火电厂烟气脱硫系统挡板门密封风优化设计

吴冲

(中国华电工程(集团)有限公司，北京 100035)

1 湿法烟气脱硫系统概述

由于石灰石－石膏湿法烟气脱硫(FGD)技术具有脱硫效率高、工艺稳定、系统运行稳定等优点，所以，国内火电厂的烟气脱硫大多采用此技术。目前，国内运行的FGD装置基本上都设置在除尘器与烟囱之间。其中，烟气系统包括原烟气、净烟气和旁路烟气烟道，分别装有原烟气挡板门、净烟气挡板门和旁路烟道挡板门［1］。一般一炉一塔的脱硫系统共设置3套挡板门，以保证机组的正常运行，如图1所示(图中GGH为烟气换热器)。

2 挡板门的选型

挡板门一般采用单轴双层百叶窗形式，在每层挡板上配有密封元件。烟道挡板的密封面是不锈钢(或合金)对不锈钢(或合金)之间的硬密封，必然存在烟气泄漏。FGD正常运行时，烟气会从关闭的旁路挡板泄漏，进而影响脱硫效率，增加了大气污染物的排放;脱硫塔停运进行检修时，烟气会向脱硫塔泄漏，无法进塔检修，时间过长时还有可能损坏塔内防腐层及其他构件。为达到零泄漏的目的，需安设密封空气系统［2］。一般情况下配1套密封空气系统，包括2台密封风机和1台电加热器。设置电加热器主要是为了提高密封风的温度，防止挡板处烟气结露而腐蚀挡板门，同时减少挡板门2层板之间的温差变形和热变形应力，提高挡板门的密封性和使用寿命。下面以600MW机组为例介绍密封风系统的运行参数。

图1 FGD系统烟气工艺流程

2.1 挡板门密封风系统参数

该机组原烟气挡板门尺寸为7 400 mm×9 200 mm(宽×高)，净烟气挡板门尺寸为6 200 mm×10200 mm(宽×高)，旁路挡板门尺寸为7500 mm×11200 mm(宽×高)。

所配2台密封风机的参数为:风量，13 269 m3/h;压力，＞6000 Pa;风机轴功率，38.4 kW;电动机功率，45 kW;电压等级，380 V。所配电加热器的参数为:电功率，280kW;电压等级，380V。加热后，密封空气温度大于100℃。

2.2 采用其他系统

采用电厂一次风作为挡板门密封风(风量为15 532 m3/h，风压为10 438 Pa)的工艺流程如图2所示。由于一次风经过空气预热器后，温度大约为300℃，而一般挡板门要求密封风的温度接近烟气温度即可，所以，经过空气预热器的空气温度过高，还需要从一次风的冷段再引一路风与热风混合，以达到需要的密封风温度。

引来的密封风风量为15532m3/h，到达挡板门时的压力约为9000Pa，可满足挡板门密封的要求。

3 能耗比较

3.1 采用密封风机及电加热器系统

密封风机提供的风量可以满足3台挡板门所需的风量，当机组正常运行时，需要开1台密封风机、1台电加热器，所需电功率为318.4 kW。

3.2 采用一次风系统

如果采用一次风系统，需要调整一次风机的选型。

原一次风机参数为:流量(锅炉最大连续蒸发量 BMCR 工况)，243668 m3/h;全压，10184 Pa;风机轴功率，755 kW;电动机功率，1600 kW。

修改后一次风机参数为:流量，259200 m3/h;全压，10 438 Pa;风机轴功率，807 kW;电动机功率，1600 kW。

因为一次风流速增加，导致空气预热器及风道阻力增加，使得一次风机风压增加，从而使风机轴功率增加52 kW。

3.3 2种方式能耗比较

1台600 MW机组，如果采用一次风系统作为FGD挡板门的密封风，每台机组可节约用电功率266.4 kW，2台 600 MW 机组共节约用电功率532.8 kW。

3.4 系统投资的比较

采用一次风系统作为挡板门的密封风，2台600 MW机组节省密封风机和电加热器等设备购置费13万元，但需要增加从一次风机到挡板门的管道、阀门等，共计36万元，比采用密封风机系统增加投资23万元。

图2 采用电厂一次风作为挡板门密封风的工艺流程

4 采用一次风作为密封系统的风险控制

4.1 温度控制

由于一次风系统经过预热器以后的温度约为)300℃，而一般挡板门要求密封风的温度接近烟气温度即可，如果温度太高，同样会引起挡板门2层板之间的温差变形和热变形，而且可能烧坏烟道防腐材料。所以，还需要从一次风的冷段再引一路风与热风混合，以达到所需的密封风温度。在进行控制时一定要连锁，避免密封风温度过高。

锅炉启动和低负荷时空气预热器温度较低，一次风温度降低，需要调整冷热风的配风比例，以适应密封风的温度要求。

4.2 压力控制

一次风机的全压为10 184 Pa，通过管道到达挡板门区域的压力约为9 000 Pa，所以，要求挡板门厂家按照此压力进行设计，避免由于一次风系统压力过高而引起密封风系统损坏。

5 结论

通过以上比较可以看出，FGD系统挡板门密封风系统采用一次风，可以降低能耗，经济效益良好，也符合国家节能减排的政策。但密封风系统采用一次风也有一定的风险，必须在设计、运行过程中采取合理的控制措施，保证系统的正常运行。

［1］肖家荣.挡板门在脱硫系统中的应用［J］.电力环境保护，2008(6):18－20.

［2］郭东明.脱硫工程技术与设备［M］.北京:化学工业出版社，2007.