电厂脱硫吸收塔装备合金化的设计与应用

江苏新宏大集团有限公司 胡连庆 陈炎平

山东电力工程咨询院有限公司 刘羽

【概  要】本文介绍了电厂烟气脱硫吸收塔常用结构形式与特点。在聊城信源集团有限公司的6*700WM机组电厂项目中，山东电力工程咨询院有限公司设计吸收塔时，引用了国外先进的思路——装备合金化，吸收塔采用合金内衬、合金喷淋装置与合金除雾器等设备。吸收塔的这种装备合金化具有行业示范的意义。

【关键词】电厂脱硫 吸收塔 内衬 合金 应用

Summary: This paper introduces the structure and characteristics of power plant flue gas desulfurization absorber. In the project of 6*700WM unit at Liaocheng power plant source group Co. Ltd., Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co. Ltd. design of absorption tower, citing foreign advanced ideas, equipment alloying, absorption tower made of alloy liner, alloy spraying device and alloy demister equipment.This kind of equipment has the significance of industy demonstration.

（一）脱硫吸收塔现流行的选材结构与装备现状

1、简述吸收塔的通常结构配置情况。

脱硫吸收塔目前的结构型式，大多数是碳钢结构内衬非金属防腐材料，包括玻璃鳞片、橡胶或者陶瓷。也有一些吸收塔是整体合金复合板或者全玻璃钢材质。

吸收塔内的主要设备是除雾器与喷淋层（包括喷嘴）。除雾器目前基本上都是阻燃聚丙烯材质，喷淋层采用玻璃钢（FRP）材质，喷嘴为碳化硅制造。喷嘴与喷淋层之间采用粘接的方式连接。此外，还有塔里支撑、布气管、侧进搅拌器等等。

由此可看，传统吸收塔内以非金属材质为主，其特点是一次性投资费用低。由于非金属材质存在耐温性能低、易于受到机械损坏等缺点，造成了使用寿命短、维护时间长、维护费用高的问题。特别是非金属材料容易燃烧，在脱硫系统施工过程中，玻璃钢吸收塔火灾事故已经是行业中深层次的安全大患。据不完全统计2016年仅11月份全国脱硫塔就发生了火灾11起；有的事故不仅烧坏脱硫塔，还烧坏烟囱，一次经济损失达7千多万，造成的损失远高于投资合金贴衬的费用。所以对于大型电厂来说，设计安全、高效、稳产的吸收塔更值得关注与重视。

2、聊城信源集团有限公司吸收塔合金化设计思路

聊城信源集团有限公司6×700MW工程隶属信发集团，于2015年6月～2016年2月先后投产六台发电机组。该工程的总体设计由山东电力工程咨询院有限公司完成，脱硫系统也只是包括在内的子项目。山东电力工程咨询院当时引进吸收国外先进的技术与理念，对吸收塔系统进行合金化设计，主要基于以下考虑：

 (1)吸收塔采用玻璃鳞片内衬，使用寿命3～4年。每一次检修需要40多天；这将影响发电，减少大量的电费收入（电费可以按当地电价测算出来）；在国外采用合金内衬的电厂，10～20年不需要考虑吸收塔内衬检修问题。从费用投入与后期成本分析看，选用合金内衬是具有经济效益的。

(2)用玻璃鳞片作为内衬时，安全稳定性不好，不利于管理；施工时稍有不当容易发生火灾损失，甚至有人员伤害，管理人员还要承担事故责任。

(3)合金贴衬还方便对吸收塔的后期改造或其他施工。非金属贴衬完成后，不允许对塔体进行焊接施工，对于遗漏的焊点、焊接极难以处理。

(4)系统停电还会影响企业集团内外部及其他公司的营运情况，也损害企业集团的更大综合效益，这些经济与社会效益远远大于投资合金内衬所增加的费用。

(5)随着合金市场与安装技术的推广成熟，目前选用合金内衬材料，投资费用已经大幅度下降到工程可以承受的范围。 

(6)与塔内合金贴衬相配合，吸收塔除雾器与喷淋层同样采用合金材质。除雾器材质为双相钢2205，喷淋层材质为高镍合金1.4529。塔内件全面合金化也是适应电厂装备大型化、高效化、多元化的一种市场新需求。

3、项目情况介绍

（1）、在设备选型时，吸收塔的内衬选用了C276（哈氏合金）与1.4529（镍基合金材料），现场的贴衬工作也全部交由新宏大承包负责；同时还选择了合金喷淋装置和合金除雾器。其除雾器的安装型式为：上部二级屋顶式+下部管式除雾器。

（2）、因为该工艺运行的效果，达到了企业的预期要求，聊城信源集团有限公司的后续3*700WM的脱硫装置和信发集团的其他脱硫技改项目中，吸收塔里采用全面的合金内衬与装置配套合金化，已经成为设备选型亮点的新常态。

