第四节　典型大型机组湿法脱硫设备介绍

下面以某大型燃煤电站脱硫岛为例介绍烟气脱硫设备。

该大型机组脱硫岛FGD区域总平面布置图如图2-55所示。

一、烟气系统

（一）烟道

该大型机组脱硫岛烟气系统的烟道分为两个部分，第一部分为从锅炉引风机出口风门法兰后引接，脱硫不运行时排放烟气的旁路烟道，第二部分为脱硫正常运行时的脱硫烟道。烟气最大流速不超过15m/s。

烟道根据可能发生的最差运行条件（如温度、压力、流量、湿度等）进行设计。所有没有接触到低温饱和烟气冷凝液或没有接触从吸收塔循环来的雾气或液体的全部烟道，用碳钢制作，壁厚不小于6mm。

所有暴露在如上所述的腐蚀的环境中的净烟气以适当的涂层或相当的材料进行保护。净烟气烟道采用玻璃鳞片树脂内衬，烟道壁厚不小于6mm，内衬不小于1.8mm。增压风机至GGH入口段的烟道从GGH底部接入时，此段烟道可能接触冲洗水和冷凝液的部分必须防腐。烟道的走向能确保满足冷凝液的排放，不允许有水或冷凝液的积水坑。烟道提供低位点的排水和预防收集措施，任何情况下膨胀节和挡板不能布置在低位点。

排水设施由合金材料制作，排水返回到FGD排水坑或吸收塔浆池。烟道外部充分加固和支撑，以防止颤动和振动，满足各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，不允许有内部加强筋或支撑。烟道外部加强筋统一间隔排列，加强筋使用统一的规格尺寸或尽量减少加强筋的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，加强筋的布置要防止积水。

烟气灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清灰装置。在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处设置导流板。在烟道为合金材料或者有内衬处，内部导向板由DIN1.4529制造。考虑到FGD停运时积灰的影响，禁止FGD出口烟道从旁路烟道底部接入。FGD烟道接口推力和力矩不能传递到水平总烟道和烟囱上，热膨胀通过带有内部导向板的膨胀节进行调节。

滑动底板使用聚四氟乙烯组件。为减少烟道中冷凝液伴随的腐蚀问题，并延长内衬的使用寿命，对所有烟道和膨胀节进行保温。

烟道钢板厚度为6mm。烟道设计的最小承受压力等于风机最大压力加1000Pa。

（二）增压风机

该大型机组增压风机为动叶可调轴流风机，每炉配两台，电动机露天布置。电动机为全封闭空冷式，风机转速宜小于595r/min。增压风机在设计流量情况下的效率不小于85%。风机有几乎平坦的效率特性曲线，保证在负荷变化时都有最佳的效率。风机的一次临界转速至少比正常运行转速高30%。风机叶片在任何角度下运行的最小流量必须大于该角度下失速流量的10%，并保证在风机容量范围内的稳定运行。风机装有失速喘振报警装置。密封空气风机有减震器。润滑油箱或槽保持适当的油温。轴流风机的叶片经过调频，以防止共振，叶片装设牢固可靠，不会发生振动或叶片掉落故障。

增压风机有合适的防磨损措施，提供振动监测装置。风机在机壳上敷设吸声材料，并进行保温。叶片螺距的控制机械能够在30s或更短的时间内将叶片倾斜角从全开位置改为全关位置。叶片的使用寿命不低于50000h。增压风机本体系统流程如图2-56所示。

（三）气-气换热器

一台机组配两台回转式烟气再热器。当FGD进口原烟气温度等于设计温度时，GGH的净烟气在烟囱入口处的温度保证≥80℃。GGH的使用寿命不低于30年。

GGH主轴垂直布置。所有与腐蚀介质接触的设备、部件都需防腐。GGH受热面考虑磨损及腐蚀等因素，蓄热元件采用涂有搪瓷的钢板，钢板至少厚0.75mm，涂瓷采用干式静电喷涂，涂层厚度单面0.2mm，并且具有容易清洁的表面。

