期刊论文发表脱硫系统取消烟气旁路的分析
摘要： 取消烟气旁路系统已成为当今脱硫系统的一个趋势，很多文献介绍取消旁路系统的好处。针对旁路系统取消的原因、取消后应采取的补偿措施、以及如何进行整体规划等实际问题，本文提出几点不同看法。
关键词： 脱硫;取消;烟气旁路系统
0 引言
火电厂烟气脱硫系统(FGD，Flue Gas Desulfurization)中烟气旁路的存废问题是当今的热点问题，许多人士都提出了不同的看法。随着一些电厂做试点的初步成功，取消烟气旁路系统似乎成了一种新潮流，一些百万千瓦的大机组在招标设计阶段就要求脱硫系统取消烟气旁路，做到整台机组同步运行、同步控制。针对这种现象，本文就脱硫系统烟气旁路取消的原因、取消的后果、取消后应采取的补偿措施等方面做一分析探讨。
1 脱硫系统取消烟气旁路的原因
在分析取消烟气旁路系统的原因前，先介绍一下当初为什么要采用旁路系统。
采用烟气旁路系统的主要目的是将锅炉系统与脱硫系统隔离开来，以便在脱硫系统出现故障时不影响锅炉的正常运行、或者将影响减小到最低程度。当FGD或锅炉处于检修或故障状态下(例如机组发生MFT、FGD入口烟气超温、浆液循环泵跳闸、增压风机跳闸等)使含有SO2的烟气绕过FGD，直接由旁路系统流经烟囱排出，从而不影响机组正常运行发电，也避免对FGD设备造成影响或损害。机组冷态启动初期，为了防止烟气中未燃烬的煤粉和油滴进入吸收塔浆液，造成浆液污染、脱硫效率减低、吸收塔内防腐材料加速老化，烟气一般通过旁路烟道直接排入烟囱。当烟温升高、电除尘器投运使烟气粉尘含量小于FGD装置的进口要求后FGD装置进出口系统打开，旁路系统逐渐关闭，脱硫系统开始运行。
就应用情况来看，目前投运的脱硫装置中，绝大多数都采用了烟气旁路系统。
而取消旁路的原因则主要是环保因素，即从根本上保证电厂脱硫装置的使用率，只要电厂机组运行，脱硫系统就必须运行。由于种种原因，电厂使用脱硫装置的主动性不足，即便有脱硫上网电价的优惠，以及违规排放的严厉处罚，也难以保证各脱硫装置的有效使用。所以，从设计上就去掉烟气旁路系统，从而根本杜绝私开旁路、超限排放的现象。
2 取消烟气旁路的后果
从以上分析可以看出，取消旁路与采用旁路的出发点并不吻合，采用旁路是基于可靠性的考虑，而取消旁路则是出于环保的限制。那么，取消旁路后必然会带来一些负面效果，具体体现在以下几个方面：
2.1 整个机组的可靠性降低 随着近几年脱硫项目的大量投用，设计、施工、运行方面的经验都日益丰富，脱硫系统的可靠性也得到了很大提高，各家脱硫公司宣称的系统可靠性都在95%以上，但从实际应用情况来看却并非这样乐观。脱硫系统的可靠性仍然是一个突出的问题，尤其是当前脱硫市场的无序竞争，各方都尽力压低成本，导致的直接后果就是系统的可靠性降低，调试期间虽能通过验收，却不能保证长周期运行。而一旦取消烟气旁路，FGD装置的低可靠性就直接影响到整台机组的可靠性，FGD的故障直接影响到锅炉机组的运行，导致整台机组的可靠性降低。而锅炉机组可靠性降低的后果却是极其严重的，仅一次非计划停运造成的经济损失就是难以接受的，这个损失与增加一套烟气旁路系统的成本相比，根本不在一个数量级上。而且，大机组的跳闸对电网的安全也造成了很大的威胁。
取消烟气旁路系统后，锅炉与FGD任一侧出现故障时都会影响到整体的可运率。在锅炉系统发生事故或FGD系统出现故障情况下都要求有应对措施，以减少机组非正常停运次数，最大程度地避免在事故情况下锅炉停运，以避免给电厂带来损失。在当锅炉启动投油或低负荷下投油时，会污染吸收塔内的浆液，长时间投油会影响脱硫系统的运行。
2.2 整个系统成本的提高 取消烟气旁路后，脱硫系统作为锅炉系统的一个不可分割的一部分。脱硫系统运行是否正常，直接关系到锅炉系统的运行，因而对脱硫系统和脱硫设备提出了更高的要求。为了提高整个系统运行的可靠性，减少故障几率，必须要求相关设备的质量更加可靠，设备备用率更高，热工控制的水平更高，相应地导致成本增加。
