660MW机组脱硫吸收塔设计

660 Mw机组脱硫吸收塔设汁 发电设备(2010 No．3) ， ’’’’’、 ：环保技术与装备 ： t^．．III‘IIIIIIII‘ 660 MW 机组脱硫吸收塔设计 徐华春 (中环(中国)工程有限公司，南京 210008) 摘 要 ：介绍 了大唐南京电厂 2台 660 Mw 机组湿法脱硫 吸收塔设计方 法和步骤 。针 对该工程 无烟气 旁路烟道的特点，分析了吸收塔设计需注意的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和为提高吸收塔可靠性所采取的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，为同类工程吸收塔 设计提供参考。 关键词：火电厂；脱硫塔设计；无旁路烟道；防腐措施 中图分类号：X701．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—086X(2010)03—0219-05 Desulfurization Absorber Design for 660 M W Power Units XU HHa．chun (GCL Engineering Limited，Nanjing 210008，China) Abstract：Design method and procedure of wet desulfurizatiOn absorbers for 2 660 MW power units in Datang Nanjing Power Plant are being presented．Aiming at the features that the system has no by—pass flue duct， notewo ． rthy items for the design are proposed and countermeasures therefore taken for raising reliability of the absorber put forward．This may serve as a reference for absorber design of similar engineering projects． Keywords：thermal power plant；design of desulfurization absorber；no by-pass flue duct；anti—corrosion m eaSU re 大唐南京电厂 2台 660 MW 超超临界机组同 步安装石灰石粉一石膏湿法脱硫装置 (FGD)，采用 一 炉一塔方式布置，脱硫率要求不小于 95 。目 前，国内已投运或在建的湿法脱硫装置一般都设 有 100Vo旁路烟道，作为锅炉点火、FGD故障停运 或临时检修时的排烟通道。脱硫系统设置旁路 后 ，保证了发电机组的安全运行，但也给环保意识 不强的电厂提供 了偷排 SO 的机会。根据环境影 响评价报告要求和国家环保部 的批复，大唐南京 电厂新建机组烟气脱硫工程取消了烟气旁路。取 消旁路后，FGD成为机组不可解列的一部分。为 了减少脱硫系统的故障点，保证机组可靠运行，该 脱硫系统同时取消 了烟气换热器(GGH)，将增压 风机和 引风机合并。吸收塔是脱硫 系统 的主要 和关键设备 ，对于无旁路的脱硫塔，其设计对保证 主体机组和脱硫系统安全运行更是至关重要。 