轴承采用油润滑。为防止灰尘的进入，轴承箱采用可靠的密封装置，且易于检修。采取泄漏密封系统，减小未处理烟气对清洁烟气的泄露和烟气向转子、外壳等部件的泄漏。

加热组件、密封件及易损件等易于拆卸。为方便烟气换热器的运行检查和大修，提供烟气换热器本体内的上下检修平台和带有照明的窥视孔，安置、维修所必须的人孔门。

烟气换热器转子采用中心驱动方式，设两台电动驱动装置，其中一台备用，能适应在厂用电失电的情况下，转子停转而不发生损坏、变形。GGH换热组件的清扫介质为水及压缩空气。可用水、压缩空气从两个方向（“冷”和“热”侧）清洁加热组件。高压冲洗水泵带负荷清洗，每套FGD设一台高压冲洗水泵。清扫和冲洗系统及控制装置同GGH配套供货。GGH及其辅助设备的监视、控制和联锁功能纳入FGD-DCS，即使在运行时进行清扫也要保持规定的烟气温度，噪声和粉尘排放不超标。为了监控吹扫压力，每台吹灰器设置一个压力表。GGH吹灰系统能实现程控自动吹灰。每台GGH至少配置上、下各一套吹灰器。换热器配备一套冷凝液和冲洗水的排水系统，不允许有积水。加热组件和密封件、弹簧等易于拆卸。

（四）烟气挡板门

（1）烟道挡板技术要求　耐高温特性（尤其原烟道）；高化学防腐性能（酸腐蚀）；过压；负压；防结垢性能；防机械磨损；低压力降；挡板密封风。

（2）挡板门系统　包括框架、挡板本体、气动/电动执行器、挡板密封空气系统及控制等。图2-17、图2-18所示分别为旁路挡板门外形图和结构图。

（3）工作状况　挡板能承受各种工况下烟气温度、压力及所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀，根据烟气特性选择挡板各个部件（包括挡板框架、叶片、轴密封片及螺栓连接件等）的材料，采取相应的防腐措施，满足防腐要求。挡板门为双密封挡板，具有100%的气密性，并且不能有变形或泄露。

烟气挡板在最大的压差下操作，并且关闭严密，不会有变形或卡涩现象，而且挡板在全开和全闭位置与锁紧装置匹配，烟道挡板的结构设计和布置要使挡板内的积灰减至最小。挡板叶片为翼面型结构，外部无肋板或撑条。每个百叶型挡板上都安装有密封体，不会成为烟气流中尘埃聚集的地方，允许叶片与轴的膨胀与收缩。挡板叶片留有磨损腐蚀裕量不小于1.5mm。叶片边缘密封体是金属的，并用螺栓固定到叶片边缘上，挡板关闭时，边缘密封体盖住配合的叶片。

轴或挡板运行的所有支撑均为自润滑型，在轴的末端有指示挡板位置的明显标示，并配有连锁限位开关。挡板轴的材料耐腐蚀，能够传递全部的操作扭矩，而不超过剪切屈服应力的33%，操作装置的失速扭矩不得超过剪切屈服应力的45%。内部轴连接件比外部轴连接件强度好，全部紧固件与销轴都耐腐蚀，挡板叶片轴组件不采用中间支撑。

驱动装置与风门的连接方式为直联式，直接生根在风门本体上。旁路挡板有快速开启的功能，全关到全开的开启时间≤10s。旁路挡板一般采用气动驱动装置，也可采用电动驱动装置。在FGD保护动作、失电或失气情况下，旁路挡板必须自动打开，使烟气走旁路，保证锅炉风烟系统的正常运行。

每个挡板的操作灵活和可靠。驱动挡板的气动或电动执行机构能就地控制箱操作和FGD-DCS远方操作，挡板开度位置和开、关状态反馈信号进入FGD-DCS系统。所有挡板全开、全关位配有指示全开或全关的限位开关，接点容量至少为220V AC，3A。挡板门打开/关闭位置的信号用于增压风机和锅炉的联锁保护。电动执行器配备两端位置限位开关、两个方向的转动开关、事故手轮和维修用的机械联锁。执行器的速度满足炉膛负压和FGD增压风机的运行要求，通过手轮对执行机构进行就地手动操作。在执行机构上安装就地位置指示仪，站在地面上可清楚地观察到。

