精選優質文檔-----傾情為你奉上精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業專心---專注---專業精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業第四節煙氣系統及設備一、煙氣系統未經過FGD凈化的煙氣稱為原煙氣或臟煙氣，而凈化后的煙氣稱為凈煙氣。原煙氣經增壓風機進入換熱器降溫，在吸收塔中脫除SO2后，再經換熱器加熱升溫，通過煙囪排放。煙道設有旁路擋板門和FGD進、出口擋板門。FGD運行時打開進、出口擋板門，旁路擋板門關閉。當吸收塔系統停運、事故或維修時，入口擋板和出口擋板關閉，旁路擋板全開，煙氣通過旁路煙道經煙囪排放。煙道留有適當的取樣接口、實驗接口和人孔門，并且設有沖洗和排放漏斗、膨脹節、導流板等設備。二、主要設備㈠脫硫風機脫硫風機又稱增壓風機(boost-upfan，BUF)，用以克服FGD裝置的阻力。脫硫風機主要有三種：動葉可調軸流風機、靜葉可調子午加速軸流風機以及離心式風機。動葉可調軸流風機的優點是調節范圍廣，調節效率高，可以降低鍋爐低負荷時的電力消耗。運行時，根據鍋爐負荷，通過調整動葉角度來控制風機容量(煙氣流量和壓力)，保持旁路擋板進、出口之間的差壓。這種風機始終在高效區運行，性能優良，節能顯著，但結構復雜，制造費用較高，調節部分易生銹，轉動部件多，動葉調節機構復雜而精密，且需要另設油站，維護技術要求高和維護費用高，葉片磨損比較嚴重。即使進行了葉片耐磨處理甚至設置了耐磨鼻，動葉可調軸流風機在相同條件下也遠不如離心式和靜葉可調軸流風機；風機本體價格很高，基本上是雙吸離心式風機的1.2倍、靜葉可調子午加速軸流風機的1.5～2倍。目前國內動葉可調軸流風機技術大多是引進國外的先進技術。靜葉可調子午加速軸流風機在氣動性能上介于離心式風機和動葉可調軸流風機之間，可輸送含有灰分或腐蝕性的大流量氣體，具有優良的氣動性能，高效節能，磨損小，壽命長，且結構簡單，運行可靠，安裝維修方便，具有良好的調節性能，在相同的選型條件下可獲得比單吸式離心式風機和動葉可調軸流風機低一擋的工作轉速。離心式風機具有壓頭高、流量大、效率高、結構簡單、易于維護等優點。但是也有一個顯著的缺點：高效區相對較窄，當機組處于低負荷運轉時，風機的效率往往很低，不能滿足節能的要求。另外，300MW以上機組使用的離心式風機葉輪直徑相當大，對于電廠的安全運行也是一個隱患。因此，脫硫風機很少使用離心風機，即使采用也需配置變頻調速器。由于軸流風機的效率對負荷變化的敏感度小，因此，電廠機組調峰對風機的效率影響不大，而離心式風機對于負荷的變化則較為敏感，風機低負荷運轉時效率往往很低。因此，除非確認安裝脫硫系統的機組不作為電廠調峰機組，這時可以考慮采用離心式風機，其余情況均應采用軸流式風機。在選擇動葉可調軸流風機還是靜葉可調子午加速軸流風機時，國外大多選擇動葉可調軸流風機，因為其在調節過程中風機的工作點始終處于較高的效率區域內，節能效果顯著。但由于動葉可調軸流風機需要一套復雜的液壓系統以驅動其調節機構，占地面積大，維護過程復雜，造價和運行費用較高。當風機出現故障時，需把風機運回制造廠家維修，維修時間長，維修費用較高，造成脫硫裝置投運率低。而靜葉可調子午加速軸流風機則可以實現現場維修，維修時間短，費用較低，功耗適中。㈡煙氣擋板FGD裝置設有進口擋板將系統與鍋爐相隔離，如圖2-31所示。