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如何布置煙氣脫硫閥門詳細(xì)介紹
點(diǎn)擊次數(shù):964 更新時(shí)間:2016-03-29

煙氣脫硫(FlueGasDesulfurization,F(xiàn)GD)是當(dāng)今燃煤電廠控制二氧化硫排放的主要措施。其中石灰石石膏濕法煙氣脫硫是世界各國(guó)應(yīng)用多和成熟的工藝。雖然關(guān)于化工設(shè)備閥門設(shè)計(jì)、選型的參考資料很多,但是針對(duì)石灰石石膏濕法脫硫系統(tǒng)閥門選型的資料卻不多,結(jié)合2x130t/h環(huán)保熱電鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)案例,對(duì)小型鍋爐FGD系統(tǒng)中閥門設(shè)置和選型方法進(jìn)行了總結(jié)。

1 脫硫系統(tǒng)閥門簡(jiǎn)介
   閥是用于管道系統(tǒng)中處理流體的控制裝置,選擇閥之前必須先了解各種閥的功能。FGD系統(tǒng)應(yīng)用的主要閥門是截?cái)嚅y、調(diào)節(jié)閥、止回閥、減壓閥和安全閥。漿液系統(tǒng)中使用較多的是前兩種。其中截?cái)嚅y用以控制管路中介質(zhì)的通過或截?cái)?,將管路系統(tǒng)隔離開來。調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)管路中的介質(zhì)流量和壓力,使工藝參數(shù)穩(wěn)定在所希望的范圍內(nèi),在磨損嚴(yán)重的漿液管路系統(tǒng)中應(yīng)盡量避免節(jié)流,可以采用調(diào)速泵和開關(guān)閥運(yùn)行,或其他的運(yùn)行方式,而不用調(diào)節(jié)閥,避免閥門磨損。

2 介質(zhì)性質(zhì)與閥門選型要求
  FGD系統(tǒng)中所用閥門種類很多,由于脫硫工程中管道多與條件惡劣的介質(zhì)接觸,結(jié)垢、堵塞、腐蝕、磨損是FGD系統(tǒng)中常見問題,嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此,正確地對(duì)閥門進(jìn)行選型還需了解其所接觸介質(zhì)的性質(zhì)。 FGD漿液系統(tǒng),按介質(zhì)成分不同,分為石灰石漿液、石灰石石膏漿液和石膏漿液三大部分。其主要特點(diǎn)如下:

(1)顆粒性,具有磨損性,石灰石漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)55%,密度達(dá)1500kg/m3;

(2)pH=4~7,無機(jī)物化學(xué)弱酸腐蝕性;

(3)含惰性物質(zhì)的有機(jī)溶液,有機(jī)溶液腐蝕性;

(4)流速快,一般設(shè)計(jì)中漿液流速控制在2.5m/s以下,實(shí)際運(yùn)行中大可達(dá)3.5m/s,有顆粒射流現(xiàn)象,循環(huán)水、工藝水大可達(dá)5m/s;

(5)Cl-濃度高:脫硫工程公司一般按20000mg/L設(shè)計(jì),實(shí)際塔內(nèi)高達(dá)180000mg/L左右,廢水中約40000mg/L左右,除具有酸性腐蝕外,還有強(qiáng)氧化性和還原性??傮w而言,石灰石漿液磨蝕性較嚴(yán)重,石膏漿液更多地表現(xiàn)為腐蝕性。 因此,對(duì)于閥門選型除了常規(guī)要求,如具有優(yōu)良的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、扭矩小、動(dòng)作靈活、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用少外,還要求防腐蝕、耐磨損,采用防腐材料。對(duì)于閥門配套的執(zhí)行機(jī)構(gòu),還需熟知FGD系統(tǒng)中各個(gè)閥的功能,操作的頻繁度和難易度。