气动旁路挡板门控制系统由仪用气源、控制电磁阀、气动切换阀、定位器、位返器、位置开关及汽缸等组成。在FGD启动时，投入旁路挡板门，根据炉膛负压及增压风机入口烟气压力调节情况，使之缓慢关闭。控制电磁阀带电，气动切换阀气源接通，切换至I/P控制模式，旁路挡板门处于任意开度的模拟量调节状态。在FGD故障及紧急情况时，快速打开旁路挡板门。此时，控制电磁阀失电，气动切换阀气源断开，开切换阀将仪用气源接通至汽缸的开侧，关切换阀将汽缸的关侧接通至大气，旁路挡板门迅速打开。

烟道挡板框架的安装是法兰螺栓连接。挡板运行齿轮或轴的支承有油润滑。挡板按水平主轴布置。原烟气挡板门、增压风机出口挡板门叶片及框架材料为Q235，密封片采用进口DIN1.4529合金，净烟气挡板门及旁路挡板门叶片、框架内侧、轴的外侧采用进口DIN1.4529合金，密封片采用进口C-276合金。

图2-57所示为烟气旁路挡板门系统原理。

（4）挡板密封空气系统　密封空气系统的作用是当双百叶挡板关闭时，使挡板叶片间充满密封气体，阻止烟气由挡板门一侧泄露到另一侧，该机组脱硫岛挡板门密封空气系统如图2-58所示。

挡板密封空气系统包括密封风机、密封风加热器、检测仪表、调节设备及其管路等。一般每套FGD配两台密封风机2×100%容量，一运一备。

入口、出口挡板门的密封空气和旁路挡板的密封空气不同时运行。不同挡板密封风机的切换通过装在挡板门上的阀门来实现，该门与挡板门为机械连锁。密封空气压力维持比烟气最高压力至少高5mbar（1mbar=100Pa），因此风机设计有足够的容量和压头。密封空气加热器有电加热和蒸汽加热两种形式。将密封空气温度加热至100℃左右，减少与烟气之间的温差，使挡板门的变形量在正常设计范围内。

启动或停止密封空气系统，由原烟气路径SGC来控制，挡板间的差压变送器监视烟道挡板间的差压，如果差压高于设定值，挡板密封风机自动切换系统将被激活，启动密封风机。

（五）烟道膨胀节

该机组脱硫岛原烟道采用非金属膨胀节。原烟气温度在露点之上，不会结露，所以不需考虑Cl^-腐蚀问题，对材质耐腐性能要求低，其结构如图2-59所示。

作为吸收膨胀量的蒙皮一般由氟橡胶布、聚四氟乙烯、玻璃纤维布、玻璃纤维包布制作而成。沿气流方向有导流板，导流板与蒙皮之间填充保温材料。框架与烟道连接一般采用焊接。该形式的膨胀节具有100%的气密性。

二、吸收系统

（一）吸收塔

1.结构布置

吸收塔采用一炉一塔配置。吸收塔采用喷淋空塔，设计成喷淋、吸收和氧化为一体的单塔，在吸收塔前不另设置预洗涤塔，不允许在气液接触区有填料。吸收塔的运行考虑负荷变化时的工况。

吸收塔包括吸收塔壳体、喷嘴及所有内部构件、脉冲悬浮系统、除雾器、塔体防腐、保温紧固件及外部钢结构框架、平台扶梯、所有相关的管道、控制设备、附属设备和附件等。塔体的组装、塔内防腐及保温紧固件等。

吸收塔壳体能承受压力荷载、管道力和力矩、风和地震荷载，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃动，塔内管道、除雾器支架有足够的强度和刚度。

吸收塔在四个喷淋层配有足够数量的喷嘴，喷淋角有一定比例的重叠度。吸收塔支撑结构的许用应力根据相应标准按最大荷载设计，包括压力、静压、外部附加荷载（如管道作用）、风荷载和地震荷载，设计计算值要求的厚度还要加上腐蚀裕度。

