脱硫系统事故喷淋水量设计

脱硫系统事故喷淋水量设计

章敏

（广东惠州平海发电厂有限公司）

摘要：本文分析了影响吸收塔事故喷淋水量的因素，并采用了两种不同的方法对最小事故喷淋水量进行计算，综合考虑了换热影响因素，计算结果误差小，并对实际应用和维护给出若干建议。

关键词：事故喷淋水量比热容湿比焓雾化系数

近年来，国内各大火电企业均已取消烟气旁路。取消旁路后脱硫烟气系统和吸收塔成为锅炉风烟系统一个重要组成部分，自始至终与锅炉一起运行，对脱硫装置的安全要提升到与主机同等高度。脱硫系统在浆液循环泵全停、锅炉尾部烟道二次燃烧或空预器故障等原因，导致增压风机入口烟温急剧升高至160～180℃时，此时即使锅炉紧急停炉，仍然会有大量的高温烟气进入吸收塔。因此，为了防止高温烟气损坏吸收塔内附件，在吸收塔入口设置紧急降温措施：事故喷淋系统。

1事故喷淋装置的设计要求

某1000MW机组脱硫系统的脱硫系统的入口烟温在130℃左右，锅炉故障烟温约180℃。脱硫系统事故喷淋装置有如下两种烟气故障设计工况：

工况一：锅炉正常运行，脱硫系统事故断电或浆液循环泵设备本身故障，导致所有浆液循环泵全部停运。

工况二：锅炉烟气温度异常升高，烟温高达180℃。

在工况一的情况下，需要将烟气温度由130℃冷却至70℃。在工况二情况下，需要将烟气温度由180℃冷却至130℃。

事故喷淋水的设计要满足可靠性高、响应快、储水量充足、事故喷淋水量充足、喷嘴雾化效果好等条件。为满足以上要求，可选用消防水或在进口烟道单独设置事故喷淋水箱，储水量应满足一定时间的连续喷淋。喷淋水的开启采用气动快开阀，定期压缩空气吹扫，以防堵塞，气动快开阀失电、失气的故障状态下立即开启。

事故喷淋喷嘴的雾化影响因素包含压力、流量、喷嘴布置、喷嘴选型。事故喷淋喷嘴应在进口烟道均匀布置数量充足的喷嘴，使事故喷淋水均匀布满烟道。同时，应保证水泵的及时启动并提供足够的压力和流量。

事故喷淋水汽化效果如何，取决于事故喷淋装置的喷射冷却系统。装置分为单流体喷射冷却系统和双流体喷射冷却系统。单流体喷射冷却系统直接利用喷嘴进行水的压力雾化，实现喷淋降温；双流体喷射冷却系统需要同时供给喷嘴一定压力的压缩空气和一定压力的水，在喷嘴内部，压缩空气与水经过若干次的撞击，产生非常小的颗粒，雾化颗粒与高温烟气混合，迅速蒸发，冷却降温。喷雾效率高，能在短时间内使水迅速汽化，喷雾效率为100%，无须任何排水装置。但其压缩空气耗量较大，同时，在约15m/s是烟气流速下，雾化颗粒受气流影响较大，需配备数量较多的喷枪方能覆盖整个烟道截面[1]。基于双流体喷嘴的缺点，大部分电厂采用的单流体喷射冷却系统，在本文计算中按照单流体雾化喷嘴，单流体雾化喷嘴不能完全蒸发，实际蒸发量按λ考虑。

3工况一情况下喷淋水量计算

锅炉正常运行，脱硫系统事故断电或浆液循环泵设备本身故障，导致所有浆液循环泵全部停运。需要将烟气温度由130℃冷却至70℃。设计事故喷淋出现工况一、工况二的情况下，不予触发锅炉MFT和跳增送引风机。这就要求喷淋设计水量能满足任意负荷情况下的喷淋减温要求。现选取极端工况下的参数进行事故喷淋水量计算：

某1000MW机组参数如下：1000MW烟气量D烟1400kg/s,正常吸收塔进口烟温t1130℃，设计吸收塔出口烟温不超过t270℃，事故喷淋水温按t水20℃，雾化系数λ。

从以上两种计算方法可以看出，计算误差在于，比热容法默认烟气的比热容为一定值，实际温度越低，烟气比热容越小，所以按照130℃烟气比热容计算出的事故喷淋水量偏大。

方法二考虑了烟气的比热容的变化，同时充分考虑了烟气换热过程中的损失的热量，计算更为精确。

4工况二情况下喷淋水量计算

1000MW机组脱硫系统的脱硫系统的入口烟温在130℃左右，锅炉故障烟温约180℃。此时要求事故喷淋水能够在1000MW的负荷情况下将脱硫系统的入口烟温降到130℃。在此过程中要求吸收塔入口烟气从180℃降130℃，喷淋水在喷淋雾化的情况下，在130℃的烟温下，雾化后的水汽可以全部汽化，较之工况一换热条件好，雾化系数λ取1。

按以上两种方法计算可得=102.07t/h（湿比焓法），106.27t/h（比热容法）；

5两种工况情况下喷淋水量计算

当两种工况同时发生时，所需的喷淋水量即为工况一、二的喷淋水量之和。

6小结

本文采用了两种方法对各种工况下事故喷淋最少水量进行计算，计算过程中考虑了换热效果影响因素、烟气比热容随温度变化等影响因素，两种计算结果接近，误差小，可为实际生产提供参考。在实际应用中，同时出现两种工况的可能性非常低，所以可以按工况一设计事故喷淋水量。同时，为防止出现个别喷嘴堵塞，喷嘴磨损，雾化效果不好的情况，事故喷淋水建议留有30%的设计裕量，应设置压缩空气定期吹扫喷嘴。生产中注意事故喷淋喷嘴的保养、检查，事故喷淋系统的良好备用，并定期试运。

参考文献

[1]王梦勤，李楠，王春玲.脱硫系统事故喷淋装置设计[J].广东化工.2015.42(20)：106-107.

[2]李晓金，甄志．取消GGH后湿法烟气脱硫系统设计方案[J].中国电力.2010.43(11)：56-59.

[3]许圣华.烟气物性的直接计算方法[J].苏州丝绸工学院学报.1999，19(3):32-36.