1 吸收塔设计原始数据 根据本工程的工艺物料平衡，列出了吸收塔 设计的主要原始数据，见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 表 1 吸收塔设计主要原始数据 项 目 数值 入 口烟气量 (湿态)／(m0·h ) 人口烟气温度／*C 出口烟气量(湿态)／(m0·h ) 出口烟气温度／*C 浆液正常含固量／ 浆液 Cr 体积含量／ 浆液密度／(kg·m ) 收稿 日期 ：2009—08一l7 作者简介 ：徐华 春(1974一)，男 ，工程师 ，主要从事火力发电厂环境保 护工程设计工作。 E—mail：xuhc@gel—eng．com 发电设备(2010 No．3) 660 Mw机组脱硫吸收塔设计 2 吸收塔本体外形尺寸 吸收塔本体外形尺寸主要包括塔体直径、氧 化浆池容积、吸收及 除雾区域高度。尺寸大小由 烟气量 、烟气流速、液气比、喷淋层层数等确定。 2．1吸收塔直径 吸收塔直径由烟气量和烟气流速确定。当 入口烟气量一定时 ，塔 内烟气流速越高 ，塔 直径 就越小 。直径较小的吸收塔可 以节省塔体钢材 、 塔 内件(如喷淋层、除雾器及衬里)和循环泵等的 投资 ，因此从 经济角度考虑 ，应该选择较 高的烟 气流速。但是过高的烟气流速，会造成吸收塔 的 压降增加 (增压风机电耗增 加)。在湿法脱硫塔 设计 中，烟气流速控制在 3～4．5 m／s较合理 ，通 常烟气经济流速控制在 3．8 m／s左右 。此外 ，吸 收塔的设计还应满足 110％的超负荷工况 ，此时 塔内烟气流速以低于 4．1 m／s为宜 1¨j。 2．2液气比(L／C) 液气 比是指单位时间内吸收剂循环量与烟 气流量之 比。提高液气 比相当于增大 了吸收塔 内的喷淋密度，使液、气 间的接触面积增大 ，传质 单元数将随之增大，脱硫效率也将增大 。但 当液 气比超过临界值后 ，继续提 高液气 比，脱硫效率 增长就会极其缓慢 。在实际工程 中，提高液气 比 会使浆液循 环泵 的流量增大 ，塔 内压力损失 增 大，从而增加设备的投资和能耗。液气比的最佳 范围是 13～16 L／m。。 2．3氧化浆池容积 按照石膏晶体成长的停留时间和石灰石溶 解的停留时间分别计算所需的浆池容积 ，取两者 中的最大值为浆池容积。根据浆池容积和吸收 塔直径可以得到浆液 的正常液位 。在确定液位 高度时，还需考虑吸收塔运行时注入氧化空气引 起的膨胀、吸收塔搅拌器引起的液位波动和液位 控制安全，增加浆池的高度 。 2．4喷淋层数设置 喷淋层设置要满足脱硫效率要求 ，一般设置 3～4层。喷淋层通常采用单独浆液循环泵供浆。 本工程共设置 4层喷淋层，其中 l层作为备用 喷 淋层。浆液循环泵长期运行不可避免造成磨损 ， 在其检修期间内，运行备用喷淋层，可以避免循 环泵因检修停运 而使机组降低负荷，减少发 电量 。 2．5吸收及除雾区域高度 吸收 区高度一般指烟气人 口水平 中心线 至 喷淋层 中心线的距离，按烟气流速和烟气停 留时 间确定 ，实际工程多为 7～10 m。从入 口烟道上 顶面到第 1层喷淋层一般保持 3～3．5 m，避免浆 液进入塔 人 口烟道 ，同时使浆 液与烟气 充分接 触 。根据喷嘴的雾化特性，喷淋层与喷淋层之间 的距离为 2～2．5 m。顶层喷淋层到除雾器距 离 根据浆液喷淋后雾滴大小及液滴上升流速考虑 ， 选用向下喷雾喷嘴时，应大于 1．2 ml2]。除雾器 到出口烟道 的距离根据除雾器 厂家的要求至少 大于 1 m。 2．6外形尺寸计算结果 本工程确定吸收塔外形尺寸的参数选用值 见表 2，外形 尺寸见 图 1。采用 d =17 400 mm 及 d。一16 000 mm 变径塔 ，可以降低塔体高度。 吸收塔浆液池正常液位 8．5 m，最高液位 9 m。