某2×660MW机组烟气脱硫工程系统设计及配置

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　　摘要： 本文简要介绍了某2×660MW机组烟气脱硫工程系统设计和配置情况，并对该工程上出现的设计难点和方案创新进行了阐述，以便为国内同类型脱硫工程提供借鉴作用。
　　 关键词：烟气脱硫、系统设计、创新
　　1. 工程概况
　　 某发电厂一期工程建设4×600MW等级机组(即2×600+2×660MW)，一期工程1、2号机组，装设2×600MW国产超临界燃煤机组。本设计为一期3、4号2×660MW超超临界燃煤机组脱硫工程，3号机组已于2011年1月8日通过168试运行，4号机组于2011年5月31日通过168试运行。
　　2. 脱硫系统设计及配置
　　2.1 脱硫系统设计原则
　　脱硫工艺采用石灰石―石膏湿法。
　　 每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100%烟气量，当燃煤含硫量为1.8%时，脱硫效率≥96%。
　　脱硫设备年利用小时按7500小时考虑。
　　FGD系统可用率≥ 98%。
　　 FGD装置服务寿命为30年。
　　2.2 脱硫系统主要工艺设计参数
　　 表1脱硫系统主要工艺设计参数
　　
　　
　　
　　2.3 主要系统介绍
　　 本工程脱硫系统主要由石灰石浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统等组成。
　　（1）石灰石浆液制备系统
　　 本期2×660MW机组脱硫系统两套脱硫装置设一套公用的吸收剂制备系统。采用外购石灰石湿磨制浆方案。本系统包括石灰石贮运系统和石灰石浆液制备系统：石灰石贮运系统主要由石灰石卸料斗、振动给料机、金属分离器、石灰石储仓、石灰石储仓除尘器等组成；石灰石浆液制备系统主要由湿式球磨机、石灰石浆液箱、石灰石浆液箱搅拌器、石灰石浆液泵组成。
　　 石灰石储仓设置2个，2个储仓总有效容积按2台机组设计工况下至少3天的石灰石总耗量设计。本工程配置2台湿式球磨机及浆液分离系统，每台磨机磨制石灰石的能力能满足2台炉在BMCR工况运行时FGD装置所需的吸收剂总量，每台机设计工况下石灰石耗量为：14t/h。2套脱硫装置共设置一个石灰石浆液罐，其有效容积按不小于2台锅炉设计工况下6小时的石灰石浆液总耗量设计。
　　 （2）烟气系统
　　 烟气系统按设置增压风机和GGH考虑，并设置100%烟气旁路。烟气从锅炉引风机后的烟道引出，通过FGD入口挡板门、经增压风机升压、GGH换热降温后进入吸收塔，烟气在吸收塔内脱硫净化，低温湿烟气经GGH升温，再通过FGD出口挡板门、净烟道，接入烟囱排入大气。
　　 本工程每台炉脱硫系统配置一台100%容量的动叶可调轴流式风机，其性能将适应锅炉负荷变化的要求，用于克服FGD装置及烟道造成的烟气压降。在脱硫装置的进、出口烟道上设置带气体密封结构的双层百叶窗挡板，用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护。
　　（3）吸收系统
　　 SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括如下设备及设施：吸收塔本体、浆液循环泵、石膏浆液排出泵、吸收塔喷淋层、氧化空气分配系统、除雾器及其冲洗水系统、搅拌器、吸收塔吸入口滤网等部件，还包括辅助的排空系统等。
　　 本工程脱硫装置按一炉一塔设计，采用逆流式喷淋吸收塔。吸收塔为变径圆柱体，底部为循环浆池。吸收塔体为钢结构，采用内衬玻璃鳞片防腐。底部直径为19.0m，高8.24m，中间为过渡段，高约2.56m，上部直径为16.0m，高25.0m。吸收塔入口段干湿界面烟道采用碳钢衬C276进口合金。每座吸收塔设置4台吸收塔浆液循环泵。每台循环泵连接一层喷淋层，将吸收塔浆池中的浆液分别送入位于不同高度的喷淋层。吸收塔顶部布置两级除雾器，可以分离烟气中大部分浆液雾滴，将烟气中液滴浓度控制在≤75mg/Nm3。每套除雾器都安装了冲洗水管，通过控制程序进行冲洗，用以去除除雾器表面上的结垢和补充因烟气饱和而带走的水份，以维持吸收塔内的液位。
　　 在每座吸收塔下部浆液池安装有5台侧进式搅拌器，用于使浆液保持流动状态，从而使其中的脱硫有效物质（CaCO3固体微粒）在浆液中保持均匀悬浮状态，保证浆液对SO2的吸收和反应能力。为充分、迅速氧化吸收塔浆池内的亚硫酸钙，设置氧化空气系统。因此，本工程每座吸收塔配有3台罗茨式氧化风机（2运1备），用以向吸收塔中输入氧化空气。塔内设5根氧化空气母管，确保氧化过程的完全充分。
　　（4）石膏脱水系统
