“五塔合一”技术在火电厂的应用
0引言
近年来，我国北方地区火力发电厂建设主要采用间接空冷技术，中国神华胜利发电厂2×660MW超超临界燃煤机组，间冷塔高度225m，是目前国内冷却塔高度最高、第一座采用“五塔合一”技术的间接空冷系统的燃煤机组。间冷塔为双曲线形混凝土结构自然通风间接冷却塔，机组配套的脱硫、烟气提水、湿式除尘器和排烟装置以间冷塔中心对称布置，净化后的烟气从湿式除尘器顶部排烟装置排出。“五塔合一”技术属于国内首创，自2021年9月机组投产发电以来运行状况良好，各项指标均达到设计要求，系统设备均能有效满足机组各种工况的运行要求。 一、项目概述
中国神华能源股份有限公司胜利能源分公司在内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市的东北郊神华胜利发电厂发电工程项目，建设规模为2×660MW超超临界间接空冷燃煤发电机组，该项目将吸收塔、烟气提水、湿式除尘器以及排烟装置布置在间冷塔内，净化后的烟气通
过引风机和间冷塔内热湿空气巨大的对流抬升对烟气的升压作用对空排放，更加合理的利用了空间，节省了占地面积。
二、“五塔合一”设备系统介绍
1. 间接空冷系统及相关设备
中国神华胜利发电厂2×660MW机组是首次应用于“五塔合一”的660MW超超临界间接空冷机组。系统采用带表面式凝汽器的间冷系统，汽动给水泵的小机排汽排入独立的冷凝器，主机和小机循环水受热后经主机循环水泵加压后进入机组自然通风冷却塔的冷却组件（冷却三角）由空气冷区，被空气冷却后的循环水再回至表面式凝汽器，从而完成一个闭式循环过程，在间冷塔内设有的膨胀水箱以保证系统内的压力稳定。
间接空冷系统采用独立的单元制循环供水系统，2台机组公用1座机组自然通风间冷塔，每台机组配置3台主机循环水泵、1套循环水供回水系统、膨胀水箱、地下蓄水箱、冲水泵及泵水泵等，2台机组设置1座主机循环水泵房。
2、间冷塔
间冷冷却塔是内置脱硫吸收塔、烟气提水、湿式除尘器和烟囱的“五塔合一”设计， 冷却塔的塔外圈垂直布置冷却三角，塔内布置有烟囱和脱硫吸收塔。塔筒内侧至顶部50m处涂有环氧、聚氨酯涂料。冷却塔采用钢筋混凝土双曲线自然通风冷却塔， 冷却塔高225m， 塔顶零米直径为185m，喉部直径128m，出口直径122.5m。间冷冷却塔共布置172个冷却三角，被分为10个功能相同的冷却扇段，冷却三角采用多孔槽板翅片铝制热交换器，多根换热管与翅片整体连接。空气侧的换热通过在平板表面上冲压形成矩形槽而得以增强，冲压而形成的槽与空气流交叉，当气体穿过换热束时沿着气流方向就能形成一种重复出现的波状的气体流动。4个冷却元件组装到一起，两端有联箱，采用O形环密封，相邻两个冷却三
角百叶窗共用一个电动执行机构；空气进入侧安装有气流控制百叶窗。塔内布置6个串联的地下储水箱及地下冷却水管道。冷、热循环水母管上各配有一个液动事故疏水阀，排水进入地下储水箱；同时循环水冷水母管上配有一个电动凝汽器溢水阀，排水也进入地下储水箱。设计中管道系统的恒压由水轮机导叶调节控制。系统中恒定水量由储水箱和凝汽器水位控制。液力平衡通过旁通阀的正确控制来保证。两个旁通阀分别控制5个冷却扇段的液力平衡。冷却水温度通过控制冷却塔周围百叶窗的开度来控制。
3. 脱硫塔
烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法（FGD）脱硫工艺，脱硫装置采用单元制，一炉一塔，烟塔合一，不设旁路烟道，不设GGH，不设脱硫增压风机。吸收塔在间冷塔内东西两侧以间冷塔中心对称布置，炉膛燃烧后的烟气通过烟道穿过间冷塔X型柱支腿空挡与吸收塔相连，烟气经石灰石浆液烟气脱硫后进入烟气提水设备中。
脱硫装置在锅炉所有负荷状态下均能持续安全运行。吸收塔采用喷淋塔，吸收塔内壁采用玻璃鳞片防腐。吸收塔最上部安装一层管式除尘器，用以分离脱硫后烟气中夹带的雾滴，为防止FGD装置入口的飞灰浓度影响和去除除雾器沉积物，管式除尘器设有自动冲洗装置。
除尘器下方安装五层喷淋，每层对应一台浆液循环泵，不设备用层。浆液区设有一层扰动管网，用以搅拌浆液防止沉淀，扰动管网母管和支管采用FRP材质。吸收塔配有的氧化风机将空气送入吸收塔浆池中，将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。输送浆液的管道配备有自动停运清洗系统，设备停运管道冲洗后重新启动不发生堵塞。按锅炉BMCR工况全烟气脱硫，脱硫效率≥99.76%，SO2浓度不超过10mg/Nm³。烟气脱硫设备
1.
