濕法脫硫煙囪防腐改造過渡措施探討

林王堅(jiān)

（浙江天地環(huán)保工程有限公司，浙江 杭州320001）

0 引言

目前，石灰石—石膏濕法脫硫工藝是火電廠脫硫應(yīng)用較多的技術(shù)。但是濕法脫硫后煙氣性質(zhì)與脫硫前有很大的不同，產(chǎn)生了所謂“濕煙囪”如何進(jìn)行防腐處理的問題［1］。由于脫硫后的煙氣含水量高，溫度低（約45～80℃），易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，且結(jié)露后形成的液體具有腐蝕性。這類腐蝕是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的協(xié)同作用，對煙囪的影響很大，因此必須對煙囪進(jìn)行高等級的防腐改造［2］。一般煙囪防腐改造工期需要50～60天，若不采取過渡措施，則機(jī)組在煙囪改造期間需要停機(jī)，其損失是巨大的。因此，我們在對國內(nèi)某電廠2×300MW亞臨界機(jī)組脫硫改造工程中采用了在脫硫塔頂部裝設(shè)臨時(shí)煙囪的設(shè)計(jì)，以便在煙囪改造期間保證機(jī)組正常運(yùn)行。本文針對國內(nèi)某電廠2×300MW亞臨界機(jī)組脫硫改造工程的臨時(shí)煙囪設(shè)置進(jìn)行分析和論述。

1 電廠周圍地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

電廠三期環(huán)評時(shí)，市環(huán)境監(jiān)測站于2003年2月17日—2月24日對電廠周圍環(huán)境進(jìn)行連續(xù)7天的采暖期監(jiān)測。共選定了11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，采用單因子污染指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)結(jié)果如下：評價(jià)區(qū)和關(guān)心點(diǎn)的環(huán)境空氣受到一定程度的污染。評價(jià)區(qū)域內(nèi)SO2小時(shí)平均濃度Pi值范圍為0.002～1.434、日平均濃度Pi值范圍為0.093～2.567；NO2小時(shí)平均濃度Pi值范圍為0.033～1.250、日平均濃度Pi值范圍為0.067～0.842；PM10日平均濃度Pi值范圍為0.633～4.027。關(guān)心點(diǎn)的SO2小時(shí)平均濃度Pi值范圍為0.008～2.282、日平均濃度Pi值范圍為0.973～2.493；NO2小時(shí)平均濃度Pi值范圍為0.083～0.575、日平均濃度Pi值范圍為0.375～0.842；PM10日平均濃度Pi值范圍為1.560～3.600。

NO2除去田都監(jiān)測點(diǎn)有1次小時(shí)平均濃度Pi值大于1外，其余各點(diǎn)的小時(shí)平均濃度和日平均濃度Pi值均小于1；SO2小時(shí)濃度均值除了1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)外其他各監(jiān)測點(diǎn)都小于1，其主要是評價(jià)區(qū)內(nèi)冬季居民采暖燃煤排放造成的；PM10日平均濃度大部分監(jiān)測點(diǎn)Pi值都大于1，主要是冬季地表無植被、土地裸露、北方地區(qū)風(fēng)大所以揚(yáng)塵現(xiàn)象較重所致。

22號機(jī)排放煙氣情況

2號機(jī)組為300MW機(jī)組，配1臺1025t／h亞臨界鍋爐，煙氣量約為112×104Nm3／h，脫硫后煙氣溫度約50℃，通過對煙氣污染物的計(jì)算并參考監(jiān)測結(jié)果，確定2號機(jī)組煙氣污染物排放濃度（表1）。

3 確定臨時(shí)煙囪的參數(shù)

綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行安全性以及有利于降低地面污染物濃度等要求，確定煙囪型式為直筒型鋼煙囪；發(fā)電廠的煙囪高度按規(guī)定至少應(yīng)高于鍋爐房高度的2倍，則需有130m左右，但由于是臨時(shí)煙囪，因此按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，煙囪應(yīng)高于周圍半徑200m距離內(nèi)最高建筑物3m以上，考慮到電廠鍋爐高度在65m左右，因此將煙囪高度定為70m。

