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湿法脱硫烟囱防腐改造过渡措施探讨

0引言

目前,石灰石—石膏湿法脱硫工艺是火电厂脱硫应用较多的技术。但是湿法脱硫后烟气性质与脱硫前有很大的不同,产生了所谓“湿烟囱”如何进行防腐处理的问题[1]。由于脱硫后的烟气含水量高,温度低(约45~80 ℃),易出现结露现象,且结露后形成的液体具有腐蚀性。这类腐蚀是化学腐蚀和电化学腐蚀的协同作用,对烟囱的影响很大,因此必须对烟囱进行高等级的防腐改造[2]。一般烟囱防腐改造工期需要50~60天,若不采取过渡措施,则机组在烟囱改造期间需要停机,其损失是巨大的。因此,我们在对国内某电厂2×300 MW亚临界机组脱硫改造工程中采用了在脱硫塔顶部装设临时烟囱的设计,以便在烟囱改造期间保证机组正常运行。本文针对国内某电厂2×300MW亚临界机组脱硫改造工程的临时烟囱设置进行分析和论述。

1电厂周围地区的环境质量现状

电厂三期环评时,市环境监测站于2003年2月17日—2月24日对电厂周围环境进行连续7天的采暖期监测。共选定了11个监测点,采用单因子污染指数法进行评价,评价结果如下:评价区和关心点的环境空气受到一定程度的污染。评价区域内SO2小时平均浓度Pi值范围为0.002~1.434、日平均浓度Pi值范围为0.093~2.567;NO2小时平均浓度Pi值范围为0.033~1.250、日平均浓度Pi值范围为0.067~0.842;PM10日平均浓度Pi值范围为0.633~4.027。关心点的SO2小时平均浓度Pi值范围为0.008~2.282、日平均浓度Pi值范围为0.973~2.493;NO2小时平均浓度Pi值范围为0.083~0.575、 日平均浓度Pi值范围为0.375~0.842;PM10日平均浓度Pi值范围为1.560~3.600。

NO2除去田都监测点有1次小时平均浓度Pi值大于1外, 其余各点的小时平均浓度和日平均浓度Pi值均小于1;SO2小时浓度均值除了1个监测点外其他各监测点都小于1,其主要是评价区内冬季居民采暖燃煤排放造成的;PM10日平均浓度大部分监测点Pi值都大于1,主要是冬季地表无植被、土地裸露、北方地区风大所以扬尘现象较重所致。

2 2号机排放烟气情况

2号机组为300MW机组,配1台1 025t/h亚临界锅炉, 烟气量约为112×10Nm/h,脱硫后烟气温度约50℃,通过对烟气污染物的计算并参考监测结果,确定2号机组烟气污染物排放浓度(表1)。

3确定临时烟囱的参数

综合考虑经济性、运行安全性以及有利于降低地面污染物浓度等要求,确定烟囱型式为直筒型钢烟囱;发电厂的烟囱高度按规定至少应高于锅炉房高度的2倍,则需有130m左右, 但由于是临时烟囱,因此按锅炉大气污染物排放标准的要求, 烟囱应高于周围半径200m距离内最高建筑物3m以上,考虑到电厂锅炉高度在65m左右,因此将烟囱高度定为70m。

表1 2号机组烟气污染物排放浓度                                                下载原表                                        

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参照《美国电力研究院(EPRI)湿烟囱设计导则》[3],考虑到烟囱高度较低,因此选用较高的出口流速来提高抬升高度,但同时考虑烟 囱负压运 行,因此将烟 囱出口烟 气流速定 为20m/s。由此计算的临时烟囱出口内径为5.5m。

临时钢烟囱设计计算参数如下:烟气入口高度32m;烟气出口高度70m;烟囱入口烟气实际流量1 670 000 m/h(单台);当地平均大气压力986.8Pa;烟囱入口烟气温度50 ℃;烟囱入口烟气密度1.28kg/m;场地标高+253.5m;最热月平均气温32 ℃;烟气与环 境空气 (最热月平 均值 )密度差0.04kg/m;钢烟囱自拔 力hzs=9.81×0.04× (70-32)= 14.9Pa。

1台机组运行,烟囱直径5.5 m,则:烟囱出口 烟速 ω= 1 670 000÷3 600÷π÷5.5×4=19.5 m/s;烟囱出口 动压hd0=1.28×19.5/2=243.36Pa;烟囱出入 口动压差hdc= 1.28×(19.5-15)/2=99.36Pa;烟囱摩擦阻力损失 Δh= λT×hd0×H0/d0=0.015×243.36×38/5.5≈25.22Pa(λT为烟筒内壁摩擦阻力系数;H0=烟气出口高度-烟气入口高度)。

故:

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此时钢烟囱正压运行,需增压风机提供109.68Pa的压力以抵消钢烟囱的压力损失。

根据上述计算,由于烟气温度低、高度低,烟囱自拔力很小,为满足单台机组自钢烟囱排烟的要求,且钢烟囱系临时排烟,运行时间短,因此选用直径5.5 m的直筒型钢烟囱是合适的。

4采用临时烟囱对环境的影响

采用高70m、出口直径5.5m的临时烟囱排放2号机组脱硫后的净烟气,其SO2和烟尘的排放落地浓度计算结果列于表2中。2号机组烟气经过脱硫系统后,通过70m高烟囱排放, SO2日均浓度值占二级标准比例仅为6.867%,烟尘日均浓度值占二级标准比例仅为5.987%,因此,1号机组大修时对钢筋混凝土烟囱进行防腐改造期间,2号机组通过临时烟囱排放净烟气不会对周围环境产生不利影响。

表2 2号机组SO2和烟尘在C类稳定度下的落地浓度                                                下载原表                                        

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5结论

综上所述,脱硫工程实施后,1号机组大修时对钢筋混凝土烟囱进行防腐改造期间,采用高70m的临时烟囱排放2号机组脱硫后的净烟气在技术上是可行的。


 

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