第二節　煙氣系統主要設備

一、煙氣擋板門

（一）煙氣擋板門的作用

為保證FGD的停運不影響機組煙氣系統的正常運行，在煙道上分別設置了原煙氣擋板門、凈煙氣擋板門和旁路擋板門。

原煙氣擋板門設在增壓風機之前，在啟動FGD時開啟，停止FGD時關閉；凈煙氣擋板門設在凈煙道上，在FGD投運時開啟，FGD停止時關閉；旁路擋板門設在煙囪之前的凈煙道和原煙道之間，在啟動FGD時關閉，FGD停止或事故狀態時快速開啟。

脫硫系統故障時，為了保證鍋爐風煙系統的正常運行，三個擋板門設聯鎖保護。當FGD裝置運行時，煙道旁路擋板門關閉；當FGD裝置停運時，旁路擋板門打開，FGD裝置進出口擋板門關閉，煙氣通過旁路擋板門進入煙囪，由煙囪直接排入大氣。在調試中，旁路擋板一般要放在微開位置。圖2-14所示為煙氣擋板門系統。

煙氣擋板門的作用如下：

①在脫硫系統正常運行時，將原煙氣切換至脫硫系統。

②在脫硫系統故障或停運時，使原煙氣走旁路，直接排到煙囪。

（二）煙氣擋板分類

擋板門有單百葉窗和雙百葉窗兩種型式，由本體、葉片、軸、密封、驅動機構、控制部分等組成。單百葉窗、雙百葉窗擋板門外形如圖2-15、圖2-16所示。

（三）脫硫島煙氣擋板技術特點

（1）煙道擋板技術要求　具有耐高溫特性（尤其原煙道），高化學防腐性能（酸腐蝕），過壓、負壓、防結垢性能，防機械磨損性能，低壓力降，擋板密封性能。

（2）擋板門系統　包括框架、擋板本體、氣動/電動執行器、擋板密封空氣系統及控制等。圖2-17、圖2-18所示分別為旁路擋板門外形和結構。

（3）工作狀況　擋板應能承受各種工況下煙氣溫度、壓力及所有運行條件下工作介質可能產生的腐蝕，根據煙氣特性選擇擋板各個部件（包括擋板框架、葉片、軸密封片及螺栓連接件等）的材料，采取相應的防腐措施，滿足防腐要求。擋板門為雙密封擋板，要求具有100%的氣密性，并且不能有變形或泄露。

（四）擋板門的結構及工作原理

擋板門主要由框架、葉片、主軸、密封片、空氣密封系統、曲柄連桿機構、電動執行機構等部分組成。框架采用鋼板預成形，焊接制造；葉片由上、下兩塊面板及中間加撐筋焊接成空腔結構，主軸與葉片焊成整體；薄形彈性密封片，用螺栓固定在葉片上下面板邊緣；主軸及葉片由軸承支撐在框架上。90°行程開關型電動執行機構帶動驅動軸回轉，驅動軸再通過曲柄連桿機構帶動所有葉片繞其各自主軸中心回轉，葉片如百葉窗式動作，當葉片同介質流向平行時為擋板門的開啟位置，當葉片同介質流向垂直時為擋板門關閉位置。關閉位置時，擋板門葉片上下兩層面板邊緣的薄形彈性金屬密封片分別與擋板門框架內壁上相應的兩道密封邊板貼緊，形成機械密封，此時葉片、密封片及密封邊板已將整個介質流道截斷，并在流道斷面上形成一個密封空腔。

擋板門上的密封空氣閥與電動執行機構機械連鎖，當擋板門葉片開啟時密封空氣閥關閉，當擋板門葉片關閉時密封空氣閥開啟，此時密封空氣從框架上的空氣閥進口直接接入并充滿整個密封空腔，由于密封空氣壓力比煙氣介質高，煙氣介質無法通過由葉片、密封片、密封邊板及密封空氣組成的密封屏障，確保擋板門的100%完全密封。

二、增壓風機

（一）增壓風機作用

增壓風機是用于克服FGD裝置的煙氣阻力，將原煙氣引入脫硫系統，并穩定鍋爐引風機出口壓力的重要設備。它的運行特點是低壓頭、大流量、轉速低。在加裝脫硫的情況下，鍋爐送、引風機無法克服FGD的煙氣阻力，所以鍋爐加裝脫硫裝置時，必須設置增壓風機。

