火電廠煙氣治理設(shè)施消防問題及對策

杜文華，王偉

(陽泉煤業(yè)集團(tuán)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(huán)保管控政策不斷收緊，火電廠在運(yùn)和在建項目普遍開展了煙氣環(huán)保設(shè)施改造和系統(tǒng)完善，火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)到了超低排放，但火電廠煙氣環(huán)保設(shè)施在基建期和運(yùn)營期也出現(xiàn)了不少的安全事故。

1 火電廠煙氣治理設(shè)施概述

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

1.1 脫硝系統(tǒng)

該工程脫硝系統(tǒng)分爐內(nèi)低氮燃燒系統(tǒng)和爐外選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)。爐內(nèi)低氮燃燒系統(tǒng)主要設(shè)備為低氮燃燒器。爐外SCR系統(tǒng)主要由尿素存儲及溶液制備系統(tǒng)、水解反應(yīng)器、催化劑、各類管閥箱(不銹鋼)等構(gòu)成。

1.2 除塵系統(tǒng)

除塵系統(tǒng)分為電袋復(fù)合除塵器和濕式電除塵器，電袋復(fù)合除塵器分為電區(qū)和袋區(qū)，主要設(shè)備為陽極板(SPCC)、陰極線(針刺線)、高頻電源、振打系統(tǒng)、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(jié)構(gòu)，主要設(shè)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(tǒng)等。

1.3 脫硫系統(tǒng)

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

2 主要的消防問題及應(yīng)對措施

2.1 脫硝系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)在基建期不存在大的消防隱患，主要消防隱患暴露在運(yùn)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(qū)防火消防壓力較小，僅需做好通風(fēng)及氨濃度監(jiān)測即可。

水解反應(yīng)器布置在鍋爐鋼架上，水解后的氨氣稀釋后送入煙道進(jìn)行脫硝。送入煙道內(nèi)的氨氣在催化劑的作用下和氧存在的條件下，會優(yōu)先和NOx發(fā)生脫除反應(yīng)，生成N2和H2O，而不和煙氣中的O2發(fā)生氧化反應(yīng)，脫硝后氨逃逸質(zhì)量濃度小于3 mg/kg，不會在尾部煙道發(fā)生燃燒。但管道泄漏、閥門內(nèi)漏和外漏均可能會導(dǎo)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(nèi)附近動火，將會發(fā)生爆炸。

主要應(yīng)對措施：做好閥門和管道的檢修及檢漏工作；發(fā)生泄漏時，泄漏區(qū)域嚴(yán)禁動火；不具備停爐檢修條件時，做好隔離和通風(fēng)工作。

2.2 電袋除塵系統(tǒng)

電袋復(fù)合除塵器從設(shè)備構(gòu)成看均為不可燃材料，該項目要求電袋除塵設(shè)施能在連續(xù)運(yùn)行溫度不低于160 ℃的條件下運(yùn)行，短時耐溫不超190 ℃。常規(guī)聚苯硫醚纖維的熔點(diǎn)是280 ℃，是比較好的阻燃材料，聚四氟乙烯熔點(diǎn)是327 ℃，也屬于較好的阻燃材料。正常運(yùn)行過程中不會發(fā)生布袋燒損，尤其是前端的電區(qū)將絕大部分粉塵顆粒收集后，燒袋概率隨之降低。但當(dāng)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(yīng)對措施：鍋爐燃燒調(diào)整得當(dāng)，避免可燃物在尾部煙道集聚[1]；除塵器入口事故降溫系統(tǒng)自動投入正常。

2.3 濕式電除塵器系統(tǒng)

濕式電除塵器系統(tǒng)殼體采用碳鋼玻璃鱗片內(nèi)襯防腐，陽極管采用導(dǎo)電玻璃鋼管。在安裝期間火災(zāi)隱患與脫硫系統(tǒng)類似，運(yùn)行期火災(zāi)隱患主要發(fā)生在電源空載升壓試驗期間、啟停爐期間和機(jī)組非正常運(yùn)行期間，高溫而引發(fā)玻璃鋼著火。

主要應(yīng)對措施：空載升壓盡量在引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況下做；檢修結(jié)束時必須先測量電場絕緣，排除設(shè)備內(nèi)部接地點(diǎn)；濕電噴淋系統(tǒng)必須保證可靠投入，并驗收后方可關(guān)閉人孔；空升前對極板進(jìn)行沖洗，防止雜物被火花點(diǎn)燃；空升結(jié)束后必須立即進(jìn)行沖洗；鍋爐主燃料保護(hù)動作(MFT)或噴淋閥故障時設(shè)置濕電保護(hù)等措施[2]，可在一定程度上有效避免濕電運(yùn)行火災(zāi)事故。

2.4 脫硫系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)的消防隱患主要在吸收塔，該項目吸收塔內(nèi)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(fā)性較差，在玻璃鱗片的魚鱗結(jié)構(gòu)良好的防滲遮蔽作用下，苯乙烯更難揮發(fā)。由于吸收塔內(nèi)防腐屬于受限空間作業(yè)，通風(fēng)、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(nèi)涂層中依然存在大量苯乙烯，揮發(fā)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(dá)到其爆炸極限。當(dāng)遇到明火或高溫時，苯乙烯、有機(jī)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(xiàn)象，交叉作業(yè)，冒險施工，更增加了火災(zāi)事故發(fā)生的概率。塔內(nèi)防腐一旦著火，因滅火條件受限，往往只能任其自燃結(jié)束，導(dǎo)致整個塔體及設(shè)備損毀。主要應(yīng)對措施如下。