表12號機(jī)組煙氣污染物排放濃度

參照《美國電力研究院（EPRI）濕煙囪設(shè)計(jì)導(dǎo)則》［3］，考慮到煙囪高度較低，因此選用較高的出口流速來提高抬升高度，但同時(shí)考慮煙囪負(fù)壓運(yùn)行，因此將煙囪出口煙氣流速定為20m／s。由此計(jì)算的臨時(shí)煙囪出口內(nèi)徑為5.5m。

臨時(shí)鋼煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)如下：煙氣入口高度32m；煙氣出口高度70m；煙囪入口煙氣實(shí)際流量1670000m3／h（單臺）；當(dāng)?shù)仄骄髿鈮毫?86.8Pa；煙囪入口煙氣溫度50℃；煙囪入口煙氣密度1.28kg／m3；場地標(biāo)高＋253.5m；最熱月平均氣溫32℃；煙氣與環(huán)境空氣（最熱月平均值）密度差0.04kg／m3；鋼煙囪自拔力hzs＝9.81×0.04×（70－32）＝14.9Pa。

1臺機(jī)組運(yùn)行，煙囪直徑5.5m，則：煙囪出口煙速ω＝1670000÷3600÷π÷5.52×4＝19.5m／s；煙囪出口動(dòng)壓hd0＝1.28×19.52／2＝243.36Pa；煙囪出入口動(dòng)壓差hdc＝1.28×（19.52－152）／2＝99.36Pa；煙囪摩擦阻力損失 Δh＝λT×hd0×H0／d0＝0.015×243.36×38／5.5≈25.22Pa（λT為煙筒內(nèi)壁摩擦阻力系數(shù)；H0＝煙氣出口高度－煙氣入口高度）。

故：

此時(shí)鋼煙囪正壓運(yùn)行，需增壓風(fēng)機(jī)提供109.68Pa的壓力以抵消鋼煙囪的壓力損失。

根據(jù)上述計(jì)算，由于煙氣溫度低、高度低，煙囪自拔力很小，為滿足單臺機(jī)組自鋼煙囪排煙的要求，且鋼煙囪系臨時(shí)排煙，運(yùn)行時(shí)間短，因此選用直徑5.5m的直筒型鋼煙囪是合適的。

4 采用臨時(shí)煙囪對環(huán)境的影響

采用高70m、出口直徑5.5m的臨時(shí)煙囪排放2號機(jī)組脫硫后的凈煙氣，其SO2和煙塵的排放落地濃度計(jì)算結(jié)果列于表2中。2號機(jī)組煙氣經(jīng)過脫硫系統(tǒng)后，通過70m高煙囪排放，SO2日均濃度值占二級標(biāo)準(zhǔn)比例僅為6.867%，煙塵日均濃度值占二級標(biāo)準(zhǔn)比例僅為5.987%，因此，1號機(jī)組大修時(shí)對鋼筋混凝土煙囪進(jìn)行防腐改造期間，2號機(jī)組通過臨時(shí)煙囪排放凈煙氣不會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

表22號機(jī)組SO2和煙塵在C類穩(wěn)定度下的落地濃度

5 結(jié)論

綜上所述，脫硫工程實(shí)施后，1號機(jī)組大修時(shí)對鋼筋混凝土煙囪進(jìn)行防腐改造期間，采用高70m的臨時(shí)煙囪排放2號機(jī)組脫硫后的凈煙氣在技術(shù)上是可行的。

［1］周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊［M］.北京：中國電力出版社，2006

［2］韓月榮.煙氣脫硫改造工程中的老煙囪防腐措施［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2005（3）

［3］C V Weilert D C，Pattison S D，Richart L A，et al.美國電力研究院（EPRI）濕煙囪設(shè)計(jì)導(dǎo)則［J］.上海電力，2006（5）