每 层喷淋层对应 的浆液循环泵流量均为10 400 m。／ h，各层喷嘴数量均为 102个 。 表 2 吸收塔设计参数选用值 项 目 选用值 烟气流速／(m·s ) 液气比／(L·m ) 氧化空气膨胀安全裕量／m 液位控制安全裕量／m 进口烟道的宽度(吸收塔直径的百分比)／ 入 口烟道上顶面到第一层喷淋层的距离／m 喷淋层之 间的距离／m 顶层喷淋层到除雾器的距离／m 除雾器 的高度／m 除雾器上沿到出口烟道的距 离／m 2．7 无旁路脱硫塔外形尺寸的特点 无旁路脱硫塔整体尺寸设计裕度 比常规设 计要大一些，其中包括吸收塔直径 、塔 内烟速 、液 气比、浆池容积、烟气停留时间等参数，防止因锅 炉燃用煤种的含硫量增加造成吸收塔 内浆液 pH 值无法控制 ，机组降负荷运行或停炉 ，特别是 吸 收塔浆液池容积增大后 ，可增加 SO。吸收、氧化 、 石膏结晶可靠性，提高对烟气量、SO。浓度增加、 石灰石品质变差时运行工况 的适应性 ，对石 灰石 供应和石膏排出、废水排放出现临时故障也有缓 冲作用。 660 Mw枧纽脱硫吸收塔设计 发电设备(2010 No．3) 图 1 吸收塔总图(单位 ：mm) 3 塔内件选型及设计 吸收塔内件主要包括 除雾器、喷淋层 、喷嘴 、 搅拌器及氧化空气管、滤 网。取 消旁路后，塔 内 件的性能和材质都必须提高要求 ，以提高吸收塔 整体可靠性。 3．1除雾器 除雾器常用 2种结构 型式 ：平板式 和屋 脊 式。屋脊式除雾器设计流速大 ，经波纹板碰撞下 来的雾滴可集中流下 ，减轻产生烟气夹带雾滴现 象，除雾面积也比水平式大，因此除雾效率高，出 口排放 的液滴浓度≤50 mg／m。。一般常规设计 要求除雾器 出 口排放 的液滴浓度≤75 mg／m。。 本工程吸收塔选 择除雾效果相对好 的屋脊式 除 雾器。 除雾器冲洗 系统 的作用 是定期清除除雾器 叶片捕集的液滴 、粉尘，保持 叶片表面清洁 ，防止 叶片结垢和堵塞。除雾器堵塞后 ，会增加烟气阻 力，结垢严重时会导致除雾器变形、坍塌和折断。 对于正常的二级除雾器 ，第 2级除雾器后端面仅 在必要时才进行冲洗 ，避免烟气携带太多液滴 。 旁路取消后 ，为避免浆液在第 2级除雾器上部沉 积引起堵塞 ，要求厂家在 除雾器设计时，增加 了 二级除雾器后端面手动冲洗系统，防止除雾器堵 塞时无法进行清除。 除雾器冲洗水阀门是动作 十分频繁的阀门， 应选择质量可靠的产品。 3．2喷淋层 喷淋层中的喷淋管目前主要有 2种材质和 结构形式 ：(1)全玻璃钢 (FRP)材质 ，由于玻璃钢 的材料特性 ，这种结构需要在喷淋管底部设置支 撑梁。(2)主管用 碳钢 ，内外衬胶 ，支管 用 FRP 管，主管和支管之间用法兰连接 ，这种结构见 图 2，主管采用等径钢管 ，管径大、壁厚 ，自身起到支 撑梁的作用 ，FRP支管底部可以不设支撑梁 。 一 ● - ● ● ● ● 一 图 2 无 支 撑 梁 喷淋 层 在实际运行中，全玻璃钢喷淋层底部的支撑 梁有被上 部喷嘴 喷出 的浆 液击穿破 坏 的现象。 为避免由此带来 的隐患，本工程喷淋层采用后第 2种形式 ，喷淋 FRP支管底部不设支撑梁 。 吸收塔喷淋区域塔径 d一16 m，喷淋 FRP支 管较长，要求喷淋层供应商利用管道分析软件对 喷淋层进行受力分析，选择合理管壁厚 ，通过在 支管上加筋提高 FRP支管的强度和刚度 ，并对其 各个生产环节进行认真监督检验。 3．3喷嘴 喷嘴的性能对脱硫率 有重要影响。常用 的 脱硫喷嘴有 2种形式 ：螺旋 型实心锥喷嘴和空心 锥切线型喷嘴。 螺旋型实心锥喷嘴的特点是喷淋量大 ，所以 喷嘴个数少 ，缺点是结构易碎 ，且液滴 均匀性 也 有待提高[3]。