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1、 石灰石石膏湿法脱硫取消烟气旁路改造浅析及应用 周勇 张玉媛摘要：本文首先介绍了石灰石-石膏湿法脱硫技术工艺流程和设置烟气旁路的目的，然后分析了烟气旁路规定和设置情况，最后探讨了脱硫无烟气旁路技术的优点以及取消旁路系统的安全性。关键词：石灰石-石膏湿法脱硫；无烟气旁路技术；应用：P619.26 ： A烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，简称FGD )是目前世界上唯一大规模商业化应用的控制SO2污染技术。石灰石-石膏湿法脱硫技术由于其技术成熟、运行可靠、脱硫效率高，被国内外燃煤企业尤其是大型电站广泛应用，成为烟气脱硫的主导技术。1石灰石-石膏湿法脱硫技术工艺流程石灰石-石
2、膏湿法脱硫工艺采用石灰石作脱硫吸收剂，石灰石粉与水混合搅拌制成一定浓度的石灰石浆液。在吸收塔内，石灰石浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙进行化学反应被脱除，最终被氧化成石膏。脱硫后的烟气经除雾器除水后排入烟囱。脱硫石膏浆液经脱水后回收。2设置烟气旁路的目的目前国内电厂建设的石灰石-石膏湿法脱硫工程中一般都设置100%烟气旁路系统。旁路系统安装在FGD入口烟道和烟囱之间，其最主要的作用是在脱硫系统检修或事故状态下与机组隔离，含有SO2的烟气不经过吸收塔脱硫，直接由旁路系统流经烟囱排出，从而不影响机组正常运行发电；同时当FGD或锅炉处于故障状态下(例如机组发生MFT、FGD入口烟气
3、超温、循环浆液泵跳闸、增压风机跳闸等)使烟气绕过FGD，也避免对FGD设备造成影响或损害。同时机组冷态启动初期，为了防止烟气中未燃烬的煤粉和油滴进入吸收塔浆液，造成浆液污染，脱硫效率减低，吸收塔内防腐材料加速老化，烟气一般通过旁路烟道直接排入烟囱。待烟温升高、电除尘器投运使烟气粉尘含量小于FGD装置的进口要求后，启动增压风机，打开FGD装置进出口挡板，逐渐关闭脱硫旁路挡板，脱硫系统开始运行。3烟气旁路规定和设置情况国外不同国家FGD装置旁路烟道设置情况不尽相同，根据掌握的有限资料，仅对德国、日本、美国和中国的旁路烟道设置情况做简要介绍。3.1 德国对烟气旁路设置规定德国对脱硫烟气旁路设置没有明
4、确规定。由于德国对脱硫运行环保标准要求严格，电厂基本上都不设烟气旁路，特别是采用烟塔合一电厂，均取消了烟气旁路。2004年前，德国标准规定SO2排放浓度为400 mg/m3，同时要求机组每年不带脱硫装置运行不能超过240h，2004年后标准规定SO2排放浓度降为200 mg/m3，每年不带脱硫装置运行在100120 h，每次不能超过72 h。国外电厂在锅炉启动和稳燃时均要求投运电除尘器，使进入吸收塔的粉尘浓度比较低。3.2 日本对烟气旁路设置规定日本JEAG 3603)2002排烟处理设备导则4. 4. 2节烟气系统设计要点对旁路烟道规定：在全容量处理烟气的脱硫设备中，宜采取配置旁路烟道等措施
5、。同时该标准介绍并推荐采取无旁路烟道系统配置，简化工艺，节约资金，获得高脱硫效率。由于日本脱硫设备质量较好，近期建设的许多火电机组均未设置旁路烟道。其原因主要在于日本脱硫设备质量较好、运行可靠性较高，因此FGD基本不会影响主机的运行安全；且日本环保标准要求严格，建设初期政府即与电厂签订环境保护协定，并以抽查方式检验执行情况，因此电厂会在大气污染防治方面采取一系列积极措施。3.3美国对烟气旁路设置要求美国国家环保标准对烟道旁路没有明确要求，但在1990年对清洁大气法修改出台后，对SO2排放的处罚更严厉，有关燃料政策和排污交易等措施使得SO2排放与经济紧密联系起来，所以许多业主要求并已经取消了烟气
6、旁路。3.4 国内烟气旁路设置情况中国火力发电厂烟气脱硫设计起步较晚，机组绝大部分设置烟气旁路来保证机组的可靠性，保护吸收塔装置在事故状态时不受损失。由此可见，国内外对烟气旁路设置均未有硬性规定，国外大部分电厂由于环保要求均采用了无烟气旁路技术，国内随着环保形势越来越严峻，环保监管越来越严格，目前已逐步采用此技术。可以推断，随着环保要求的提高，采用无烟气旁路或拆除烟气旁路必将成为未来发展趋势。4脱硫无烟气旁路技术介绍脱硫系统采用无旁路系统即直通式系统时，从锅炉来的烟气经引风机升压后，直接进入吸收塔进行脱硫处理，经脱硫后的净烟气通过FRP(玻璃钢)净烟道送入烟囱的中心，由烟囱排入大气。由于经过防