旁路煙道內裝有旁路擋板。在FGD裝置啟動和停機期間，旁路擋板打開。正常運行期間，旁路擋板關閉，由FGD裝置處理所有煙氣。發生緊急情況時，旁路擋板自動打開，煙氣通過旁路煙道進入煙囪。FGD裝置的煙道擋板可采用插板門、翻板門和百葉窗式的擋板門。目前國內引進的脫硫裝置主要采用雙百葉窗式的擋板門。采用雙百葉窗式擋板門可以進一步提高密封性能，除了每層擋板上配備密封元件外，在兩層擋板門中間還通入密封空氣。隨著擋板門技術的改進，也可采用單百葉帶密封空氣的擋板門。單百葉窗式擋板門大多用碳鋼制作，每片擋板設有金屬密封元件，以盡可能減少煙氣泄漏。煙氣擋板的驅動裝置設在煙道外部，由控制系統控制其開關位置。為了提高煙氣擋板的嚴密性，還需要配置密封風機。一般每個煙氣擋板配備一臺獨立的密封風機。密封風為空氣，有加熱和不加熱兩種。采用加熱風主要為了減少擋板葉片溫度變形。㈢煙氣再熱和排故由吸收塔出來的煙氣，溫度已經降至45～55℃，已低于酸露點，尾部煙道內壁溫度較低，容易結露腐蝕，所以要實施煙氣再熱。同時可以提高煙囪煙氣的抬升高度，以利于污染物擴散，降低煙羽的可見度，避免排煙降落液滴。1.煙氣熱交換器的作用降低吸收塔入口煙溫，提高吸收塔排煙溫度。2．煙囪入口煙溫的規定中國DL/T5196-2004《火力發電廠煙氣脫硫設計技術規范》規定80℃以上；德國《大型燃燒設備法》規定72℃以上；英國規定80℃以上；日本規定903．煙氣再熱器煙氣再熱器通常有蓄熱式和非蓄熱式兩種形式。蓄熱式煙氣再熱器是通過熱載體或載熱介質將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣，它分為氣一氣換熱器、水一氣換熱器和蒸發管式換熱器。非蓄熱式煙氣再熱器通過蒸汽或天然氣燃燒加熱冷煙氣，這種加熱方式投資省，但能耗大，適用于脫硫裝置年利用率小于4000h的情況。⑴氣-氣換熱器。氣-氣換熱器(簡稱GGH)負有雙重功能，即煙氣冷卻和煙氣再加熱功能。通常，GGH降低進入吸收塔的煙氣溫度，以利于進行化學反應，同時放出熱量，這部分熱量用來在換熱器的另一側加熱凈化后的低溫煙氣。氣一氣換熱裝置有回轉式GGH和管式GGH兩種型式。回轉式GGH的結構如圖2-32所示。管式GGH和汽輪機設備里的熱交換器類似。回轉式GGH的工作原理和結構類似于電站鍋爐的回轉式空氣預熱器，利用未脫硫的熱煙氣通過平滑的或帶波紋的金屬薄片或載熱體加熱脫硫后的冷煙氣，但工作條件要比鍋爐的空氣預熱器好的多，灰塵少、溫度低、變形小、漏風率大大降低。GGH的傳熱元件需要由防腐材料制成，煙氣進、出口均需防腐處理。另外，為了盡量減少原煙氣泄漏到凈煙氣側，需要設計性能良好的密封裝置，并采用空氣置換轉動部分攜帶的煙氣，可以使換熱器的漏風率小于0.5％。這種加熱器的主要缺點是粉塵的黏附與堵塞，以及熱煙氣會在蓄熱元件上冷凝出部分硫酸并帶到煙氣中，因此須配備清洗裝置(壓縮空氣、低/高壓水)。帶旋轉蓄熱格倉的回轉式GGH較為常用。該設備通過蓄熱元件在熱氣側和冷氣側進行熱交換。熱氣側是從鍋爐來的未經處理的原煙氣；冷氣側是吸收塔來的處理過的凈煙氣。GGH殼體由凈煙氣通道和臟煙氣通道分隔開來，蓄熱元件在GGH外殼內連續旋轉。當原煙氣經過蓄熱元件時，熱量從煙氣向蓄熱元件傳遞，煙氣溫度降低；當凈煙氣經過熱氣側內已蓄熱的元件時，熱量向煙氣側傳遞，煙氣溫度升高。為了防止煙氣泄漏，以及保持密封狀態，安裝了GGH密封風機和GGH掃氣風機。