石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的細部設(shè)計優(yōu)化

章育銘,鐘珊霞,吳昊

(1.中國華電工程(集團)有限公司,北京 100035;2.北京中大能環(huán)工程技術(shù)有限公司,北京 100084)

0 引言

隨著煙氣脫硫工程的大力開展,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程的設(shè)計趨于成熟,各脫硫工程公司通過消化吸收國外引進的成熟工藝包,已掌握了煙氣脫硫的核心技術(shù),通過脫硫裝置的投產(chǎn)運行,這些技術(shù)經(jīng)受了實踐的考驗。然而,由于脫硫公司只是脫硫裝置設(shè)計和建造者,不是實際的運行管理者,缺少運行維護經(jīng)驗的第一手資料,往往對設(shè)計細節(jié)的優(yōu)化程度不夠,致使設(shè)計質(zhì)量大打折扣,給脫硫裝置的操作運行帶來麻煩。細節(jié)決定成敗,好的工程設(shè)計應(yīng)在設(shè)計細節(jié)上下工夫,這就需要設(shè)計者對設(shè)計經(jīng)驗的積累和操作運行經(jīng)驗的反饋支持,現(xiàn)將脫硫裝置各系統(tǒng)的細部優(yōu)化設(shè)計進行總結(jié)。

1 原煙道排水管道材質(zhì)的選擇

原煙道排水管道的材質(zhì)選為304不銹鋼。在增壓風(fēng)機出口和煙氣-煙氣換熱器GGH(Gas-Gas Heater)入口煙道之間的最低點一般設(shè)置排水管道,由于原煙氣中含水量不大,該管道主要用來排放GGH沖洗水[1]。原煙氣的溫度在130℃左右,如果選擇碳鋼襯膠或襯塑管道的話,內(nèi)襯材料不耐高溫容易老化。

2 石灰石漿液制備供應(yīng)系統(tǒng)

2.1 石灰石漿液供漿管道閥組位置

石灰石漿液供漿管道一般在靠近吸收塔處設(shè)置閥門組。閥門組的高度宜設(shè)置在吸收塔高高液位之上,這樣,如果閥門損壞時,可以直接檢修更換閥門而不需要排空吸收塔。

2.2 將石灰石漿液循環(huán)箱設(shè)計成漿液循環(huán)池

一個完整的石灰石塊制漿的系統(tǒng),包含從卸料到制漿的整個過程。從流程設(shè)計來看,流程尾部的石灰石漿液循環(huán)箱為整個系統(tǒng)的控制點,其高度決定著流程前端球磨機、石灰石倉的高度。一般300 MW脫硫系統(tǒng)石灰石漿液循環(huán)箱高3m左右,將它埋地設(shè)置,改為漿液循環(huán)池的話,能將流程前端球磨機的基礎(chǔ)降低3m,不但免去了球磨機檢修平臺,使檢修更加方便,而且降低了整個制漿車間的高度。另外,卸料系統(tǒng)的粉倉、斗輪提升機高度也相應(yīng)降低3m,大大減少了工程造價。

3 氧化空氣噴淋冷卻管道

氧化空氣在進吸收塔之前有個增濕降溫的過程。在直管上若直接設(shè)置冷卻水噴嘴,當(dāng)冷卻水已啟動而風(fēng)機未及時啟動時,冷卻水會隨著管道流入風(fēng)機,進而損壞設(shè)備。所以,氧化空氣管道在吸收塔附近設(shè)置Ω形彎,噴嘴安裝在Ω形彎和吸收塔之間,這樣,冷卻水只會流入吸收塔不會倒流至風(fēng)機內(nèi)。

4 吸收塔系統(tǒng)

4.1 吸收塔pH計的測量回路

吸收塔漿池的pH值是脫硫系統(tǒng)非常重要的控制參數(shù)之一,所以pH計是整個脫硫裝置的眼睛,而pH計的安裝位置和方式?jīng)Q定著pH計的測量精度與使用壽命[2]。在pH測量主管上引出一路漿液接到pH計測量罐(如圖1所示),測量罐內(nèi)徑的選取要求在pH計處漿液流速在0.5～1.0m/s,這樣,既保證了測量精度,又能減緩pH計的磨損,延長其使用壽命。

圖1 pH計測量罐示意圖

4.2 吸收塔循環(huán)泵排凈管道的方向

吸收塔循環(huán)泵停泵檢修時,要在短時間內(nèi)將循環(huán)管道內(nèi)的漿液排空,要求排盡管口徑至少在DN150以上。如果排凈管直接垂直伸入地溝,會使大量的漿液沖向地溝后反濺而弄臟地面。所以,排盡管道深入地溝處應(yīng)順著流動方向設(shè)置90°彎頭,這樣能使排液順暢。