3 閥門選型實(shí)例及性能簡(jiǎn)介
   綜合考慮FGD系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,本煙氣脫硫工程中漿液管道主要使用了蝶閥和調(diào)節(jié)閥,儀控一次閥使用了隔膜閥、截止閥和球閥。下面對(duì)各個(gè)閥門的設(shè)置和該閥門的特征進(jìn)行說明。

3.1 蝶閥 蝶閥是根據(jù)管道擋板的原理,用一有傾角的盤(門)作為控制元件,圓盤固定在心軸上,并以能旋轉(zhuǎn)的心軸來控制開閉,閥座可為金屬、橡膠、特氟隆等材料,固定于閥體壁上。此閥構(gòu)造簡(jiǎn)單,其閥體為薄餅型、質(zhì)量小,占空間小,可作節(jié)流及開閉之用,尤其適用于大流量的控制,不適用于小流量。蝶閥雖然可以作調(diào)節(jié)閥使用,但不能用來調(diào)節(jié)帶有大量固體顆粒物的漿液的流量。由于閥盤始終處于漿液流體中,用閥盤來節(jié)流,不僅閥盤易磨損,而且會(huì)很快磨損其下游側(cè)的橡膠襯管,特別在流速較高的管路中,閥門關(guān)閉時(shí)更是如此。因此,蝶閥在大多數(shù)漿液管道上是用作關(guān)斷閥。

蝶閥具有如下特點(diǎn):
(1)尺寸小、質(zhì)量小,便于安裝,其質(zhì)量只有同級(jí)閘閥的1/3~1/4,高度和寬度只有同級(jí)閘閥的1/3;

(2)切斷性能比閘閥、截止閥好;

(3)調(diào)節(jié)性能好,不僅壓降小,而且調(diào)節(jié)范圍廣;

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于維護(hù);。易于配置自控執(zhí)行機(jī)構(gòu);

(5)與相同溫度、壓力等級(jí)的閘閥、截止閥比較,蝶閥價(jià)格低廉。 漿液系統(tǒng)中使用的是對(duì)夾式襯膠蝶閥,公稱通徑整體對(duì)夾式結(jié)構(gòu)采用穿過螺栓的裝配型式,以便具有大抗管線應(yīng)力的性能。本期工程閥門公稱通徑范圍為DN50~600,沖洗水閥、放空管道、濾液回塔管道均采用對(duì)夾式襯膠蝶閥。蝶閥可電動(dòng)、氣動(dòng)或手動(dòng)操作,與操作頻繁度和難易程度有關(guān)。本期工程循環(huán)漿液管道通徑DN600,考慮到手動(dòng)操作困難,采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),循環(huán)泵出口沖洗管道標(biāo)高3m以上,人工難以操作,也選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。石膏漿液排出泵和除霧器沖洗水管道因操作頻繁、要求控制靈敏,也選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其他小漿液管道、沖洗水、放空管路均選用手動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),在滿足穩(wěn)定運(yùn)行要求下盡量實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)省性。 近年來閥門材質(zhì)也發(fā)生了一些變化,對(duì)于漿液管道一般閥體采用球墨鑄鐵,閥座EPDM(乙丙烯橡膠),閥板、閥桿在不同介質(zhì)條件下選材上也有所不同:介質(zhì)為 [Cl-]50000~180000mg/L的石灰石漿液和石膏漿液時(shí)可選用具有強(qiáng)耐腐蝕性能的Ni基合金;3000mg/L< [Cl-]<50000mg/L的漿液回收水時(shí)可選用超級(jí)奧氏體不銹鋼114529、254SMO;[Cl-]<30000mg/L的石灰石、石膏漿液或回收水,可使用雙相不銹鋼2507、2205。以前通常認(rèn)為系統(tǒng)中[Cl-]較高,經(jīng)過優(yōu)化后通常可以控制FGD系統(tǒng)中[Cl-] [20000mg/L,而較多使用了雙相不銹鋼。 本期工程設(shè)計(jì)條件下穩(wěn)定運(yùn)行FGD系統(tǒng)中[Cl-][20000mg/L,故閥板閥桿材質(zhì)選用雙相不銹鋼2507。