国外FGD系统较多地采用了无烟气旁路系统，但这是建立在脱硫系统设备备用率高及质量可靠的基础上的。如日本嶺北电厂700MW机组FGD系统中竟有10台循环泵，在美国，一些FGD系统采用全金属制造，或一炉多塔，或设有备用吸收塔。但在我国为了降低成本，大都是一炉一塔或多炉一塔，采用的防腐材料主要是橡胶和鳞片涂层，且质量常出问题。取消烟气旁路系统后必须大幅度提高设备数量及质量，从而导致整个系统的投资额增加。而在目前各脱硫公司竞相压价、恶性竞争的情况下，增加成本就意味着竞争力减弱而在投标中处于劣势，没有人愿意这样做。所以说，贸然取消旁路只会使得某些偷工减料的现象更加严重，不仅达不到取消旁路的好处，反而增加了安全隐患。
2.3 整个系统控制复杂 锅炉本身就是一个藕合性很强的控制对象，各种关联因素众多，互相影响。尽管采用了多种复杂控制方法，控制效果还是不尽如人意，尤其是主汽压力、主汽温度、炉膛压力等，在工况变化较大时，更是难以控制。而取消烟气旁路系统后，FGD系统的波动直接影响到锅炉，使锅炉的控制更加复杂，调试难度也更大。
2.4 取消烟气旁路并不能杜绝违规排放 取消烟气旁路系统后，虽然可以做到锅炉与FGD同时启动、同时运行，但却不能杜绝违规超限排放，电厂可以通过多种方式故意降低脱硫效率。而且，对于目前存在的电厂开旁路运行偷排SO2却拿电价补贴的现象，最主要的是要加大监督及处罚力度，辅之以其它手段，如加强宣传以提高公民的环保意识和法制观念等。
3 取消后应采取的补偿措施
可见，在目前的情况下取消烟气旁路系统是不现实的。其实，我们完全可以把脱硫系统当作与输煤、除灰、化水等系统同样的一个子系统，协同运行，但又具有相对的独立性，留有一定的缓冲余地，以提高整个机组的可靠性。没有这些辅助系统，机组不能正常运行，但并不是说这些辅助系统出现故障，机组便必须立即停止运行。
当然，取消旁路系统也是一个有益的尝试，国外同类系统中也有很多取消了烟气旁路，我们可以从试点逐步完善，进行综合比较，以达到整个系统安全、可靠、经济的最佳结合。在取消烟气旁路的同时，必须做好相应的补偿措施，主要涉及以下几个方面：
3.1 提高FGD系统主要设备的备用率 对FGD系统中的主要设备如循环泵、氧化风机、搅拌器、阀门等，必须加大备用率。对系统中其它容易出现故障的设备或阀门也考虑设置100%的备用，如吸收塔集液坑泵设置两台。同时，提高设备选材标准，如循环泵进口滤网、塔内氧化空气管道采用耐蚀合金。可减少因FRP材质管道断裂、破损产生的碎片等造成的循环泵堵塞、喷嘴堵塞现象，一方面保证脱硫效率，另一方面维持氧化空气在浆液池内需要的扩散效果，保证副产品石膏的质量。
①设置备用循环泵系统，备用一台吸收塔循环泵及喷淋层。
②吸收塔喷淋管支撑梁采用合金覆盖，避免喷嘴对喷淋管支撑梁的冲刷和腐蚀，减少喷淋层的泄漏事故的发生。
③增加除雾器自动冲洗系统。因除雾器设备处理的介质混有石膏、亚硫酸钙固体颗粒，如果冲洗不当，极容易导致出现大范围的结垢产生，使除雾器的通道变窄，导致更快的烟气流速，直接将气流当中的固体颗粒带至除雾器后方，导致除雾器上表面出现结垢，从而影响除雾器性能，严重还会导致除雾器局部塌陷、模块脱落。增加一层冲洗将能有效防止结垢的产生，保证除雾器的效果。
④吸收塔浆液池内关键部件采用合金材料。如循环泵进口滤网、塔内氧化空气管道等采用耐蚀合金，可减少因FRP材质管道断裂、破损产生的碎片等造成的循环泵堵塞、喷嘴堵塞现象，保证脱硫效率。
3.2 加强烟气的预处理 在锅炉点火初期和机组故障跳闸期间，进入FGD塔的烟气温度较高，可能达到180℃，容易对吸收塔内的除雾器、喷淋管、防腐等造成破坏，所以必须把瞬间的事故高温在最短的时间内降低到设计温度。应当在吸收塔入口烟道上设计两套事故喷淋系统来保护塔内的设备。