电站锅炉的回转式空气预热器，利用未脱硫的热烟气通过平滑的或带波纹的金属薄片或载热体加热脱硫后的冷烟气，但工作条件要比锅炉的空气预热器好的多，灰尘少、温度低、变形小、漏风率大大降低。GGH的传热元件需要由防腐材料制成，烟气进、出口均需防腐处理。另外，为了尽量减少原烟气泄漏到净烟气侧，需要设计性能良好的密封装置，并采用空气置换转动部分携带的烟气，可以使换热器的漏风率小于0.5％。这种加热器的主要缺点是粉尘的黏附与堵塞，以及热烟气会在蓄热元件上冷凝出部分硫酸并带到烟气中，因此须配备清洗装置(压缩空气、低/高压水)。带旋转蓄热格仓的回转式GGH较为常用。该设备通过蓄热元件在热气侧和冷气侧进行热交换。热气侧是从锅炉来的未经处理的原烟气；冷气侧是吸收塔来的处理过的净烟气。GGH壳体由净烟气通道和脏烟气通道分隔开来，蓄热元件在GGH外壳内连续旋转。当原烟气经过蓄热元件时，热量从烟气向蓄热元件传递，烟气温度降低；当净烟气经过热气侧内已蓄热的元件时，热量向烟气侧传递，烟气温度升高。为了防止烟气泄漏，以及保持密封状态，安装了GGH密封风机和GGH扫气风机。同时，为防止蓄热元件被烟气中的灰尘堵塞，还安装了冲洗装置及附属设备。GGH冲洗系统有三种型式，见表2-3。⑵水-气换热器。水-气换热器，又称管式烟气换热器，属于无泄漏换热器，需要循环水泵，如图2-33所示。管内循环水为载热介质，通过管壁与烟气换热。水一气换热器可分为两部分，即热烟气室和净烟气室。在热烟气室，热烟气将热量传递给管内的循环水，在净烟气室，净烟气将热量吸收。(3)蒸发管式换热器。蒸发管式换热器又称热管，也属于无泄漏型换热器，如图2-34所示。管内的水在吸热段蒸发，蒸汽沿管上升至烟气加热区，然后冷凝、放热、加热低温烟气。这种换热器不需要循环泵。为了防止腐蚀，离开除雾器的低温烟气首先在耐腐蚀材料制造的蒸汽-烟气加热器中升温，然后再被热管加热，低温区热管用耐腐蚀材料制造，而高温区用低碳钢制造。(4)气-汽换热器。此种换热器采用管式结构，属于非蓄热式间壁式加热器，如图2-35所示。管子为套管结构，蒸汽在内管中自下而上流动，将热量传给套管外流动的烟气，凝结水自上而下依靠重力流至水箱内。管式换热器设备庞大，电耗大，需要消耗蒸汽，应用较少。回转式换热器应用较多，但会有小部分原烟气泄漏到净烟气中。烟气换热器的受热面均应考虑防腐、防磨、防堵塞、防粘污等措施，与脱硫烟气接触的壳体也应采取防腐措施，运行中应加强维护管理。烟气换热器前的原烟道可不采取防腐措施。烟气换热器和吸收塔进口之间的烟道以及吸收塔出口和烟气换热器之间的烟道应采用鳞片树脂或衬胶防腐。烟气换热器出口和主机烟道接口之间的烟道宜采用鳞片树脂或衬胶防腐。用于脱硫装置的回转式换热器漏风率一般不大于1％。4．烟气排放湿法FGD装置烟气排放有两种形式：一种是将烟气再热后通过烟囱排放；另一种是不加热直接通过湿烟囱或冷却塔排放。冷却塔排烟示意图如图2-36所示。许多电厂的实际运行情况说明，即使烟气再热后，其温度也可能处在酸露点以下，尾部烟道和烟囱的腐蚀仍不可避免。另外，目前运行的GGH本身也存在不少技术问题，如泄漏、能源消耗、腐蚀、堵灰等问题，运行维护费用高，造价昂贵。一台GGH的价格占整个FGD设备投资的10％左右。GGH还需要较大的占地面积和布置空间，一台300MW机组FGD装置中的回转式GGH的传动齿轮直径可达2～3m，同时GGH还是造成FGD装置事故停机的主要设备。因此，烟气再热并不是经济地解决材料腐蚀的好方法，还需要采用湿烟囱设计。随着除雾器、烟道、烟囱设计的改进和结构材料的发展，从技术和经济的角度来讲，省去GGH是可行的。烟气不经再热，其抬升高度的降低可通过脱硫后烟气中污染物的减少来补偿。取消GGH，不但能够降低FGD装置初投资，还可以降低FGD装置的总阻力，降低脱硫风机的容量和能耗，可极大地降低运行、维护和检修费用，节省FGD装置的占地空间，解决了很大一部分老厂改造空间不足的问题，并且可以大大减少新建电厂预留FGD装置的空间。