（二）新宏大合金化产品在吸收塔中的安装与应用

1、塔体与内衬的参数和选材

聊城信源集团6*700WM的脱硫装置中，吸收塔数量共有12台，直径呈上小下大结构；上部直径均为Ф11.5米，下部直径均为Ф16.5米。

吸收塔壳体是以普通钢板（Q235B）作为基层，内衬采用厚度为2mm的C276或1.4529合金钢板，根据吸收塔内区域不同分别衬贴；除雾器采用1.5mm的2205屋顶式与管式相结合的结构型式；喷淋装置用1.4529为主体材料，喷嘴材质碳化硅。

2、塔内衬的安装

2.1贴衬材料的加工：合金板下料必须采用冷加工的方法，下料仅可采用水切割或剪板机剪切，坡口采用机加工，如车、铣、刨。

2.2贴衬施工要求

2.2.1衬里板之间的连接接头

衬里板贴敷于基板上时，合金薄板与碳钢采用断续角焊形式，衬里板之间连接采用搭接接头形式（搭接不小于30mm）,密封角的焊缝要求焊透。30mm的搭接量可以避开两次焊接热循环作用的影响，以保证与介质接触面焊接接头区的耐腐蚀性能，见图（1）

2.2.2衬里板的塞焊接头

塞焊，要保证贴衬的衬里薄板与基板的连接强度和贴合率。衬里薄板上加工塞焊孔（￠20mm）,孔间距不大于500mm。塞焊孔焊接后再加盖板。

盖板，采用￠50x2或50x50x2的同材质钢板覆盖。盖板的角焊缝必须密封焊透。为保证塞焊处耐蚀性能，方形盖板应考虑到棱边与冷却介质的流向，使其残液不至于腐蚀于焊缝表面。在烟气入口段及搅拌器段的贴衬区域，还要适当增加塞焊孔以增加该区域的贴衬强度。  见图（2）。

2.2.3贴衬施工

贴衬施工方法：由下往上或（由上往下）操作，衬里板之间连接采用搭接接形式，不应出现十字焊缝。 见图（3）

2.3衬里板折弯处角接焊接接头

吸收塔底板与塔壁的贴衬连接处，采用不小于50x50x2规格的C276合金角钢作封盖板，搭接长度不小于30mm，焊缝要密封焊透。见图（4）

2.3.1衬里板接管贴衬焊接接头

接管内衬合金板拐角处，采用母材与母材密封角焊，法兰面贴衬板上的安装孔比法兰上的安装孔直径加大2mm，防止错位以保证贴衬后不影响安装孔。

2.3.2合金板贴衬作业以塔体0度线为基准， 可分四段合围操作（0°、90°、180°、270°）便于人员分散作业以及分区域检验、记录。

合金内衬的现场要求与安装图片 

3、在国外电厂脱硫装置中，特别是西欧国家，合金化广为应用。

合金除雾器使用寿命更长，有的长达20年，运行安全可靠。所以对照使用寿命与运行效果，双相合金除雾器在国内推广具有实用价值。屋顶式双相合金除雾器与多级组合（3-4级）除雾器，以其优越的性能，势将成为PP屋脊式除雾器的升级替代品，会获得更广范围的应用。

4、合金喷淋装置有利于的安全稳定运行，不易损坏，可长周期保证洗涤效果。

5、国内搅拌性能已与进口设备同质化。

近年来，我国吸收国外搅拌先进技术，材料选用1.4529或者2507等合金材料，同时具备了在线更换机械密封的功能；聊城信源集团国产的侧搅拌经过一年多的运行实践，完全可以与同塔运行的进口侧进式搅拌相媲美，值得在行业内进行推广。

合金化材料与设备的推广运用，这是国内脱硫项目多元化发展的本身需求。信发集团从运行实践中尝到了甜头。在脱硫工程后期新上与改造的项目中，不仅吸收塔内衬、除雾器、喷淋装置全面合金化，侧进式搅拌器也将逐步国产化。在山东魏桥铝电集团，其脱硫吸收塔采用了部分合金贴衬，目前正在探讨全合金贴衬的设计应用的问题；在侧搅拌选择方面，他们已将原有进口侧进式搅拌进行了国产化。

从设备进步角度看，吸收塔装备合金化，是大机组脱硫装置保障安全生产的新举措；它势必成为电厂提高长周期稳定运行的一个新的方向。

                                                         2017-3-6

【作者简介】

1.胡连庆 男 1962年出生，化机工程师，江苏新宏大集团有限公司市场部产品拓展经理，经常发表新设备新材料等推广性文章。

2.刘羽 男 1977年出生  高级工程师，山东电力工程咨询院有限公司，脱硫主设。

3.陈炎平 男 1982年出生，机械专业，江苏新宏大集团有限公司销售经理。