在湿法脱硫吸收塔上，空心锥切线 型喷嘴(见图 3)是螺旋型实心喷嘴 的替代产品， 其 自由畅通直径大，具有 自清洗功能，应用最 为 普遍[4]，因此选用该型式喷嘴。 图3 空心锥切线型喷嘴 发电设备(2010 No．3) 660 Mw机纽脱硫吸收塔设计 脱硫喷嘴采用 的材料主要有反应烧结碳化 硅(RBSC)和氮化硅结合碳化硅(SNBSC)。RB— SC属于精细陶瓷，显气孔率小，弯曲强度大，适 用于制作精细的螺旋型喷嘴。SNBSC主要制造 空心锥类喷嘴。目前，脱硫喷嘴的国产化率仍然 很低，有的厂家正在开拓脱硫喷嘴业务，但是 目 前的制作还处于粗 旷型模 型仿 制 阶段_5]。从 国 外公 司 的供 货情 况 看，SNBSC是 喷嘴 的 主导 材料。 各喷淋层喷嘴错开布置 ，保证浆液重叠覆盖 率至少达 170 ～250 ，最外层喷嘴与塔壁要保 持合理距离，防止塔壁穿孔漏浆。 3．4搅拌器及氧化空气管 吸收塔侧进式搅拌器是为避免浆液在浆液 池中沉淀结垢 ，保证氧化空气与亚硫 酸盐充分接 触与反应，让浆液处于不停的流动状态。搅拌器 应选择质量可靠、性能优良的产品。 氧化空气管一般设置在搅拌 器桨叶的前方 ， 氧化空气通过此管道喷入到浆液池 中。氧化空 气管向塔 内喷出氧化空气 时，管 道会有 颤振现 象，而且塔内浆液一直在搅拌，氧化空气管容易 折断，氧化空气管道选用1．452 9合金。吸收塔内 部有防腐层，氧化空气管的固定支架与塔壁的连 接要牢靠 。 3．5滤网 为保护浆液循环泵 ，防止吸收塔浆液池 内大 直径固体颗粒进入泵体，引起泵体的磨损及喷嘴 和旋流子的堵塞，吸收塔 内浆液循环泵吸入 口设 置过滤网(见图 4)。滤网网孔面积应为泵吸入 口 面积的3倍以上I6]，网孔在筛网半圆柱体及顶、 底部 盖板上按 比例布置，滤 网材料选 用1．452 9 合金 。 浆液 循环泵 人口管 图4 浆液循环泵入口滤网 4 吸收塔防腐 吸收塔本体不同部位及零部件，因其承受多 种多样的化学品、温度、湿度 的腐蚀和烟尘、浆液 的冲刷、磨损等苛刻的工况条件，要求采用相应 的既防腐又耐磨损、冲刷的材料。目前，用于吸 收塔的防腐材料有：橡胶、玻璃鳞片和镍基合金， 其中镍基合金价格昂贵 ，主要用在吸收塔人 口干 湿界面处 比较恶劣的环境 。 塔体的防腐在欧洲主要使用橡胶衬里，在 日 本几乎全部采用玻璃鳞片涂层，在美国则均有使 用 。玻璃鳞片具有优 良的防渗透性 和 良好 的机 械强度，施工维修方便 ，但不能承受较大的温差。 橡胶衬里具有弹性和受力变形能力 ，可吸收固体 物料的冲刷力，耐一定程度的温度变化 ，发生一 定限度变形时随着基体一起变形而不产生裂纹 ， 并具有良好的耐磨性能。其缺点是当衬胶层起 层开裂时，会产生扩散性腐蚀，施工要求高，维修 不易。 为提高塔内防腐材料 的耐温耐磨性能，本工 程吸收塔采用 内衬丁基橡胶防腐。从 吸收塔底 板到搅拌器桨叶上端和喷淋层段塔 内壁 ，此区域 内有浆液运动或冲刷，对衬胶有着很大的磨损， 因此采用双层衬胶，其他部位单层衬胶。防腐层 的施工严格按照相关标准和 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 进行 ，特别是要 保证合理的工期。 本工程脱硫系统无 GGH，吸收塔人 口处为 高温原烟气 ，吸收塔入 口处上 部塔壁设 有挡液 板 ，但仍然不可避免会有喷淋浆液落到上面，造 成人口段表面的防腐材料经常处于热胀冷缩状 态 ，时间一长 ，防腐材料会 出现龟裂。同时吸收 塔人 口处在于、湿界面上容易结露，浆液也容易 富集、结垢 ，抗腐蚀条件恶劣。