吸收塔内浆液最大Cl^-浓度按20000mg/L设计。烟气夹带的浆液在浆液喷淋系统下游的除雾器中收集。除雾器在锅炉任何工况下运行，定时自动冲洗，保证除雾器无结垢。吸收塔氧化浆池中无需加入其他化合物就能用现场增强浆液氧化的方法完成亚硫酸钙的氧化。塔体同时采用搅拌措施来避免浆池中浆液沉淀。吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不对任何系统和设备造成损害。在机组停机维修期间，吸收塔内部件需要清洗。

2.技术特点

吸收塔的外壳为气密性的，防止液体泄漏。采用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用。任何穿透壳体的设施（如人孔、联箱、接管座等）都密封并防止泄漏。衬表面留有腐蚀裕度，包括焊接点。内部的分流板和支撑不能堆积污物或结垢，设有通道易于清洁表面，吸收塔内部的液体和烟气流分布合理，以消除干湿区变动现象和吸收塔表面积灰现象。

吸收塔入口烟道段能防止烟气倒流和固体物堆积。吸收塔按相应标准制造，塔壁支撑结构件处没有长焊缝，没有妨碍焊接及检查的障碍物。喷嘴、平台和加强件不位于接合缝上。

吸收塔有人孔门和观察孔，人孔门和观察孔将完全不漏烟气，而且在附近设置走道或平台。人孔门的尺寸至少为DN600～800，易于开关，在人孔门上装有手柄，并设置平台、爬梯。观察镜易于更换，内部装有清洗措施。吸收塔中断运行后有排出浆液的措施。在氧化区域提供氧化空气管和喷嘴。

设有就地和远方测量；至少要提供吸收塔的液位、pH值（至少2个）、吸收塔温度（至少5个）、压差、压力测量足够的测试点，石灰石浆液和石膏浆液的流量测量装置和浓度（质量分数）测量装置。吸收塔设有除雾器及其塔内部件检修维护时所必需的平台及起吊措施。

吸收塔壳体由碳钢制作，内部衬玻璃鳞片树脂防腐。吸收塔内衬使用玻璃鳞片，其平均厚度不低于1.8mm。吸收塔内螺栓、螺母等至少采用DIN1.4529的材料制造。内衬或涂层处理且又与浆液、水或烟气冷凝液相接触的金属设备，用耐腐蚀和耐侵蚀的合金钢制作。

吸收塔入口烟道（原烟气冷凝和浆液溅滴区）用6mm碳钢+2mmC276合金钢进行配置，最短边长度不小于2m。同时设有相应的冲洗措施。喷淋吸收段和搅拌装置处应有防磨的措施。吸收塔底采用防止重物冲击的措施。

吸收塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成。喷淋系统的设计能均匀分布要求的喷淋流量，流经每个喷淋层的流量相等，并确保石灰石浆液与烟气充分接触和反应。喷淋联箱不仅能在母管内均匀分布浆液，而且也能把浆液均匀分配给连接喷嘴的支管。浆液喷淋系统喷淋管母管采用DIN1.4529材料，其他的采用玻璃钢管（FRP）。所有喷嘴的设计和材料为避免快速磨损、结壳和堵塞，由碳化硅材料制作。喷嘴与管道的设计易于检修、冲洗和更换，采用黏结缠绕连接方式。

（二）除雾器

除雾器安装在吸收塔上部或吸收塔出口的烟道上以分离烟气夹带的雾滴。除雾器出口烟气湿度不大于75mg/m³（干基，标准状况）。除雾器的设计、安装和运行能保证其高可利用率，液滴去除效果好。除雾器系统至少由两级组成，特别要注意FGD装置入口飞灰浓度的影响。除雾器材料采用带加强的阻燃聚丙烯，能承受高速水流冲刷，特别是人工冲洗造成的高速水流冲刷。