同時，為防止蓄熱元件被煙氣中的灰塵堵塞，還安裝了沖洗裝置及附屬設備。GGH沖洗系統有三種型式，見表2-3。⑵水-氣換熱器。水-氣換熱器，又稱管式煙氣換熱器，屬于無泄漏換熱器，需要循環水泵，如圖2-33所示。管內循環水為載熱介質，通過管壁與煙氣換熱。水一氣換熱器可分為兩部分，即熱煙氣室和凈煙氣室。在熱煙氣室，熱煙氣將熱量傳遞給管內的循環水，在凈煙氣室，凈煙氣將熱量吸收。(3)蒸發管式換熱器。蒸發管式換熱器又稱熱管，也屬于無泄漏型換熱器，如圖2-34所示。管內的水在吸熱段蒸發，蒸汽沿管上升至煙氣加熱區，然后冷凝、放熱、加熱低溫煙氣。這種換熱器不需要循環泵。為了防止腐蝕，離開除霧器的低溫煙氣首先在耐腐蝕材料制造的蒸汽-煙氣加熱器中升溫，然后再被熱管加熱，低溫區熱管用耐腐蝕材料制造，而高溫區用低碳鋼制造。(4)氣-汽換熱器。此種換熱器采用管式結構，屬于非蓄熱式間壁式加熱器，如圖2-35所示。管子為套管結構，蒸汽在內管中自下而上流動，將熱量傳給套管外流動的煙氣，凝結水自上而下依靠重力流至水箱內。管式換熱器設備龐大，電耗大，需要消耗蒸汽，應用較少。回轉式換熱器應用較多，但會有小部分原煙氣泄漏到凈煙氣中。煙氣換熱器的受熱面均應考慮防腐、防磨、防堵塞、防粘污等措施，與脫硫煙氣接觸的殼體也應采取防腐措施，運行中應加強維護管理。煙氣換熱器前的原煙道可不采取防腐措施。煙氣換熱器和吸收塔進口之間的煙道以及吸收塔出口和煙氣換熱器之間的煙道應采用鱗片樹脂或襯膠防腐。煙氣換熱器出口和主機煙道接口之間的煙道宜采用鱗片樹脂或襯膠防腐。用于脫硫裝置的回轉式換熱器漏風率一般不大于1％。4．煙氣排放濕法FGD裝置煙氣排放有兩種形式：一種是將煙氣再熱后通過煙囪排放；另一種是不加熱直接通過濕煙囪或冷卻塔排放。冷卻塔排煙示意圖如圖2-36所示。許多電廠的實際運行情況說明，即使煙氣再熱后，其溫度也可能處在酸露點以下，尾部煙道和煙囪的腐蝕仍不可避免。另外，目前運行的GGH本身也存在不少技術問題，如泄漏、能源消耗、腐蝕、堵灰等問題，運行維護費用高，造價昂貴。一臺GGH的價格占整個FGD設備投資的10％左右。GGH還需要較大的占地面積和布置空間，一臺300MW機組FGD裝置中的回轉式GGH的傳動齒輪直徑可達2～3m，同時GGH還是造成FGD裝置事故停機的主要設備。因此，煙氣再熱并不是經濟地解決材料腐蝕的好方法，還需要采用濕煙囪設計。隨著除霧器、煙道、煙囪設計的改進和結構材料的發展，從技術和經濟的角度來講，省去GGH是可行的。煙氣不經再熱，其抬升高度的降低可通過脫硫后煙氣中污染物的減少來補償。取消GGH，不但能夠降低FGD裝置初投資，還可以降低FGD裝置的總阻力，降低脫硫風機的容量和能耗，可極大地降低運行、維護和檢修費用，節省FGD裝置的占地空間，解決了很大一部分老廠改造空間不足的問題，并且可以大大減少新建電廠預留FGD裝置的空間。如果利用冷卻塔直接排煙，還可省去煙囪的投資。5．采用濕煙囪排放應注意的問題(1)煙氣擴散。當風吹過煙囪時，會在煙囪的背風側產生渦漩，壓力較低。如果煙氣排出后其動量或浮力不足，就會被向下卷吸進低壓渦流中去，這就是所謂的煙流下洗。要防止煙流下洗，煙囪出口處流速應大于排放口處風速的1．5倍，一般在20～30m/s，煙溫在100℃以上。煙氣下洗不僅會造成煙囪腐蝕，而且減弱了煙氣擴散，影響周圍環境，在環境溫度低于0℃時會導致煙囪結冰。