（二）增壓風機分類

1.離心式風機

（1）離心式風機的工作原理

離心式風機的主要工作部件是葉輪，當原動機帶動葉輪旋轉時，葉輪中的葉片迫使流體旋轉，即葉片對流體沿它的運動方向做功，從而使流體的壓力能和動能增加。與此同時，流體在慣性力的作用下，從中心向葉輪邊緣流去，并以很高的速度流出葉輪進入蝸殼，再由排氣孔排出，這個過程稱為壓氣過程。同時，由于葉輪中心的流體流向邊緣，在葉輪中心形成了低壓區，當它具有足夠的真空時，在吸入端壓力作用下（一般是大氣壓）流體經吸入管進入葉輪，這個過程稱為吸氣過程。由于葉輪的連續旋轉，流體也就連續地排出、吸入，形成了風機的連續工作。

（2）離心式風機的基本結構

離心式風機主要部件有電動機、聯軸器、輪轂、集流器和進口風量調節器等，如圖2-19所示。

（3）離心式風機的特點

優點：①在設計工況下，風機效率最高；②葉片形式多樣，抗磨性能好。

缺點：①葉片直徑大，占地面積大；②負荷調節性能差；③運行值偏離設計點時效率下降快；④檢修不方便。

2.軸流式風機

（1）軸流式風機的工作原理

圖2-20所示的軸流式風機，當葉輪受到原動機驅動而旋轉時，輪內氣體就相對葉片作繞流運動，根據升力定理和牛頓第三定律可知，繞流流體會對葉片作用一個升力，而葉片也會同時給流體一個與升力大小相等、方向相反的反作用力，稱為推力，這個葉片推力對氣體做功，使氣體的能量增加，并沿軸向流出葉輪，經過導葉等部件進入壓出管路。與此同時，葉輪進口處的氣體被吸入。只要葉輪不斷地旋轉，氣體就會源源不斷地被壓出和吸入，形成軸流式風機的連續工作。

（2）軸流式風機的基本結構

軸流風機主要由轉子部分的葉輪、主軸、聯軸器（對動葉可調節風機言還有動葉調節機構）以及靜子部分的進氣室、導葉、擴壓器、機殼、密封裝置、動葉調節控制頭和軸承等部件組成，其中進風箱、整流罩、葉輪、導葉、擴壓器等部件的通道順次相連就組成軸流式風機的流道。

（3）軸流式風機的特點

1）靜葉可調軸流式風機特點

優點：①負荷調節性能比離心好，比動葉可調軸流式風機差，介于兩者之間；②調節系統采用電動或氣動執行機構，可靠性高，系統簡單，維護方便。

缺點：效率相對較低。

2）動葉可調軸流式風機特點

優點：調節性能好，能很好地適應變負荷工況運行。

缺點：調節裝置要求較高，制造精度也很高，裝置復雜，維護保養不易。

三、氣-氣換熱器

（一）氣-氣換熱器的作用

氣-氣換熱器的作用是利用原煙氣加熱脫硫后的凈煙氣，使排煙溫度在煙氣露點之上，減輕對凈煙道和煙囪的腐蝕，同時降低進入吸收塔的煙氣溫度，降低塔內對防腐的工藝技術要求。

濕法脫硫工藝系統中，自鍋爐引風機來的煙氣將進入吸收塔中洗滌脫硫，這時的煙氣溫度一般為120～150℃左右。為保護吸收塔中的元件及防腐層，同時減少吸收塔中的蒸發水量，降低水耗，在吸收塔進口前的煙道上設置換熱器降低煙氣溫度至95℃。煙氣經過吸收塔洗滌脫硫后，將被冷卻到45～55℃，為了保證煙氣能充分擴散，防止冷煙氣下沉，同時避免凈煙氣在排放時結露，需要將煙氣加熱到75～80℃。

（二）氣-氣換熱器分類

氣-氣換熱器有多種形式，一般分為蓄熱式和非蓄熱式。蓄熱式主要有：回轉式GGH、分體水媒式MGGH、分體熱管式、整體熱管式。非蓄熱式指借助能源（蒸汽、燃氣等）將冷煙氣重新加熱，其初投資較小，但能耗、運行費用較大。目前，國內大部分脫硫系統中的GGH都是蓄熱式。

蓄熱式換熱器按煙氣流程分為降溫側和升溫側。

①在降溫側，煙氣未經脫硫洗滌。在不同負荷下原煙氣由120～150℃降到90～110℃。在換熱器的煙氣入口處，主要是含塵煙氣沖刷磨損，在換熱器的煙氣出口處，溫度低于酸露點，主要問題是凝結酸腐蝕。