除雾器将以单个组件进行安装。单个组件易于搬运、维护，而且组件能通过塔体除雾器段的人孔门。除雾器维修平台布置合理，部件更换方便。系统配备除雾器的冲洗和排水系统，冲洗系统包括喷嘴、外部和内部管道、冲洗水泵和控制件，既可进行自动冲洗，也可人工冲洗。冲洗水泵与保安电源相连。除雾器清洗水管由FRP制作，排水直接进入吸收塔。

喷嘴将与除雾器冲洗水供应母管连接，邻近喷嘴的喷淋范围部分重叠，以确保100%的冲洗效果，喷淋范围至少有30%的叠加（平均值）。对供水管线上冲洗水的压力进行监视和控制，冲洗水母管的尺寸使每个喷嘴运行在平均水压的波动范围之内。除雾器冲洗用水采用工艺水。

除雾器支撑梁可作为维修通道，至少能承受300kgf/m²（1kgf/m²=9.80665Pa）的活荷载。除雾器布置设计和吸收塔的设计统一考虑。出口烟道段不会导致在下游表面上形成物料的累积。在二级除雾器下游出口烟道上提供测试孔进行性能测试。除雾段的控制包括：流过每个除雾段的压降，在冲洗期间冲洗水母管的瞬时水压和流量（配低流量/压力的报警），以及每级的冲洗水流量的累加器；测试除雾器压力降的小孔能够自动反吹；除雾器出口烟气中残留水分的测定方法及其测试所需的特殊仪器。

（三）浆液循环泵

吸收塔浆液循环泵把吸收塔浆池内的吸收剂浆液循环送给喷嘴。循环泵的配置按单元制考虑。每种规格的循环泵设一套备用叶轮及密封件。泵为离心叶轮泵（无堵塞离心泵）。循环泵配有油位指示器、机械密封、联轴器罩和泄漏液收集设备等其他附件。在泵启动时，机械密封室允许空气排出；而在停泵时机械密封允许浆液排出。全金属合金泵，叶轮和入口轴套采用A49合金或以上材料，并至少保证6年的使用寿命。其材料的选择适应于40g/L的氯离子浓度及防磨要求。吸收塔循环泵至少有10%的流量裕度，15%的压头裕度。在泵的吸入端管线上，装设自动截止阀。浆液循环管线配备自动排放系统。循环泵以及吸收塔排浆泵布置在室内。无论泵何时停止运转，都进行自动排空和用水冲洗。轴承上提供温度测量装置，并报警和记录。循环泵入口的滤网采用材料等级至少为DIN1.4529，滤网固定板为C276。

循环泵根据处理的烟气量和烟气中SO₂的浓度进行调整或停机，以使脱硫运行经济化。

该大型机组脱硫岛吸收塔循环浆泵外形结构如图2-60所示。

（四）氧化风机

氧化风机提供充足的无油空气以保证吸收塔中亚硫酸钙氧化为硫酸钙。氧化风机按每炉配备3台50%容量的罗茨风机，流量考虑10%裕量，压力损失考虑管道阻力及液面阻力后留有20%的裕量。

风机运行在最高效率点上。风机要有几乎平坦的效率特性曲线，以保证运行时机组在各种负荷下都有最佳的效率。

氧化风机设置隔声罩，在离设备外壳及相应管道外1m处噪声在85dB（A）以下，氧化风机在室内布置。风机入口设有消声器。设有冷却润滑油系统，油系统配有油压表和低油压报警，配置就地控制盘。风机有分解壳体，采用法兰和垫片连接，以便转子装拆。风机机壳最低处装有排水接头及阀门，并通过短管与附近的排水系统相连接。设有风机轴承金属测温热电偶（双支T分度）、就地监视双金属温度计和振动变速器（X-Y双平面）。罗茨风机结构如图2-61所示。

三、石灰石浆液制备供给系统

1.旋流浓缩器

石膏脱水系统旋流浓缩器包括石膏旋流器和废水旋流器。石膏旋流浓缩器每炉配一套，废水旋流器一套，配1个备用旋流子。旋流器将安装在多级环状分配器内，每个旋流器为操作和维修目的都装有单独的自动阀。