如果利用冷却塔直接排烟，还可省去烟囱的投资。5．采用湿烟囱排放应注意的问题(1)烟气扩散。当风吹过烟囱时，会在烟囱的背风侧产生涡漩，压力较低。如果烟气排出后其动量或浮力不足，就会被向下卷吸进低压涡流中去，这就是所谓的烟流下洗。要防止烟流下洗，烟囱出口处流速应大于排放口处风速的1．5倍，一般在20～30m/s，烟温在100℃以上。烟气下洗不仅会造成烟囱腐蚀，而且减弱了烟气扩散，影响周围环境，在环境温度低于0℃时会导致烟囱结冰。湿烟囱排烟温度低，烟气抬升高度小，垂直扩散速度低，出现烟气下洗的可能性大。增加烟囱出口烟气流速可以减少烟气下洗和增强扩散，有些国家的(2)烟囱降雨。由于烟气中夹带的液滴在重力作用下降落到地面，形成“降雨”。这种降雨通常发生在烟囱下风向数百米内，有烟气再热器的FGD排烟也可能发生这种降雨，但湿烟囱排烟更容易出现这种现象。(3)烟道和湿烟囱的防腐。要重视防腐材料的选择，精细施工。用耐酸砖砌成的烟囱，经济适用。目前流行在混凝土烟囱内表面做钢套，钢套内喷涂1.随着脱硫效率的提高，S02的扩散对地面浓度的影响已不再重要，但是，烟气中的NOx等污染物并没有大幅度地减少。因此，在烟气排放系统中，一方面要考虑设备的腐蚀问题，另一方面必须考虑污染物在大气中的输运扩散。利用冷却塔直接排烟是一种可选择的方法，该方法又称烟塔合一烟气排放技术。如图2-36所示，与常规做法不同，烟气不通过烟囱排放，而被送至自然通风冷却塔。在塔内烟气从配水装置上方均匀排放，与冷却水不接触。由于烟气温度约50℃，高于塔内湿空气温度，发生混合换热现象，混合的结果改变了塔内气体的流动工况塔内的气体向上流动的原动力是湿空气(或湿空气与烟气的混合物)产生的热浮力，热浮力克服流动阻力而使气体流动。进入冷却塔的烟气密度低于塔内气体的密度，对冷却塔的热浮力产生正面影响。在大多数情况下，混合气体的抬升高度远高于比冷却塔高几十米至100m的烟囱，从而促进烟气中污染物的扩散。图2-37是某电厂烟塔合一与烟囱排放的烟羽对照结果。其中烟囱标高为170m，在距离排放点附近抬升很快，之后烟羽中心高度基本停留在450m，烟塔合一的冷却塔，标高仅100m，由于其总含热量较大，冷却塔烟羽在距排放原点中等距离处的抬升高度迅速超过烟囱抬升高度，达到600m，并且仍然缓慢上升，最后在700m时升势趋缓，其烟羽轮廓较窄，扩散的距离更远。6．脱硫增压风机的设计与选择脱硫增压风机等设备可根据当地气象条件及设备状况等因素研究可否露天布置。当露天布置时，应加装隔音罩或预留加装隔音罩的位置。脱硫增压风机宜装设在脱硫装置进口处，在综合技术经济比较合理的情况下也可以装设在脱硫装置出口处。当条件允许时，也可以与引风机合并设置。脱硫增压风机的布置可以有四种情况，如图2-38所示。A位布置[见图2-38(a)]的优点在于增压风机不需要防腐；B位和C位布置[见图2-38(a)、(b)]主要用于采用回转式烟气换热器时减少加热器净烟气和原烟气之间的压差，在要求很高的脱硫率时，减少烟气泄漏带来的负面影响，但是风机需要采用防腐材料，价格昂贵；D位布置[见图2-38(d)]的电耗较低，但是需要采用一些防腐措施和避免石膏结垢的冲洗设施。脱硫风机位置四种设计方案的比较见表2-4。目前A位布置采用的比较多，国内仅珞璜电厂采用了D位布置的风机。由于脱硫后烟囱进口的净烟气温度比原烟气低，烟囱的自拔力相应减少，增压风机的压头应考虑此项因素。脱硫装置的进口压力参数应采用脱硫装置的原烟气烟道与主机组烟道口处的压力参数，而不是引风机出口的压力参数。脱硫装置的出口压力参数原则上也应采用脱硫装置的净烟气烟道与主机组烟道接口处的压力参数，而不是完全等同于烟囱进口的压力参数，烟囱进口的压力参数应考虑脱硫后烟温降低导致烟囱自拔力减少，其进口压力应相应增大的因素经核算后由设计单位提供。增压风机布置在脱硫装置出口时，烟气中的雾滴易在风机上造成结垢，因此对除雾器的除雾效率要求较高。脱硫增压风机的型式、台