②在升溫側，煙氣經過脫硫洗滌，由45～55℃加熱到75～80℃，脫硫裝置排煙溫度按75℃考慮設計。經過脫硫的煙氣中帶有少量霧滴，霧滴中含有石膏、灰、石灰石等固體，容易在受熱面上黏結，由于石灰石濕法煙氣脫硫工藝對SO₂的脫硫率較低，一般為20%～50%，并有未脫除的SO₂，以及攜帶出的水珠中含有濃度較高的Cl^-，使升溫側煙氣對鋼材有較強的酸腐蝕特性。

（三）回轉式GGH

1.回轉式GGH的工作原理

回轉式換熱器是帶有旋轉換熱表面的再生式熱交換器。安裝有蓄熱元件的轉子在殼體內連續旋轉，原煙氣通過煙氣管道進入GGH（氣氣加熱器），并將熱量傳送到旋轉轉子的蓄熱元件，蓄熱元件將此熱量傳送到自吸收塔來的凈煙氣，提升凈煙氣進入煙囪之前的溫度，以防止煙氣低溫結露腐蝕。

2.回轉式GGH的基本結構

圖2-21所示為GGH結構，回轉式換熱器由受熱面轉子和固定的外殼組成，外殼的頂部和底部把轉子的通流部分分隔為兩部分，使轉子的一邊通過未處理熱煙氣，另一側以逆流通過脫硫后的凈煙氣。每當轉子轉過一圈就完成一個熱交換循環。在每一循環中，當換熱元件在未處理熱煙氣側時，從煙氣流中吸取熱量，當轉到脫硫后的凈煙氣側時，再把熱量放出傳給煙氣。回轉式GGH的傳熱元件由波紋板組成，波紋板由厚度0.5～1.25mm的鋼板制成，并在表面鍍工業搪瓷以防止腐蝕。由于回轉式GGH的轉動部分與固定部分之間總是存在著一定的間隙，同時由于兩側煙氣之間有壓差，未處理煙氣就會通過這些間隙漏入凈煙氣側，采用煙氣密封措施，即用凈煙氣作為密封氣體，升壓后充當隔離氣體，在制造和安裝較好的情況下，泄露量可保證在0.5%～2%。在煙氣脫硫系統中廣泛采用該種換熱器作為煙氣換熱器。

（1）換熱元件　換熱元件都布置在同一層，運行時有冷端和熱端之分。這些換熱元件都由碳鋼板加工而成并在表面加鍍搪瓷。GGH冷端是未處理煙氣出口和處理煙氣入口，由于吸收塔出口煙氣濕度較高，而溫度較低，所以更容易被腐蝕。換熱元件由兩種不同形狀的薄鋼板制成，一片鋼板上是波紋的，另一片上則帶有波紋和槽口，波紋與槽口間成30°夾角。帶波紋的換熱片及帶有波紋和槽口的換熱片交替層疊，波紋間交叉成60°。如圖2-22所示。槽口、轉子軸和煙氣流平行布置，使元件板之間保持適當的距離。煙氣流經GGH時形成較大的湍流。制作換熱元件的鋼板首先被加工成形，再鍍上搪瓷，為方便運輸和吊裝將它們裝入元件盒。這些換熱元件都可以反向使用，每個角上的支撐板條部都有吊裝孔。

（2）轉子　連在圓形鋼制中心筒上的考頓鋼板構成轉子的基本框架。轉子的中心盤與中心筒連為一體，從中心筒延伸到轉子外緣的徑向隔板分為多個扇區。這些扇區又被分隔板和二次徑向隔板分割，與垂直于它們的環形隔板加強轉子，并支撐換熱元件盒如圖2-23所示，元件盒的支撐鋼板被焊接到環向隔板的底部。沿著徑向隔板的頂邊、底邊和外部垂直邊上鉆孔，以便安裝密封片，這同樣也適用于二次隔板和徑向密封板。轉子由20～30個周圍平直的扇區構成，每個扇形隔倉包含若干個換熱元件盒。

（3）轉子外殼　轉子外殼包圍轉子并構成再熱器的一部分，由預加工的鋼板制成，內部鍍有玻璃鱗片。GGH外殼組裝成八面體結構，其端部由端柱和頂、底部結構的管撐支撐。端柱能夠滿足GGH外殼的不同位移。轉子外殼支撐頂部和底部過渡煙道的外側，這些煙道連接在頂部和底部的基板上。