旋流器的材料耐磨耐腐蚀，为陶瓷或聚氨酯，内表面光滑。为方便维修，旋流器部件由法兰连接的部分组成，或者是其他合适的连接方式。

为了在旋流器出口定期采样，提供带有截止阀的采样点。整个系统为自支撑结构框架，所有支撑结构制造件是碳钢。为防止旋流器被大颗粒堵塞，旋流器组安装过滤器，过滤器由不锈钢或更好的材料构成。

2.真空皮带脱水机（过滤机）

设计为浆液重力自流经给料机进入滤布。浆液入口处设有通往室外的排气设施。配备类似的给料槽用来淋洗分配浆料。皮带脱水机与石膏旋流浓缩器建造在同一建筑物的不同层面。主框架结构为带防腐层的钢结构，用标准的滚动轴承和耐压的型钢组成。

输送机支撑滤布，同时提供干燥凹槽和过滤抽吸的干燥孔及输送带的真空密封。连续性的柔性裙边把输送带的两边缘黏合起来，防止浆料和淋洗液外流。

系统装石膏饼厚度监测系统，利用带防腐金属护套的探头测量石膏饼厚度并借此测量信号增加或降低皮带速度。此系统也用于检测运行过程有无石膏产生。石膏定期采样点，位于石膏二级脱水设备后。石膏脱水的所有辅助设备，如输送带的支撑设备、石膏和滤布的连续清洗设备。滤布的张紧、纠偏系统实现自动控制。皮带脱水机和真空泵设置检修起吊设施、真空皮带脱水机设运行维护平台。

真空皮带脱水机外形图如图2-62所示。

（1）主要结构

胶带式过滤机主要由橡胶带、真空箱、驱动辊、从动辊、改向辊、胶带支承辊、胶带支承滑台、进料斗、刮料器、滤布纠偏装置、驱动装置、滤布洗涤装置、滤饼淋洗装置、机架等部件组成。

（2）工作原理

胶带式过滤机主要是充分利用物料重力和真空吸力实现固液分离的高效设备，其工作原理如图2-63所示。

环形胶带由电机经减速拖动连续运行，滤布敷设在胶带上，在有真空的情况下与胶带同步运行。胶带与真空室滑动接触（真空室与胶带间有环形摩擦带并通入工艺水形成密封），当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区；料浆由布料器均匀地分布在滤布上，在真空的作用下，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由胶带中间的小孔进入真空室，固体颗粒被滤布截留而形成滤饼；进入真空的液体再经汽水分离器排出。随着橡胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区；最后滤布与胶带分开，在卸滤饼辊处将滤饼卸出；卸除滤饼的滤布经清洗后获得再生；再经过一组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区。

3.真空泵

真空泵采用环型水封式，铸铁制造。真空泵采用三角皮带传动，并有适当的防护装置。真空泵应配备自动水封控制阀和滤网。

4.真空泵气液分离罐

每台真空皮带脱水机配一个气液分离罐。采用玻璃纤维加固的环氧树脂建造。每个罐设ϕ600的人孔。每个罐设液面测定仪和高液面报警器。

5.滤出液、冲洗水

设一座三、四期公用的回收水箱，碳钢加衬里制作。石膏冲洗水和皮带冲洗水的供应系统按三、四期公用设计，范围为全部冲洗水箱、泵，泵一台备用。冲洗水系统的设计及配制保证被冲洗系统的充分溶解，保证系统不结垢、不沉淀（包括冲洗水的温度控制等）。

6.石膏储存

石膏储存包括卸料斗、石膏皮带输送机各3套，皮带输送机长度满足石膏卸料斗进入石膏库的要求。石膏电动卸料小车及所有辅助设备，包括钢支架和轨道等。石膏库容量按锅炉BMCR燃用设计煤种工况时的三期、四期工程四套FGD产生的3天的石膏储量考虑，装运间距至少为4m。石膏库的卸料考虑石膏的均匀堆放，并留有汽车运输石膏的进出口通道，配置5t的石膏铲车两辆（驾驶室内设有空调、门窗密封严密，满足装车需要），石膏封闭式运输车20t吨位5辆。