4.3 事故漿液管道的簡化

石膏排出泵和地坑泵出口均有去事故漿液箱的管道,若吸收塔區(qū)離事故漿液箱很遠的話,可將這2根管道合并,能節(jié)省上百米長的襯膠管,產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。若吸收塔區(qū)有2個吸收塔的話,可將2個系統(tǒng)石膏排出泵的事故排放管道和地坑去事故漿液箱的管道合并為1根,可節(jié)省幾百米的襯膠鋼管,經(jīng)濟效益可觀。

5 石膏脫水系統(tǒng)

5.1 石膏成品溜槽材質(zhì)的選擇

從真空皮帶脫水機出來的石膏成品,由于含水率過大或亞硫酸鈣含量過高,容易黏附在溜槽管壁上,致使溜槽的有效流通面積變小,最終發(fā)生堵塞。所以,溜槽宜采用鋼板內(nèi)襯PP板制成,PP板表面光滑,摩擦阻力小,下料順暢,不容易堵。

5.2 石膏旋流器設(shè)置除灰孔

隨著脫硫裝置的不斷運行,吸收塔漿液池內(nèi)飛灰的濃度逐漸增多,飛灰中的氟離子和鋁離子會封閉石灰石顆粒的表面,阻礙石灰石顆粒的溶解,造成“漿液中毒”,進而影響脫硫效率,所以,需要每隔一段時間向系統(tǒng)外排掉飛灰。飛灰隨著石膏漿液進入旋流子中,密度大的石膏顆粒進入底流排出系統(tǒng),密度小的飛灰最終進入溢流箱返回到塔內(nèi)。所以,水力旋流不能除去系統(tǒng)中的飛灰。需在旋流器的底流箱上設(shè)置排灰口,將漿液排出管道主管上接1根旁路管道至排灰口,當(dāng)系統(tǒng)需要排灰時,由排灰管直接排至旋流器底流箱,然后,飛灰進入石膏皮帶機,最終隨石膏排出系統(tǒng)。

5.3 真空泵的基礎(chǔ)及排氣管材質(zhì)

真空泵是脫水系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,一般設(shè)置在石膏樓的2樓。由于真空泵的動載荷較大,為了平衡動載荷,需要較長的地腳螺栓。所以,其基礎(chǔ)高度應(yīng)高出樓板面800mm左右,增加了設(shè)備的高度,不方便泵的檢修,建議將泵的地腳螺栓埋在樓板下的梁中,泵的基礎(chǔ)可降低到200mm高,不但檢修方便,而且美觀。

另外,與真空泵相連的排氣管道宜設(shè)置成玻璃鋼管道,不但具有足夠的強度和剛度,而且輕便,減少了管道載荷對泵口的影響。

6 工藝水系統(tǒng)

工藝水系統(tǒng)擔(dān)任著脫硫系統(tǒng)水平衡、設(shè)備冷卻、漿液管道的沖洗等多重任務(wù),是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

脫硫系統(tǒng)的漿液特性導(dǎo)致與漿液直接接觸的閥門可靠性降低,容易磨損、卡死。許多工程在漿液管道上的手動沖洗門后直連在線沖洗的工藝水管,而沖洗門往往關(guān)不嚴,無法起到隔離工藝水和漿液這2種介質(zhì)的作用。若工藝水的壓力大于漿液的壓力,工藝水進入FDG系統(tǒng),導(dǎo)致水平衡的破壞。若漿液的壓力大于工藝水的壓力,則漿液竄入工藝水系統(tǒng),污染工藝水箱,使工藝水中的氯離子濃度增加。若含大量氯離子的工藝水兼有冷卻設(shè)備功能的話,會造成冷卻設(shè)備的腐蝕[3]。所以,手動沖洗門后宜設(shè)置快速接頭,減少返漿漏水的可能性。

另外,經(jīng)常堵塞或需要沖洗的地方設(shè)置軟管站(比如在2級除霧器人孔門附近分別設(shè)置軟管站),當(dāng)在線沖洗無效時,檢修人員可以進入除霧器內(nèi)進行離線沖洗。

7 結(jié)論

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程的設(shè)計運營趨于成熟,脫硫工程的設(shè)計不應(yīng)停留在簡單的重復(fù)套用的層次上,而需要進一步加強和完善對系統(tǒng)設(shè)計細節(jié)的識別、把握和優(yōu)化工作,這樣,才能使脫硫工程的設(shè)計水平提高到一個新的層次。

[1]夏明,張鵬宇.關(guān)于脫硫旁路煙道防腐材料選取探討[J].湖北電力,2009(1):54-55.

[2]丁澤宇.濕法煙氣脫硫測量儀表選用原則和實例[J].山西電力,2009(1):43-45.

[3]柴小康.石灰石-石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)中存在的主要問題及其原因分析[J].南昌高專學(xué)報,2008(6):198-200.