7、腐处理后的烟囱可以直接接受经湿法脱硫后温度较低(52左右)的烟气，省去了脱硫系统的烟气加热器(GGH)。同时由于未采用旁路烟道，简化了脱硫工艺系统和布置，增压风机与引风机合二为一，既减少用地，又节约工程造价。取消烟气旁路的技术关键点是脱硫装置的可靠性和可控性。当锅炉正常运行时，进入FGD的烟气超温(超过155时)或FGD装置循环浆液泵故障全部停运时，烟气不可能绕开脱硫装置，而必须进入吸收塔，进行脱硫处理。在吸收塔入口烟道处设有由一系列合金喷嘴组成的事故喷淋系统，与工艺水系统连接。当入口烟气温度超过150时，立即开启事故喷淋系统，向高温烟气喷水降温，使烟气温度低于65，以保护塔内部件和衬里的安全
8、。事故喷淋水系统是根据炉后最大烟气温度和20min内所能承受的最大烟气量进行设计的。5脱硫无烟气旁路技术的优点取消烟气旁路烟道优势相对较多，可简化工艺，相对减少故障点，有利于优化厂区布置，节省建设场地，确保FGD装置的投运和污染物排放的控制，节省基建及运行费用，具体体现在如下方面。5.1确保SO2及其它污染物的排放控制采用无旁路烟道技术可使FGD与机组“三同时”(同时设计、同时建设和同时投入运行)，只要机组运行，就必须投入脱硫系统，从而杜绝了部分电厂利用旁路烟道偷排烟气运行的可能性和旁路挡板不严密导致部分原烟气泄露至净烟气，造成脱硫效率降低，有效控制了电厂污染物的排放。5.2减少脱硫系统故障点
9、采用无旁路烟道技术，简化了工艺流程，减少了设备数量，从而相对减少了故障点，同时减轻了设备维护量。例如增压风机和引风机合并设置，可减少1台增压风机及其相关辅助系统；取消FGD出入口挡板和旁路挡板及其密封系统，特别是取消GGH则可大大降低故障率。5.3减缓原烟气烟道腐蚀使用旁路烟道易使净烟气部分回流，从而导致部分原烟气烟道腐蚀，并增加了对锅炉炉膛负压的扰动，如不设旁路则可完全杜绝此现象的发生。5.4简化工艺系统采用无旁路烟道技术优化了工艺系统。取消FGD进口挡板、旁路挡板、旁路烟道、GGH，增压风机与引风机合并布置，这样烟气从除尘器出口经引风机直接到吸收塔，然后至冷却塔排放，工艺流程顺畅，便于脱硫
10、系统自动化控制的实现。5.5优化建设模式当取消旁路烟道且增压风机和引风机合并、FGD布置于烟囱前时，FGD的烟气系统不再是一个独立的系统，完全可纳入主体工程的设计当中，此时可将吸收塔及其辅助系统作为脱硫厂商的设计和承包范围，把FGD的烟风系统、工艺水系统、制浆和供浆系统、脱水系统、废水系统以及其他辅助系统纳入工程主体设计院的设计范围，从而减少设计接口，便于工程的实施。5.6节省基建投资与检修运行费用采用无烟气旁路技术简化了工艺系统、减少了设备、节省了场地，从而节约基建投资，节省运行费用。6取消旁路系统安全性分析FGD系统运行的安全性定义为 FGD系统对发电厂机组安全性的影响程度及FGD系统本身
11、的安全程度。它包含2个含义：一是对机组的安全影响，如对锅炉运行影响等；二是FGD系统本身的安全程度，如系统各设备的安全性、防腐性等，它直接影响系统的运行可靠性和投运率。FGD系统取消旁路系统，则脱硫装置是直接与电厂主机系统连接，对脱硫系统自身的安全性及设备可用率要求很高，甚至应高于电厂机组的可用率。否则一旦脱硫装置出现故障，则会造成电厂机组停机。不过近年来石灰石-石膏湿法脱硫技术已经越来越成熟，通过合理的系统设计、设备选材及防腐等措施，加之正确的运行方式，完全可以实现 100%的系统和设备可用率，保证电厂主机和脱硫装置的安全。7结语湿法脱硫无烟气旁路技术相对于有烟气旁路而言，具有简化工艺，相对减少故障点，有利于优化厂区布置及节省建设场地，确保FGD装置的投运和污染物排放的控制，节省基建及运行费用等优点。湿法脱硫无烟气旁路从技术上讲是可行的，从实践上看是安全可靠的。湿法脱硫无烟气旁路技术必将取代或取消湿法脱硫有烟气旁路技术，成为未来环保发展的必然趋势。参考文献1曾庭华.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化M.北京:中国电力出版社，2004.2黄涛.大型燃煤火电机组取消脱硫旁路烟道的应对措施J.电力环境保护，2009，4:36- 373张金伦. 湿法脱硫系统取消旁路烟道的技术经济性分析J.热力发电，2009，38(10) -全文完-