烟气提水
脱硫出口的净烟气为饱和湿烟气温度较高，烟气中大量的水蒸气和低温余热若直接排入环境中，造成资源浪费。湿法脱硫工艺耗水量较大，减少脱硫系统用水是电厂节水降耗的一项重要工作。烟气提水技术可以回收脱硫后烟气中的水分，解决内蒙地区水资源短缺的问题，并在一定程度上减轻白烟的视觉影响。
本项目烟气提水采用冷凝法进行提水，将脱硫后的饱和湿烟气引入烟气提水塔，冷却介质通过喷淋层的喷嘴产生大量的细小雾滴，烟气与冷却介质直接接触换热，烟气中水蒸气冷
凝成液滴，与冷却介质混合后一起排出提水塔。烟气中的污染物如S02、粉尘等可以被更加充分地吸收、洗涤。烟气提水塔的喷淋层中布置了大量喷嘴可以100%的覆盖， 喷射出的冷却介质雾滴粒径小，总表面积大，能与烟气均匀混合，换热效率高。提水塔中采用了气液隔离装置—升气盘，冷却介质与烟气凝结水不进入脱硫系统，不会影响脱硫系统的水平衡。
本工程每台机组配有一套烟气提水装置，提水塔位于脱硫塔烟气出口侧，以间冷塔中心对称布置，机力通风塔布置在间冷塔东侧，作为提水系统的冷源。烟气提水装置包括提水塔、冷却水循环泵、蓄水箱、蓄水池、冷凝水处理装置、机力通风塔等。脱硫后的净烟气进入提水塔与喷淋层喷出的循环冷却水直接接触，充分换热后烟气温度降低，部分水蒸气发生相变，冷凝析出;循环冷却水换热升温后进入机力通风冷却塔，被空气冷却，然后经冷循环却水泵加压送回提水塔，完成一个循环过程。
本工程实例显示提水塔出口烟气温度、烟气湿度明显降低，提水塔入口烟气温度为52~57℃时，提水塔出口烟气温度为40~45k；脱硫塔入口烟气湿度为11%-18%时，提水塔出口烟气湿度为8%-16%运行中实际烟气提水量超过设计值，实现了湿法脱硫零补水。
1.
湿式电除尘器
近年来随着国家对大气污染物排放控制要求的提高，《火电厂大气污染物排放标准》对烟尘、二氧化硫、氮氧化排放控制要求都有了很大的提高。为了满足新的排放标准以及解决现已投运电厂普遍存在污染物排放浓度偏高，湿式电除尘器应运而生，其主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、PM2.5等有害物质，是治理大气粉尘污染的理想设备，对减少吸收塔后烟尘,石膏雨和SO3等的排放，满足新标准要求。
湿式电除尘器靠高压电极放电使得烟气中粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达阳极板，采用定期冲洗的方式，使粉尘随着冲刷液的流动而清除，冲洗而下的粉尘污水需要经过处理后可进行循环利用。湿式电除尘设备由喷淋、电场阴阳级、灰水处理循环系统等环节组合而成。采用湿式电除尘器避免干式除尘器中因振打的方式引起的二次扬尘问题，提高了整体清洁效果。湿式电除尘器投运后烟尘含量可降至5mg/m³以下。
本 项目采用管式湿式电除尘器，集尘部分为阳极管，整体结构呈现立式，湿式电除尘器壳体采用Q235B钢板焊接而成，内壁采用玻璃鳞片防腐，湿式电除尘器底标高+40m，顶部标高+62m，烟气由底部进入，顶部排除，高频电源布置在湿除壳体顶端，阳极管束在壳体内均匀布置，每个管束内筒中中心悬挂一根阴极线，喷淋装置布置在阳极管束上方，用来定期喷淋冲刷吸附的灰尘，喷淋后的灰水进入排水坑中进行处理。
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