电厂脱硫吸收塔喷淋灭火装置研究

电厂脱硫吸收塔喷淋灭火装置研究

朱世见谢典健

华电潍坊发电有限公司山东省潍坊市261200

摘要：随着我国政府在环境保护方面的力度不断增加，电厂的废气排放也受到了一定的限制，其中，电厂所排放的废气中，以SO2和NOx为主，且目前二氧化硫的去除以湿法脱硫为主，湿法脱硫最重要的设备是吸收塔，在吸收塔新建、扩建及检修过程中，近年因防火措施不当导致吸收塔着火事件频频发生。本文以电厂脱硫吸收塔喷淋灭火装置为研究对象，着重介绍了喷淋灭火装置的安装方案，该装置有效解决了吸收塔着火时消防水瞬间一键开启，消防水可将吸收塔内全面覆盖，有效防范了吸收塔着火事件，并指明这一技术在实际应用中所要注意的事项。

关键词：电厂；脱硫吸收塔；喷淋灭火装置

脱硫吸收塔的设计、建造与使用，大大减少了火力发电厂在发电过程中所产生的硫化烟气对环境的污染。然而，由于吸收塔内改造检修期间，因动火作业防火措施不到位，经常发生的着火事件引起了发电单位的高度重视。本文介绍的喷淋灭火装置可实现一键启停，开启本装置后吸收塔内消防水全面覆盖塔内区域，可有效地对吸收塔着火区域进行灭火，降低脱硫吸收塔新建、扩建及检修过程中着火事件的发生概率。目前，在脱硫吸收塔的加装喷淋灭火装置成为吸收塔灭火的主要的手段之一。

一、脱硫吸收塔的作用概述

在传统火力发电过程中，尽管对煤炭中硫化物的含量有着明确的标准，但是，在燃烧过程中，不可避免的会向空气中排放硫化烟尘，不仅对周边环境造成了破坏，还威胁着电厂周围居民的生命健康安全。

为有效降低电厂SO2气体的排放量，五大发电集团火力电厂均已经按照国家环保部及地方环保部门要求扩改建吸收塔、新建串联吸收塔，有效提高了二氧化硫的去除效率，确保出口二氧化硫浓度排放指标满足国家和地方环保部门要求。

二、脱硫吸收塔着火原因分析

脱硫吸收塔内部从上至下一般为除雾器层、喷淋层、氧化风管及搅拌设施，其中除雾器材质为聚丙烯PP、FRP材质，聚丙烯极易着火，大部分吸收塔着火是由除雾器先着火所导致。除此之外，吸收塔的防腐层为衬胶和鳞片，二者在防腐过程中、与动火作业交叉时极易着火，也是引发火灾的重要因素之一。

在吸收塔新建、扩改建和机组检修过程中，动火作业在所难免，在焊接过程中焊渣、焊火星会导致除雾器着火，吸收塔设计为圆筒状，着火后浓烟滚滚，时常伴有明火，且火势难以控制。据国家电力系统数据统计，在2015～2016年间，因除雾器着火的吸收塔火灾事故共计19次，直接和间接经济损失达8.5亿元。

三、脱硫吸收塔中喷淋灭火装置的设计

喷淋灭火装置的设计思想是能在吸收塔着火初期，对吸收塔内进行消防水的全覆盖，并且水量足以对吸收塔区域进行有效灭火。结合现有脱硫吸收塔喷淋系统，增加灭火功能设计，在理论上可以确保脱硫系统、湿式除尘器系统在新建、扩改建、检修及试运期间的消防安全，预防火灾或减少火灾危害，保障人身和财产安全。

1.水源设计

脱硫吸收塔喷淋水源设计为两路，一路为消防水水源，直接连通消防水管道，另一路水源来自脱硫循环水，作为备用水源，可有效解决吸收塔内喷淋水系统的用水问题。

2.管路设计

每台机组供水管路共分两路水源，水源供给一级吸收塔喷淋灭火系统、二级吸收塔及湿式电除尘器喷淋灭火系统。供水主路采用电动门进行启停，启停电路接入公司脱硫集控室DCS系统，可确保着火瞬间开启喷淋灭火装置。喷淋灭火装置管路设置旁路手动门，便于在电动门故障时手动操作开启阀门，且控制喷淋的手动阀门安装在两台机组的脱硫浆液循环泵之间的综合管架下方零米地面上，远离吸收塔、湿式除尘器本体的区域，以便于故障情况下手动操作。

