期刊論文發表脫硫系統取消煙氣旁路的分析

　　摘要： 取消煙氣旁路系統已成為當今脫硫系統的一個趨勢，很多文獻介紹取消旁路系統的好處。針對旁路系統取消的原因、取消后應采取的補償措施、以及如何進行整體規劃等實際問題，本文提出幾點不同看法。

　　關鍵詞： 脫硫;取消;煙氣旁路系統

　　0 引言

　　火電廠煙氣脫硫系統(FGD，Flue Gas Desulfurization)中煙氣旁路的存廢問題是當今的熱點問題，許多人士都提出了不同的看法。隨著一些電廠做試點的初步成功，取消煙氣旁路系統似乎成了一種新潮流，一些百萬千瓦的大機組在招標設計階段就要求脫硫系統取消煙氣旁路，做到整臺機組同步運行、同步控制。針對這種現象，本文就脫硫系統煙氣旁路取消的原因、取消的后果、取消后應采取的補償措施等方面做一分析探討。

　　1 脫硫系統取消煙氣旁路的原因

　　在分析取消煙氣旁路系統的原因前，先介紹一下當初為什么要采用旁路系統。

　　采用煙氣旁路系統的主要目的是將鍋爐系統與脫硫系統隔離開來，以便在脫硫系統出現故障時不影響鍋爐的正常運行、或者將影響減小到最低程度。當FGD或鍋爐處于檢修或故障狀態下(例如機組發生MFT、FGD入口煙氣超溫、漿液循環泵跳閘、增壓風機跳閘等)使含有SO2的煙氣繞過FGD，直接由旁路系統流經煙囪排出，從而不影響機組正常運行發電，也避免對FGD設備造成影響或損害。機組冷態啟動初期，為了防止煙氣中未燃燼的煤粉和油滴進入吸收塔漿液，造成漿液污染、脫硫效率減低、吸收塔內防腐材料加速老化，煙氣一般通過旁路煙道直接排入煙囪。當煙溫升高、電除塵器投運使煙氣粉塵含量小于FGD裝置的進口要求后FGD裝置進出口系統打開，旁路系統逐漸關閉，脫硫系統開始運行。

　　就應用情況來看，目前投運的脫硫裝置中，絕大多數都采用了煙氣旁路系統。

　　而取消旁路的原因則主要是環保因素，即從根本上保證電廠脫硫裝置的使用率，只要電廠機組運行，脫硫系統就必須運行。由于種種原因，電廠使用脫硫裝置的主動性不足，即便有脫硫上網電價的優惠，以及違規排放的嚴厲處罰，也難以保證各脫硫裝置的有效使用。所以，從設計上就去掉煙氣旁路系統，從而根本杜絕私開旁路、超限排放的現象。

　　2 取消煙氣旁路的后果

　　從以上分析可以看出，取消旁路與采用旁路的出發點并不吻合，采用旁路是基于可靠性的考慮，而取消旁路則是出于環保的限制。那么，取消旁路后必然會帶來一些負面效果，具體體現在以下幾個方面：

　　2.1 整個機組的可靠性降低 隨著近幾年脫硫項目的大量投用，設計、施工、運行方面的經驗都日益豐富，脫硫系統的可靠性也得到了很大提高，各家脫硫公司宣稱的系統可靠性都在95%以上，但從實際應用情況來看卻并非這樣樂觀。脫硫系統的可靠性仍然是一個突出的問題，尤其是當前脫硫市場的無序競爭，各方都盡力壓低成本，導致的直接后果就是系統的可靠性降低，調試期間雖能通過驗收，卻不能保證長周期運行。而一旦取消煙氣旁路，FGD裝置的低可靠性就直接影響到整臺機組的可靠性，FGD的故障直接影響到鍋爐機組的運行，導致整臺機組的可靠性降低。而鍋爐機組可靠性降低的后果卻是極其嚴重的，僅一次非計劃停運造成的經濟損失就是難以接受的，這個損失與增加一套煙氣旁路系統的成本相比，根本不在一個數量級上。而且，大機組的跳閘對電網的安全也造成了很大的威脅。

　　取消煙氣旁路系統后，鍋爐與FGD任一側出現故障時都會影響到整體的可運率。在鍋爐系統發生事故或FGD系統出現故障情況下都要求有應對措施，以減少機組非正常停運次數，最大程度地避免在事故情況下鍋爐停運，以避免給電廠帶來損失。在當鍋爐啟動投油或低負荷下投油時，會污染吸收塔內的漿液，長時間投油會影響脫硫系統的運行。

　　2.2 整個系統成本的提高 取消煙氣旁路后，脫硫系統作為鍋爐系統的一個不可分割的一部分。脫硫系統運行是否正常，直接關系到鍋爐系統的運行，因而對脫硫系統和脫硫設備提出了更高的要求。為了提高整個系統運行的可靠性，減少故障幾率，必須要求相關設備的質量更加可靠，設備備用率更高，熱工控制的水平更高，相應地導致成本增加。

