脫硫系統(tǒng)管道和閥門設(shè)計(jì)選型

1、前言

目前國內(nèi)使用十分成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫具有脫硫效率高、適應(yīng)煤種廣、脫硫劑價(jià)格便宜且采購方便、技術(shù)成熟可靠及裝置運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，該濕法工藝適用于不同類型、不同規(guī)格的火電廠鍋爐及其它燃煤鍋爐，也是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝(占所有脫硫工藝的80%左右)。濕法工藝涉及到的管道主要分為以下幾類：煙道、漿液管道、汽水管道、空氣管道。其中的漿液管道是以往電力工程設(shè)計(jì)中所沒有的，它是水和固體顆粒物兩種介質(zhì)流的管道，它具有普通流體管道幾乎所有特性，同時(shí)又具有易磨損、易腐蝕及易堵塞等普通流體管道所沒有的特點(diǎn)，特別是在管道啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等狀態(tài)時(shí)，如果設(shè)計(jì)得不合理，就會(huì)造成沉積甚至堵塞。正是由于后面的幾個(gè)特征決定了漿液管道在設(shè)計(jì)時(shí)與普通流體管道的巨大區(qū)別。

2、漿液管道介質(zhì)特點(diǎn)

濕法煙氣脫硫漿液管道，具有普通流體管道幾乎所有特性，同時(shí)由于漿液管道內(nèi)介質(zhì)為石灰石粉或石膏粉等細(xì)小顆粒同水的混合物，并夾雜著部分氯離子(20000ppm以內(nèi))和重金屬離子，使得漿液管道具有易磨損、易腐蝕及易堵塞等特點(diǎn)。

2.1 磨損性

漿液的磨損性是指漿液中固體顆粒(特別是硅酸鹽類)對被磨損材料的撞擊及破壞。濕法煙氣脫硫漿液介質(zhì)主要由石灰石(CaCO3)顆粒(含有少量SiO2)、石膏(CaSO4•2H2O)顆粒和水組成，漿液的含固量一般為4.0%~50%。石灰石漿液顆粒直徑取決于石灰石粉的目數(shù)，按照低標(biāo)準(zhǔn)250目的要求衡量，則石灰石漿液顆粒的直徑一般小于60μm，而石膏顆粒粒徑也大多小于100μm。在較高的流速(3m/s以上)時(shí)，這些顆粒會(huì)對管道內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損或沖蝕。

2.2 腐蝕性

因漿液具有弱酸性，并且還夾雜著部分氯離子和氟離子，這些物質(zhì)會(huì)與碳鋼管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使鋼管腐蝕，直至爛穿，影響脫硫裝置的使用壽命。主要反應(yīng)式為：

4Fe+SO42-+4H2O=FeS+3Fe(OH)2+2OH-

另外，Cl-比氧更容易吸附在金屬表面，并把氧排擠掉，從而使金屬的鈍化狀態(tài)遭到局部破壞而發(fā)生孔蝕，某些不銹鋼材料也難以避免。漿液對金屬管的腐蝕形式有：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕、電化腐蝕等等。 石灰漿調(diào)節(jié)閥選型防止腐蝕的最佳方法是阻止?jié){液與金屬面接觸，如襯膠(目前應(yīng)用較廣泛的為丁基橡膠)或襯塑。

2.3 易堵塞性

濕法煙氣脫硫漿液管道為兩相流。兩相流的特點(diǎn)是流速一定要控制在合適的范圍之內(nèi)。流速高了易產(chǎn)生磨損并大大增加管道阻力，而流速低了則會(huì)產(chǎn)生沉積，縮小管道的流通面，直至堵塞整根管道。漿液管道的易堵塞還表現(xiàn)在沉積物長期不清理會(huì)導(dǎo)致硬化結(jié)塊，最終整根管道報(bào)廢。

對于含有弱堿性(含Ca2-)的管道還有容易結(jié)垢的特點(diǎn)，不管流速如何，長期運(yùn)行均會(huì)導(dǎo)致管道結(jié)垢堵塞。這也是濕法煙氣脫硫吸收塔漿液PH保持5~6(弱酸性)的重要因素之一。

3、漿液管道的設(shè)計(jì)

針對濕法煙氣脫硫漿液管道的介質(zhì)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)漿液管道時(shí)既要滿足普通低壓流體管道設(shè)計(jì)的規(guī)定及要求，同時(shí)又要考慮到漿液管道的特殊性。下面從漿液管道設(shè)計(jì)時(shí)的一般要求、管道選材、管徑計(jì)算、坡度要求、管廊布置、閥門選型及布置、支吊架布置等幾個(gè)方面介紹：

3.1 一般要求

漿液管道流程設(shè)計(jì)時(shí)的一般要求：應(yīng)充分注意采用先進(jìn)技術(shù)，合理利用裝置內(nèi)的能量，妥善地處理廢氣和廢液(由于脫硫廢水中可溶性鹽類和氯離子含量非常高，對再利用用戶的系統(tǒng)材質(zhì)和產(chǎn)品會(huì)造成不良影響，所以脫硫廢水最好用作鍋爐撈渣、沖灰、沖渣的補(bǔ)充水或煤場灑水等);必須滿足正常生產(chǎn)、開停工、安全和事故處理的要求，并應(yīng)考慮維修要求和一定的操作靈活性;管道進(jìn)出裝置處應(yīng)設(shè)置切斷閥;裝置因事故或定期停工要進(jìn)行大修時(shí)，應(yīng)有將裝置內(nèi)物料全部排出至事故漿罐的措施。

漿液管道布置設(shè)計(jì)時(shí)的一般要求：應(yīng)符合工藝設(shè)計(jì)要求;盡量布置成“步步高”或“步步低”，以避免液袋或“盲腸”，否則需要設(shè)置導(dǎo)淋點(diǎn)，或至少通過人工清除;先難后易，如先布置重要的、大管徑的、漿液的管道，后布置細(xì)小的、次要的、輕的管道;管道布置應(yīng)整齊有序，橫平豎直，成組成排，便于支撐;縱向與橫向的標(biāo)高應(yīng)錯(cuò)開，一般在改變方向的同時(shí)改變標(biāo)高;管道最好架空或地上敷設(shè)，漿液管一般不允許地溝敷設(shè)或直埋;不妨礙設(shè)備、機(jī)泵、儀表和閥門的操作及維修;滿足流量計(jì)、密度計(jì)及PH計(jì)等對管道的特殊要求;變徑管件應(yīng)緊靠需要變徑的位置，以節(jié)約管材;管道應(yīng)妥善支撐;人通行處管底標(biāo)高不宜小于2.2m，車通行處管底標(biāo)高不宜小于4.5m;并排布置管道法蘭外緣之間的凈距不宜小于25mm(無法蘭管道為50mm)，或保溫層之間的凈距不宜小于50mm;穿樓板時(shí)予留孔應(yīng)設(shè)擋水沿，孔徑應(yīng)滿足法蘭進(jìn)出;無壓流管道孔板應(yīng)布置在立管上，以利于排凈;法蘭的位置設(shè)置要滿足安裝螺栓的操作空間;管道一般應(yīng)設(shè)坡度(坡度要求后面會(huì)詳細(xì)展開說明);漿液管道應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電纜橋架，無法避免的則管道盡量在下面走，以防止滴液腐蝕電氣設(shè)備;泵吸入段應(yīng)留有有效的氣蝕余量，一般至少為泵所需氣蝕余量的1.2倍，泵吸入段應(yīng)盡量短而直，泵入口的大小頭應(yīng)盡量靠近漿液泵。