管路布置充分考虑防冻的因素，消防水主路水源采用保温岩棉进行保温；备用水源为脱硫循环水，在正常情况下管道排空，不采用保温措施。喷淋灭火装置水平管道设置0.5%的坡度，便于管道放空，在管道低位设置放水门。

在材料的选择上，应当采用无缝钢管，壁厚不小于4毫米。并且，为了保证喷淋灭火装置供水管道的正常工作，避免流速过快对管道造成的破坏，管内水速应不大于2m/s。

3.喷头的位置设计

在脱硫吸收塔喷淋灭火装置的喷头选择上，应考虑到喷淋面积、喷头位置等一系列因素，通过对比，喷头采用螺旋式垂直喷头和水平式喷头两种，可确保吸收塔、湿除及烟道区域消防水全面覆盖，根据吸收塔顶部、湿除顶部和烟道的具体情况，合理科学科学设计两种喷头在吸收塔中的位置。

在一级吸收塔中，根据吸收塔出口形状，在除雾器上方环绕塔壁水平安装16只喷枪，在吸收塔出口烟道垂直安装6个喷枪。距喷头3米处，喷淋保护半径为3米。喷淋满足全覆盖的要求，即达到100%的覆盖率。

对于二级吸收塔的喷淋灭火装置设计，在塔侧安装12个喷枪，喷淋满足全覆盖的要求，即达到100%的覆盖率，具体设计如图1所示。

图1二级吸收塔喷淋灭火装置设计

湿式电除尘器喷头上可以设计两处喷淋，分别在湿除出口烟道的出口水平安装6个喷枪和阳极模块上方方形顶盖上安装14个喷枪。到湿式除尘器的水源需在吸收塔平台处的管道上加装加压泵，提高水压，设计效果如图2所示。

图2湿式电除尘器喷淋灭火装置设计

4.喷枪的设计与安装

现有大多数喷淋灭火装置所使用的都是壁板开孔，加装伸入式喷枪的形式，伸入塔内的喷枪材质采用2205双相不锈钢。喷枪采用法兰安装，满足可以在线拆装的需求，并便于拆卸、维修，详见图3。

图3脱硫吸收塔喷淋灭火装置喷枪的安装设计

喷枪与供水母管的连接采用不锈钢软管连接，为防止烟气倒流及冷凝水影响，在软管处折U型弯，通过液封防止烟气对水管的腐蚀，同时增加止回阀。连接软管的一端采用快拆方式，便于管路检查维护，详细情况如图4所示。

图4脱硫吸收塔喷淋灭火装置的软管连接

5.消火栓系统和灭火器的配置

一级脱硫吸收塔在有人孔门或检修平台的适当位置设计消火栓和灭火器，共设计四层；二级吸收塔及湿式电除尘器在有人孔门和变压器的平台层设置消火栓，共设计七层（吸收塔四层，除尘器三层），每层设置两个消火栓，消火栓采用SNW65型，消火栓水带直径为65毫米，长度不超过25米，水枪喷嘴口径不小于19毫米，布置在各层适当的位置，允许同时使用2个消防栓；每层平台配置4个MF/ABC5型磷酸铵盐灭火器，灭火器箱可与消火栓箱为一体式。

四、电厂脱硫吸收塔喷淋灭火装置设计中的注意事项

1.增加防回流设计

由于喷枪与供水母管的连接采用不锈钢软管连接，为防止烟气倒流及冷凝水影响，在软管处折U型弯，通过液封避免烟气对金属材质水管的腐蚀，导致堵板和喷淋管接口处漏气。如烟气正压力过大时，应增加止回阀。

2.严格执行探伤检查

为保证脱硫吸收塔内的管路的密封性，应当根据设计要求，对一、二级焊缝采用超声波探伤进行内部缺陷的检验,超声波探伤不能对缺陷进行判断时,应采用射线探伤,其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB-11345或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB-3323的规定。

参考文献：

[1]脱硫装置常见故障及预防措施[J].彭宜藻.电力安全技术.2012(12)

[2]脱硫装置吸收塔失火事故原因分析及对策[J].何铁光,张启明.湖南电力.2009(01)

[3]浅谈脱硫系统的防火设计[J].肖家荣.工业安全与环保.2009(06)