　　 本期2×660MW级机组脱硫系统两套脱硫装置设一套公用的石膏脱水系统。包括2套石膏旋流系统、2台真空皮带脱水机和配套的真空泵、滤液分离系统、滤布及滤饼冲洗水箱和冲洗水泵、石膏贮存设施、废水旋流系统以及各种箱罐等设施。
　　 吸收塔产生的石膏浆液通过石膏浆液排出泵经管桥送入石膏旋流器浓缩，浓缩后的石膏浆液进入真空皮带脱水机，经脱水处理后的石膏表面含水率不超过10%，脱水后的石膏贮存在石膏仓库待运。石膏旋流器分离出来的溢流液一部分进入废水旋流站，一部分则返回吸收塔循环使用。
　　 两套脱硫装置设置1个石膏仓库，按两台机约4天设计工况下石膏储量考虑，脱硫石膏通过装载车外运综合利用。
　　3. 总平面布置
　　 本期工程脱硫系统采用烟囱前布置方案。根据电厂的实际现场条件，本期脱硫岛的总平面布置分为吸收塔区域和制浆脱水区域两个大模块。总占地面积约12390m2，其中吸收塔区域9780m2，制浆脱水区域约2610m2。本工程脱硫布置见附图1。
　　
　　
　　
　　图1 脱硫装置平面布置图
　　4. 设计创新
　　4.1优化思路
　　 1) 采用模块化设计，设备布置紧凑、工艺管道合理。
　　 2) 优化脱硫区域总平面布置，做到总平面布置合理。
　　 3) 优化脱硫系统设备选型、结构布置，节省建筑面积和建筑空间。
　　 4) 系统的配置力求简单实用，合理设置备用设备和备用容量。
　　 5) 各专业间有机地配合，避免了各专业之间相互提供数据时层层放大裕量，致使安全系数及裕量过大。
　　4.2采取的优化措施
　　4.2.1 脱硫区域布置
　　 1) 采用脱硫岛烟囱前布置方案，使脱硫系统烟道走向顺畅，减少脱硫系统的阻力，降低增压风机负担脱硫系统的电耗。
　　 2) 氧化风机采用室外布置方式，布置于吸收塔入口处原烟气烟道下方，减少脱硫占地。
　　 3)为了节省占地，石灰石贮存和浆液制备系统、石膏脱水及贮存系统等都集中布置在制浆脱水综合楼内，采用联体建筑，既可以充分利用空间，又能将不同功能区区分开来。
　　 5) 吸收塔、制浆脱水楼、烟囱均设置电梯，方便运行人员的日常维护。
　　4.2.2 系统设置
　　 1) 设置GGH，提高了烟囱的排烟温度及排烟高度，避免石膏雨现象。
　　 2) 吸收塔区的脱硫电气室、配电室、控制室布置在循环泵房上层，减少了建筑占地面积，同时也节省了电缆投资。
　　 3) 制浆脱水楼的配电室布置于脱水楼顶层，节省了电缆投资。
　　 4) 循环泵房采用行车起吊，利于运行人员对设备的检修维护。
　　 5) 制浆采用外购石灰石块湿磨制浆方案，降低电厂日后运行费用。
　　 6) 石膏贮存采用石膏库堆放，提高了系统的运行安全性，控制简单，检修和维护方便，并大大减少了电厂投资费用。
　　 7) 取消石膏刮板输送机，脱水后的石膏直接由真空皮带机输送至石膏库，降低脱水楼高度，运行简单，维护方便。
　　 8) 湿式球磨机房按单层设计，采用行车起吊，利于设备的检修维护。
　　 9) 脱硫辅助系统如仪用及检修用压缩空气系统、循环冷却水系统部分设备与主体工程合用，避免冗余设置，减少了建设的重复投资。
　　 10) 在保证脱硫系统质量的前提下，合理优化脱硫设备配置，除关键设备或关键零部件考虑进口外，其他设备采用国产，尽可能降低工程造价。
　　4.2.3 主要设备选型
　　 1) 吸收塔采用大肚型设计，在满足浆池容积的前提下，降低吸收塔高度，减少吸收塔及烟道钢结构的钢材耗量，同时也降低了循环泵的扬程。
　　 2) 采用母管制氧化空气管道布设方式，降低氧化风机全压升。吸收塔内氧化空气管道材质采用合金钢材质，更好的防止氧化空气母管开孔堵塞。
　　 3) 卸料斗与斗式提升机、斗式提升机与石灰石料仓之间直接通过斜槽连接，取消石灰石布料输送机，降低投资费用，减少系统故障点。
　　 4) 湿式球磨机按一运一备设置，每台湿式球磨机出力满足2台机组BMCR工况的要求，当一台球磨机发生故障时，不会影响脱硫系统的正常运行。由于石灰石旋流器运行维护简单，旋流器按一台机组对应一台旋流器设计，旋流子备用。
　　 5) 真空皮带脱水机按一运一备设置，每台真空皮带脱水机满足2台机组BMCR工况下石膏的脱水要求，当一台真空皮带脱水机发生故障时，不会影响脱硫系统的正常运行。旋流器按一台机组对应一台石膏旋流器设计，旋流子备用。
　　 6) 脱硫管道尽量利用厂区综合管桥，减少脱硫管桥的设计，降低脱硫造价。
　　
　　
　　
　　 作者简介：邹竟成(1982- )，女,，汉族， 广东广州市人，工程师，主要从事电力行业烟气脱硫和脱硝技术研究和设计、电厂水土保持设计等工作。
　　 作者单位：广东省电力设计研究院
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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