刘文榉1姜雅洲2
浙江天地环保科技有限公司浙江311121
摘要：本文从技术经济性的角度出发，对比分析了火力发电厂超低排放改造中两种吸收塔喷淋层的设计思路，探讨了300MW、600MW、1000MW机组工程实施案例，希望为大型燃煤电厂FGD设计提供参考。
关键词：超低排放；逆流喷淋；工程设计
Summary：Fromtheperspectiveoftechnicaleconomy，thispaperanalysisthereformoftheultra-lowemissionsfromcoal-firedpowerplantsoftwokindsofabsorberspraylayerdesigntrainofthought，discussesthe300mw，600mw，1000mwunitengineeringcase，thehopeprovidesthereferenceforlargecoal-firedpowerplantFGDdesign.
Keywords：Ultra-lowemissionRefluxjetEngineeringdesign
1简介
在燃煤锅炉超低排放设施中，脱硫吸收塔是湿法烟气脱硫工艺流程中的核心设备，是决定脱硫效率的关键一环。吸收塔喷淋层又称为液体分布器，是湿法烟气脱硫喷淋塔中的核心部件，主要由喷淋管、雾化喷嘴及支撑梁组成。在逆流喷淋吸收塔中，喷淋层设计[1~2]直接决定了脱硫效率。
喷淋管的作用是将脱硫浆液均匀的分布到每个雾化喷嘴进行喷淋。脱硫浆液由喷嘴喷出，与逆向流动的烟气充分接触，达到吸收SO2的目的。目前，吸收塔喷淋管有玻璃钢（FRP）及双面衬胶碳钢两种材质，分别对应两种结构形式的喷淋层：
（1）“支撑梁式”喷淋层
喷淋管全部选用FRP材质，通过管网搭放或抱箍固定于钢结构支撑梁上。
（2）“自支撑式”喷淋层
主管选用双面衬胶碳钢管，支管用FRP，主管和支管之间通过法兰连接。主管采用等径钢管，两端与塔体焊接，兼顾输送和支撑的作用，喷淋管网底部不设置钢结构支撑梁。
两种喷淋层结构形式如图1所示，FRP支管尾部均支撑于塔内壁。
（1）“支撑梁式”喷淋层（2）“自支撑式”喷淋层
图1两种喷淋系统平面布置图
2设计方案对比
工程中常规的吸收塔喷淋层设计一般采用支撑梁式喷淋层，少部分工程中吸收塔采用了自支撑式喷淋层的结构形式，以下从结构形式上对两种喷淋层设计方案进行对比分析。
2.1支撑梁式喷淋层
喷淋管全部采用FRP材质，其刚度较碳钢小，因大型喷淋塔的跨度较大需额外增设钢结构支撑梁进行辅助支撑。由于脱硫浆液具有腐蚀性需对钢结构进行防腐处理，但随着雾化喷嘴喷射出的浆液对防腐层的持续冲刷，支撑梁防腐层往往成为整个喷淋层结构的危险点和破坏源。一旦防腐层被破坏钢结构将会很快被腐蚀，甚至引起失效和断裂。为了避免碳钢支撑梁受到浆液冲刷，雾化喷嘴布置时应尽量避开支撑梁，部分喷嘴设计为下沉式或倾斜安装，但此法在施工过程中容易引起定位偏差。通常采取在支撑梁防腐层外表贴衬PP板的措施进行二次防护。
2.2自支撑式喷淋层
自支撑喷淋层的等径碳钢主管兼顾输送浆液和支撑管网的作用，浆液从主管一侧进入后分配到各支管中。就其功能而言，首先满足使浆液均匀的分布在雾化喷嘴上，否则将会导致塔内烟气短路进而影响脱硫效率；对于等径碳钢主管，浆液流速沿流动方向逐渐降低，等径碳钢主管尾部的浆液容易产生沉积或结垢，进而堵塞管道，一般通过在钢管尾部设置排污口的方式避免浆液堆积。
通过比较两种喷淋层结构形式发现：（1）支撑梁式喷淋层存在钢结构支撑梁被腐蚀的隐患，喷嘴布置难度相对较大；自支撑式喷淋层无需钢梁支撑，不存在浆液击穿钢梁的风险，但等径主管很难保证浆液的均匀分配。（2）双向喷嘴作为一种雾化效果较好的新型喷嘴，对于支撑梁式喷淋层的布置难度较大，布置时应避免喷出的浆液冲刷到壁板及支撑梁。理论上自支撑式喷淋层能够布置数量更多的双向喷嘴，达到更好的喷淋效果。
3技术经济性对比
选取常规设计的支撑梁式喷淋层（单侧进）与自支撑式喷淋层进行比较分析，并选择了相同规格的吸收塔喷淋层进行对比。300MW、600MW、1000MW机组吸收塔喷淋层的成本对照情况见表1。
通过以上对比分析可见，对于300MW机组吸收塔，两种喷淋层的碳钢用量相差不大。随着机组容量及吸收塔塔径的增大，与支撑梁式喷淋层相比，自支撑式喷淋层的钢材耗用量显著降低。在FRP用量上，自支撑式喷淋层采用双面衬胶碳钢主管，大大节省了FRP耗用量。与支撑梁式喷淋层相比，FPR耗用量减少约50%。
由于自支撑喷淋层的碳钢主管与FRP支管采用法兰连接，故相比支撑梁式喷淋层的合金螺栓用量有所增加。自支撑喷淋层采用碳钢主管且需内外防腐，防腐面积也有所增加（碳钢喷淋主管防腐一般由衬胶厂家制作完成后运送至现场安装）。
结论：
技术可靠性方面，支撑梁式喷淋层采用变径FRP管，流速稳定、每个喷嘴流量相同，喷淋均匀，喷淋效果良好，但存在碳钢支撑梁被喷嘴喷出浆液击穿、腐蚀的隐患。自支撑式喷淋层采用等径双面衬胶碳钢管，消除了支撑梁被浆液击穿和腐蚀的风险，且能够布置更多的双向喷嘴，但主管末端存在着因流速降低导致的浆液堆积风险。经济性方面，自支撑式喷淋层相比支撑梁式喷淋层造价更低，在600MW和1000MW机组上成本节约显著。
参考文献：
[1]郭长仕.无旁路湿法烟气脱硫技术分析与探讨[J].环境工程，2011，29（4）：74~76.
[2]徐华春.600MW机组脱硫吸收塔设计[J].发电设备，2010，3：219~222.
作者简介：
刘文榉（1982—），男，山东章丘人，工程师，常州大学，化工过程机械专业，主要从事烟气脱硫、脱硝及除尘技术研究。