濕煙囪排煙溫度低，煙氣抬升高度小，垂直擴散速度低，出現煙氣下洗的可能性大。增加煙囪出口煙氣流速可以減少煙氣下洗和增強擴散，有些國家的(2)煙囪降雨。由于煙氣中夾帶的液滴在重力作用下降落到地面，形成“降雨”。這種降雨通常發生在煙囪下風向數百米內，有煙氣再熱器的FGD排煙也可能發生這種降雨，但濕煙囪排煙更容易出現這種現象。(3)煙道和濕煙囪的防腐。要重視防腐材料的選擇，精細施工。用耐酸磚砌成的煙囪，經濟適用。目前流行在混凝土煙囪內表面做鋼套，鋼套內噴涂1.隨著脫硫效率的提高，S02的擴散對地面濃度的影響已不再重要，但是，煙氣中的NOx等污染物并沒有大幅度地減少。因此，在煙氣排放系統中，一方面要考慮設備的腐蝕問題，另一方面必須考慮污染物在大氣中的輸運擴散。利用冷卻塔直接排煙是一種可選擇的方法，該方法又稱煙塔合一煙氣排放技術。如圖2-36所示，與常規做法不同，煙氣不通過煙囪排放，而被送至自然通風冷卻塔。在塔內煙氣從配水裝置上方均勻排放，與冷卻水不接觸。由于煙氣溫度約50℃，高于塔內濕空氣溫度，發生混合換熱現象，混合的結果改變了塔內氣體的流動工況塔內的氣體向上流動的原動力是濕空氣(或濕空氣與煙氣的混合物)產生的熱浮力，熱浮力克服流動阻力而使氣體流動。進入冷卻塔的煙氣密度低于塔內氣體的密度，對冷卻塔的熱浮力產生正面影響。在大多數情況下，混合氣體的抬升高度遠高于比冷卻塔高幾十米至100m的煙囪，從而促進煙氣中污染物的擴散。圖2-37是某電廠煙塔合一與煙囪排放的煙羽對照結果。其中煙囪標高為170m，在距離排放點附近抬升很快，之后煙羽中心高度基本停留在450m，煙塔合一的冷卻塔，標高僅100m，由于其總含熱量較大，冷卻塔煙羽在距排放原點中等距離處的抬升高度迅速超過煙囪抬升高度，達到600m，并且仍然緩慢上升，最后在700m時升勢趨緩，其煙羽輪廓較窄，擴散的距離更遠。6．脫硫增壓風機的設計與選擇脫硫增壓風機等設備可根據當地氣象條件及設備狀況等因素研究可否露天布置。當露天布置時，應加裝隔音罩或預留加裝隔音罩的位置。脫硫增壓風機宜裝設在脫硫裝置進口處，在綜合技術經濟比較合理的情況下也可以裝設在脫硫裝置出口處。當條件允許時，也可以與引風機合并設置。脫硫增壓風機的布置可以有四種情況，如圖2-38所示。A位布置[見圖2-38(a)]的優點在于增壓風機不需要防腐；B位和C位布置[見圖2-38(a)、(b)]主要用于采用回轉式煙氣換熱器時減少加熱器凈煙氣和原煙氣之間的壓差，在要求很高的脫硫率時，減少煙氣泄漏帶來的負面影響，但是風機需要采用防腐材料，價格昂貴；D位布置[見圖2-38(d)]的電耗較低，但是需要采用一些防腐措施和避免石膏結垢的沖洗設施。脫硫風機位置四種設計方案的比較見表2-4。目前A位布置采用的比較多，國內僅珞璜電廠采用了D位布置的風機。由于脫硫后煙囪進口的凈煙氣溫度比原煙氣低，煙囪的自拔力相應減少，增壓風機的壓頭應考慮此項因素。脫硫裝置的進口壓力參數應采用脫硫裝置的原煙氣煙道與主機組煙道口處的壓力參數，而不是引風機出口的壓力參數。脫硫裝置的出口壓力參數原則上也應采用脫硫裝置的凈煙氣煙道與主機組煙道接口處的壓力參數，而不是完全等同于煙囪進口的壓力參數，煙囪進口的壓力參數應考慮脫硫后煙溫降低導致煙囪自拔力減少，其進口壓力應相應增大的因素經核算后由設計單位提供。增壓風機布置在脫硫裝置出口時，煙氣中的霧滴易在風機上造成結垢，因此對除霧器的除霧效率要求較高。脫硫增壓風機的型式、臺