端柱：端柱由低碳鋼板加工而成，內鍍玻璃鱗片。端柱支撐含轉子導向軸承的頂部結構。每個端柱都支撐著一個軸向密封板，該板為端柱的一部分并支撐著轉子外殼。端柱與底部結構的末端相連，并通過連接到底梁端部的鉸鏈將整個載荷直接傳遞到底梁和再熱器的支撐鋼梁上。通過其中一個端柱將清洗風管道連接到軸向密封板底部。

（4）頂部結構　頂部結構是一個連接到兩個端柱并形成外殼一部分的復合碳鋼結構。端柱之間的兩個平行構件在底部由扇形支板連接。構成頂部煙道連接第四個面的兩塊預加工成形板與底部和頂部加強板連接，形成箱形結構。頂部結構上裝有頂部扇形密封板，頂部扇形密封板在焊到扇形支板前，懸吊在調節點位置。頂部結構由加強筋固定，長方形的煙道位于頂部結構的端部。此箱形結構將扇形支板和扇形（密封）板間的空間連接起來，形成煙氣低泄露系統的一部分。頂部結構與煙氣低泄露系統的接觸部分已經預留了腐蝕裕量，與煙氣接觸部分進行玻璃鱗片防腐處理。

（5）底部結構　底部結構由兩根碳鋼梁組成，支撐著承受轉子重量的底部軸承凳板。底部結構還支撐著端柱、底部扇形板、扇形支板和連接在GGH下側的煙道。底梁的所有載荷通過其兩端傳遞到支持鋼架上。過渡煙道都是碳鋼制成，內表面進行玻璃鱗片防腐。過渡煙道直接連接在轉子外殼基板和頂部結構上，在膨脹節處截止。

（6）轉子驅動裝置　轉子通過減速箱由電機驅動，驅動裝置直接與轉子驅動軸相連。驅動裝置通過減速箱可提供兩種驅動方式，即主電機驅動和備用電機驅動。兩個電機都與初級斜齒輪箱的安裝法蘭相連。初級斜齒輪箱通過撓性聯軸器與一級蝸輪蝸桿減速箱相連。一級蝸輪蝸桿減速箱直接安在轉子軸上的二級蝸輪蝸桿減速箱上。二級蝸輪蝸桿減速箱通過縮緊盤固定在轉子軸上。減速箱采用油脂潤滑。電機通過安裝在GGH附近的就地控制柜進行變頻啟動和控制，減少啟動電流，也用于吹灰沖洗時電機低速運行。

（7）轉子支撐軸承　轉子自由對中，其重量由支持軸承支撐，軸承箱裝在底梁上，軸承承受了全部的轉動載荷。軸承采用油脂潤滑，設有注油孔和油位計。

（8）轉子導向軸承　頂部導向軸承位于軸套內，軸套落在轉子驅動軸的軸肩上，通過緊鎖盤與驅動軸固定。軸承和部分軸套在軸承箱內。軸承凳板由兩個焊接在軸承箱兩側的外伸支架焊接構成，用來將軸承箱定位并固定到頂部結構上。焊接在頂梁上的調整螺釘可用來定位轉子。軸承采用油脂潤滑，潤滑油牌號與支持軸承所用的相同。軸承箱上設有注油孔和油位計。

（9）轉子密封　轉子密封的主要作用是在正常負荷下，使煙氣泄露量最小。密封板最初安裝時在冷態下設定，這樣，當FGD在100%負荷下運行時，轉子密封片就會剛好離開密封表面。運行中，轉子的膨脹填補了密封片頂部與密封板之間的間隙。對于底部扇形板，運行時轉子與密封表面有間隙，扇形板應盡量靠近轉子設定，將密封間隙減到最小。由扇形板形成的徑向密封路徑與這些密封板的邊緣與軸向密封板垂直，在處理煙氣和未處理煙氣間形成一完整的密封路徑。密封片布置如圖2-24所示此外，GGH還采用凈煙氣隔離措施，利用低泄露風機抽取加熱后的凈煙氣，經加壓后再回流到GGH，使凈、原煙氣兩股氣流分開。該系統也用于在進入處理煙氣側之前清掃轉子中的未處理煙氣。隔離煙氣通過沿著頂部扇形板中心線上的一系列孔進入，清掃煙氣通過底部扇形板一側的一系列孔進入GGH。

1）徑向密封　徑向密封的作用是將未處理煙氣到處理煙氣的泄漏率降到最低。徑向密封直接連接在徑向隔板和二次徑向隔板的頂部和底部邊上。這些密封片是由厚2mm的耐弱酸不銹鋼加工而成，緊靠頂部和底部扇形板。這些密封片有調節用的開槽，用M12的防腐螺栓，不銹鋼方形壓板和特氟龍墊片固定在徑向隔板工作面上。