2.4.1 提高對消防問題重要性的認(rèn)識

牢固樹立安全是企業(yè)“第一工作、第一要務(wù)、第一責(zé)任”的理念，把安全工作放在首位來抓，切實將責(zé)任落實到位，制度健全到位，管理控制到位，監(jiān)督檢查到位。確保做到“凡事有章可循、凡事有據(jù)可查、凡事有人負(fù)責(zé)、凡事有人監(jiān)督”。

2.4.2 加強(qiáng)消防安全管理

選擇有資質(zhì)的施工隊伍，審查近年來安全施工業(yè)績，有安全事故的隊伍不允許進(jìn)廠；簽訂安全協(xié)議，明確各自的安全責(zé)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(guān)安全措施，嚴(yán)禁交叉作業(yè)；建設(shè)單位、監(jiān)理單位及施工單位三級單位均需對防腐施工人員進(jìn)行專題培訓(xùn)和教育，增強(qiáng)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(xiàn)場監(jiān)護(hù)。

2.4.3 嚴(yán)控材料質(zhì)量

樹脂、固化劑等原材料須采用國內(nèi)正規(guī)企業(yè)產(chǎn)品，有條件的也可采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，杜絕小作坊產(chǎn)品流入施工現(xiàn)場；規(guī)范施工工藝，嚴(yán)把材料配比，膠泥生產(chǎn)廠家技術(shù)人員應(yīng)在施工現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，避免因配比不規(guī)范而導(dǎo)致的膠泥施工質(zhì)量差和揮發(fā)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(qū)域?qū)嵭腥忾]隔離，懸掛警示標(biāo)志，嚴(yán)格執(zhí)行出入制度；吸收塔及煙道內(nèi)需布置足夠的滅火器材，必要時配備消防車；施工區(qū)域人員必須穿戴合格的防護(hù)用品；規(guī)范電氣照明及接線，使用防爆照明燈具；塔內(nèi)及煙道內(nèi)配備足夠的換氣風(fēng)機(jī)；吸收塔及煙道內(nèi)嚴(yán)禁堆放物料，如作業(yè)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(hù)措施，防止摩擦產(chǎn)生火花。

吸收塔周邊、煙道的出入口嚴(yán)禁動火。如設(shè)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(yán)防電焊火花和易燃易爆氣體進(jìn)入塔內(nèi)；預(yù)先準(zhǔn)備好滅火器、消防水帶等消防器材，必要時需設(shè)置防火隔離墻；電焊工作結(jié)束，人員撤場前必須認(rèn)真清理現(xiàn)場，斷開焊機(jī)電源，仔細(xì)檢查周邊，清理掉帶火的焊渣，必要時對焊渣的堆積點(diǎn)實施噴水措施消除熱源。

運(yùn)營期對脫硫吸收塔及煙道進(jìn)行檢修、改造時，也應(yīng)嚴(yán)格按照以上措施執(zhí)行，避免火災(zāi)事故。

3 火電廠煙氣治理設(shè)施消防問題管控的思考

3.1 改進(jìn)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(shù)水平下很難實現(xiàn)，僅從上述的應(yīng)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(shù)，而玻璃鱗片樹脂防腐是脫硫系統(tǒng)吸收塔及煙道防腐的主流工藝[3]?，F(xiàn)今玻璃鱗片防腐技術(shù)仍是源自日本80年代的防腐技術(shù)[4]，國內(nèi)在這三十年中僅僅是在材料的配料研究、生產(chǎn)成本方面有所進(jìn)展，但在如何提高材料的阻燃性方面沒有太大突破。有關(guān)行業(yè)管理部門應(yīng)該著手引導(dǎo)從業(yè)企業(yè)、科研部門在阻燃防腐材料的研制方面取得突破，或?qū)渲?、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(jìn)。

3.2 制定防范標(biāo)準(zhǔn)

火電廠和煙氣治理設(shè)施的基建隊伍和檢修維護(hù)隊伍，要在國家行業(yè)管理部門出臺安全規(guī)范導(dǎo)則和防范標(biāo)準(zhǔn)前，自主制定企業(yè)的專項安全導(dǎo)則和防范標(biāo)準(zhǔn)，高度重視煙氣治理設(shè)施消防問題的研究和防范。有關(guān)單位要從人員的培訓(xùn)、消防硬件設(shè)施的投入、規(guī)范的管理機(jī)制、系統(tǒng)工藝的安全控制等方面，采取系統(tǒng)管控的措施。特別是人員的培訓(xùn)至關(guān)重要，從見諸報章的事故案例看，主要問題還是發(fā)生在作業(yè)人員沒有煙氣治理設(shè)施消防問題的清晰概念，管理人員沒有煙氣治理設(shè)施消防問題的安全警覺，事故單位沒有系統(tǒng)的安全防范標(biāo)準(zhǔn)和管理導(dǎo)則等。

4 結(jié)束語

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