　　國外FGD系統較多地采用了無煙氣旁路系統，但這是建立在脫硫系統設備備用率高及質量可靠的基礎上的。如日本嶺北電廠700MW機組FGD系統中竟有10臺循環泵，在美國，一些FGD系統采用全金屬制造，或一爐多塔，或設有備用吸收塔。但在我國為了降低成本，大都是一爐一塔或多爐一塔，采用的防腐材料主要是橡膠和鱗片涂層，且質量常出問題。取消煙氣旁路系統后必須大幅度提高設備數量及質量，從而導致整個系統的投資額增加。而在目前各脫硫公司競相壓價、惡性競爭的情況下，增加成本就意味著競爭力減弱而在投標中處于劣勢，沒有人愿意這樣做。所以說，貿然取消旁路只會使得某些偷工減料的現象更加嚴重，不僅達不到取消旁路的好處，反而增加了安全隱患。

　　2.3 整個系統控制復雜 鍋爐本身就是一個藕合性很強的控制對象，各種關聯因素眾多，互相影響。盡管采用了多種復雜控制方法，控制效果還是不盡如人意，尤其是主汽壓力、主汽溫度、爐膛壓力等，在工況變化較大時，更是難以控制。而取消煙氣旁路系統后，FGD系統的波動直接影響到鍋爐，使鍋爐的控制更加復雜，調試難度也更大。

　　2.4 取消煙氣旁路并不能杜絕違規排放 取消煙氣旁路系統后，雖然可以做到鍋爐與FGD同時啟動、同時運行，但卻不能杜絕違規超限排放，電廠可以通過多種方式故意降低脫硫效率。而且，對于目前存在的電廠開旁路運行偷排SO2卻拿電價補貼的現象，最主要的是要加大監督及處罰力度，輔之以其它手段，如加強宣傳以提高公民的環保意識和法制觀念等。

　　3 取消后應采取的補償措施

　　可見，在目前的情況下取消煙氣旁路系統是不現實的。其實，我們完全可以把脫硫系統當作與輸煤、除灰、化水等系統同樣的一個子系統，協同運行，但又具有相對的獨立性，留有一定的緩沖余地，以提高整個機組的可靠性。沒有這些輔助系統，機組不能正常運行，但并不是說這些輔助系統出現故障，機組便必須立即停止運行。

　　當然，取消旁路系統也是一個有益的嘗試，國外同類系統中也有很多取消了煙氣旁路，我們可以從試點逐步完善，進行綜合比較，以達到整個系統安全、可靠、經濟的最佳結合。在取消煙氣旁路的同時，必須做好相應的補償措施，主要涉及以下幾個方面：

　　3.1 提高FGD系統主要設備的備用率 對FGD系統中的主要設備如循環泵、氧化風機、攪拌器、閥門等，必須加大備用率。對系統中其它容易出現故障的設備或閥門也考慮設置100%的備用，如吸收塔集液坑泵設置兩臺。同時，提高設備選材標準，如循環泵進口濾網、塔內氧化空氣管道采用耐蝕合金。可減少因FRP材質管道斷裂、破損產生的碎片等造成的循環泵堵塞、噴嘴堵塞現象，一方面保證脫硫效率，另一方面維持氧化空氣在漿液池內需要的擴散效果，保證副產品石膏的質量。

　　①設置備用循環泵系統，備用一臺吸收塔循環泵及噴淋層。

　　②吸收塔噴淋管支撐梁采用合金覆蓋，避免噴嘴對噴淋管支撐梁的沖刷和腐蝕，減少噴淋層的泄漏事故的發生。

　　③增加除霧器自動沖洗系統。因除霧器設備處理的介質混有石膏、亞硫酸鈣固體顆粒，如果沖洗不當，極容易導致出現大范圍的結垢產生，使除霧器的通道變窄，導致更快的煙氣流速，直接將氣流當中的固體顆粒帶至除霧器后方，導致除霧器上表面出現結垢，從而影響除霧器性能，嚴重還會導致除霧器局部塌陷、模塊脫落。增加一層沖洗將能有效防止結垢的產生，保證除霧器的效果。

　　④吸收塔漿液池內關鍵部件采用合金材料。如循環泵進口濾網、塔內氧化空氣管道等采用耐蝕合金，可減少因FRP材質管道斷裂、破損產生的碎片等造成的循環泵堵塞、噴嘴堵塞現象，保證脫硫效率。

　　3.2 加強煙氣的預處理 在鍋爐點火初期和機組故障跳閘期間，進入FGD塔的煙氣溫度較高，可能達到180℃，容易對吸收塔內的除霧器、噴淋管、防腐等造成破壞，所以必須把瞬間的事故高溫在最短的時間內降低到設計溫度。應當在吸收塔入口煙道上設計兩套事故噴淋系統來保護塔內的設備。