2）軸向密封　軸向密封條和徑向密封條一起，用于減小轉子和密封板之間的間隙，從而形成未處理煙氣側到處理煙氣側的分隔。軸向密封板安裝在徑向隔板和二次徑向隔板的垂直外緣，其冷態設置應保證轉子受載時軸向密封條和軸向密封板之間保持最小的密封間隙。密封板的材料要求與徑向密封相同。

3）環向密封　環向密封條安裝在轉子中心軸和轉子外緣的頂部和底部，其主要作用是阻止轉子外側的未處理煙氣到處理煙氣的旁路氣流。環向密封還降低了軸向密封條兩側的壓力差，有利于軸向密封。在轉子底部外緣，由6mm厚的碳鋼制造的單根環向密封條焊接在轉子外殼基板上，與轉子底部外緣構成密封對。在冷態安裝時需考慮轉子和轉子外殼間的徑向膨脹差。密封條進行玻璃鱗片防腐。

4）中心筒密封　中心筒密封的主要功能是防止煙氣漏到大氣中。中心筒密封片為帶密封空氣系統雙密封布置。兩端各有一套這樣的裝置，固定在扇形板上并與中心筒形成密封對。

（10）密封風系統　由于煙氣具有腐蝕性，所以，不能通過轉子中心筒密封和吹灰器墻箱泄露到大氣中。為防止煙氣泄露，采用加壓密封空氣系統，在GGH投運之前就投入使用。在轉子中心軸頂部和底部都加密封空氣，提高了內部中心筒密封的作用。吹灰器配有獨立的密封風機，防止煙氣泄露到大氣中。

（11）隔離和清掃煙氣系統　隔離煙氣系統可在穿越轉子冷端的兩股對流煙氣之間形成一道屏障，成為隔離風。第二股處理煙氣用來在未處理煙氣側的底部扇形板以上的轉子隔倉轉入處理煙氣側之前，對它們進行清掃，稱為清掃風。隔離風和清掃風是通過低泄露風機從熱的凈煙道抽取凈煙氣加壓形成的。隔離煙氣通過頂部結構進入到頂部扇形支板和扇形板間的空間內，然后通過沿頂部扇形板中心線上的一系列孔進入到轉子隔倉內。在原煙氣側底部扇形板邊上開一些孔，隔離風通過管道進入底部扇形支板和底部扇形板間的空隙。當原煙氣進入到凈煙氣側時，清掃風將熱的凈煙氣通過轉子向上吹，清掃未處理煙氣側的轉子。

四、煙道

脫硫煙道均采用矩形道體，角鋼內貼式焊接。原煙氣GGH入口前的原煙氣煙道由于煙氣溫度較高，無需防腐處理，但GGH出口至吸收塔的原煙氣煙道以及所有的凈煙氣煙道由于煙氣溫度已降至酸露點以下，一般采用玻璃鱗片樹脂涂層作為內襯材料，原煙氣煙道和FGD出口凈煙氣擋板之后的煙道由于FGD停運后煙溫較高，按高溫玻璃鱗片樹脂涂層考慮。

原煙氣煙道外部設有橫向加固肋，內部設有內撐桿（如需要），所有需防腐保護的凈煙氣煙道僅采用外部橫向和縱向加強筋，不采用內部加強筋或支撐，以保證煙道具有足夠的強度、剛度和整體穩定性，為了吸收煙道熱膨脹引起的軸向位移煙道設有膨脹節。

煙道膨脹節一般由波紋管、端節、法蘭、運輸拉桿及其他零件組成。通過波紋管的柔性變形來吸收煙道熱膨脹引起的軸向位移、少量的橫向、角向位移，并有消聲減振和提高煙道使用壽命的作用。

脫硫煙道膨脹節根據其材料可分為金屬波紋管膨脹節和非金屬膨脹節。由于金屬膨脹節價格高于非金屬膨脹節，所以一般采用非金屬膨脹節。圖2-25所示為煙道膨脹節外形。

膨脹節在可能出現的各種溫度、壓力下無損壞，并保持100%的氣密性。膨脹節與煙道可采用螺栓法蘭連接，但是，位于設備的接口處，如擋板、風機或位于FGD供貨界限處的膨脹節應采用法蘭螺栓連接方式。位于擋板門附近的膨脹節應有適當的凈距，以避免與擋板門的移動部件互相影響。