因此 吸收塔人 口 处烟道区域全部衬C一276合金。 5 吸收塔塔体结构设计 吸收塔塔体为大型薄壁壳体钢结构，塔壁上 有很多接管、检修人孔 门的开孔，特别是 吸收塔 烟气进、出口开孔尺寸接近塔体直径，而塔内布 置喷淋层、除雾器、搅拌器等内件，设计时应计算 和校核在烟气压力、浆液静压、塔体及其附件的 重量、风荷载、雪荷载、地震荷载等作用下，塔体 的强度、变形和稳定性，尤其是人口烟道大开孔 660 Mw祝纽脱硫吸收塔设计 发电设备(2010 No．3) 对塔体的削弱。国内目前 还没有脱硫吸收塔结 构设计和制造的标准 ，通常利用 Ansys有限元分 析软件来分析这种复杂的钢结构体 ，但仍需要工 程经验指导，对计算结果要利用相关规范和标准 来衡量。 本工程取消旁路后，吸收塔入 口烟道处设置 事故冷却系统，防止故障时高温烟气对吸收塔内 件的损坏。塔 内最高液位处专设观察孔 和排油 口。当锅炉点火用油枪助燃时，会有未燃尽 的油 滴随烟气一 起进入 吸收塔 ，污染塔 内浆液 ，加速 塔内壁橡胶衬里老化。通过观察孔可 以观察塔 内油滴污染情况 ，及时通过排油口将其排出。 6 结 语 大唐南京 电厂 2台 660 MW 湿法脱 硫工程 取消旁路后 ，吸收塔在常规设计的基础上考虑了 提高吸收塔 运行安全 的可 靠性设 计。当前 国内 火电厂运行的湿法脱硫工程，不设烟气旁路的极 少，同时国家对新(扩)建燃煤机组建设脱硫设施 时，鼓励不设置烟气旁路。不设烟气旁路的湿法 脱硫塔可靠性还需要工程运行实践的检验。 参考文献 ： [1]谭学谦．浅谈 600 Mw机组湿法脱硫吸收塔的设计[J]．电 力环境保护，2007，23(3)：32—35． E2]郭东明．脱硫工程技术与设备[M]．北京：化学工业出版 社 ，2007． E3]姚丙东，蒋金宝，兰清敏，等．湿法脱硫用喷嘴的研究与进展 EJ]．化工机械，2006，33(4)：194—197． [41孙克勤．电厂烟气脱硫设备及运行[M]．北京：中国电力出 版社 ，2007． E5]傅文玲，刘鹏．烟气脱硫用碳化硅喷嘴的国产化探讨[J]．电 力设 备，2007，8(2)：50—52． [63孙琦明．湿法脱硫工艺吸收塔及内件的设计选型[J1．中国 环保产业 ，2007(4)：18—22． (上 接第 215贞 ) 3．2分仓计量报表 分仓计量主要是为了实现各种运行实时报 表和统计报表，如实时分仓煤量报表、分 炉煤量 报表、煤仓的班报表和 日报表等。 利用分仓 上煤 累计值这一基础数据就可 以 利用 PLC内部的时间 日期指令或第三方 的软件 (如输煤程控人机界面软件或 vB／vc语言开发 出符合电厂运行需求 的班报表和运行数据库 )。 同时也可 以 OPC等通讯接 口将数据纳人火力发 电厂厂级监控信息系统(SIS)，便于经济分析。 4 结 语 此算法只需利用输煤程控 中的皮带秤 的累 计脉冲、犁煤 器 的状 态数字量 等信号就 可实现 分仓计量，对犁煤器的操作不做任何要求，犁煤 器无论手动、自动操作 以及起落 的顺序 、次数均 不影 响整个分 仓计量过 程 ，同时在调试 过程 中 对移位单元 时间等参数作 适 当调 整，分仓 计量 精度可以接近电子皮带秤精度，能够准确地反 映出来实际加仓 的情况 ，同时利 用程控 的人机 界面 。 本算法充分 利用 了电厂 已有 的输煤程控平 台软硬件资源 ，作为输煤程 控功能的一种扩展， 无需额外的硬件投资 ，具有较 高的性价 比，并在 岱海电厂 4台 600 MW 机组输煤程控系统再次 得到应用 。 参考文献 ： [1]刘国利．基于 XDPS输煤分仓分值计量的实现EJ]．热力发 电 ，2008．37(11)：l10一ll3．