3.2 調(diào)節(jié)閥 一般FGD工程石灰石漿液進(jìn)塔管路和旋流器回流管道設(shè)置調(diào)節(jié)閥。由于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥費(fèi)用較高,本期工程僅石灰石漿液進(jìn)塔管道處選用了電動(dòng)V型陶瓷調(diào)節(jié)球閥,閥前端設(shè)置孔板,由孔板兩端取壓差信號(hào)引入調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)。旋流器溢流回流管道選用蝶閥加節(jié)流孔板實(shí)現(xiàn)調(diào)控。 電動(dòng)V型陶瓷調(diào)節(jié)球閥由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與V型球閥二部分組成,閥芯選用陶瓷。V型開口球體與閥座之間具有剪切作用,當(dāng)介質(zhì)中含有纖維或固體顆粒時(shí),V形球體不會(huì)卡死,仍保證良好的密封性。閥芯采用陶瓷,有較高的抗磨蝕性能,閥座保護(hù)環(huán)可防止流體直接沖刷閥座,延長(zhǎng)閥座壽命。 在實(shí)際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn),由于石灰石漿液回流管道上節(jié)流孔板過大,調(diào)節(jié)閥在調(diào)試過程中存在死區(qū),調(diào)節(jié)閥開度和流量也不能很好地形成曲線,增加了調(diào)試工作量。 若為石灰石漿液進(jìn)料泵加裝變頻電機(jī)能很好地解決該問題,既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整進(jìn)塔漿液流量,還能大大節(jié)省費(fèi)用。

3.3 儀控一次閥 本期工程儀控一次閥主要使用了手動(dòng)隔膜閥、截止閥和球閥。吸收塔液位壓力變送器均采用DN50,PN1.6手動(dòng)隔膜閥;石膏排出泵、循環(huán)泵、事故漿液泵、石灰石漿液泵、集水坑泵出口設(shè)就地壓力表,一次閥也采用DN50,PN1.6手動(dòng)隔膜閥;煙氣壓力變送器、就地壓力表、除霧器沖洗水壓力表均采用DN10截止閥;石膏排出漿液pH計(jì)一次閥采用 DN50,PN1.6球閥。 隔膜閥是通過單行襯板的疊合來關(guān)斷流體的。這種類型的閥門有雙膜夾疊閥、屋脊式隔膜閥和中心節(jié)流閥。在FGD系統(tǒng)中,隔膜閥多用于清潔水、廢水處理系統(tǒng)流量調(diào)節(jié),用于小口徑漿管中,如測(cè)量?jī)x和排空管路上的隔離閥。另外,隔膜閥非常適合動(dòng)作頻繁的場(chǎng)合,也可用在動(dòng)作不太頻繁的場(chǎng)合。 但在煙氣脫硫工程中發(fā)現(xiàn),漿液的流速過快,顆粒性介質(zhì)在0.3~0.6MPa的壓力推動(dòng)下,形成的顆粒射流如子但一樣作用在堰式隔膜閥的閥臺(tái)上,對(duì)閥臺(tái)的損傷較為嚴(yán)重,易造成閥門的堵塞和產(chǎn)生內(nèi)漏,所以,現(xiàn)在一般采用直通式隔膜閥取代原來的堰式隔膜閥。 截止閥是利用閥桿升降帶動(dòng)與之相連的圓形閥盤,改變閥盤與閥座間距達(dá)到控制閥門的啟閉。截止閥上部有手輪、閥桿,中部有螺紋和填料函密封段,小型閥門閥桿上螺紋在閥體內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,但閥桿與介質(zhì)接觸部分多,尤其螺紋部分易腐蝕,從閥桿露出閥蓋的高度可判斷閥門開啟程度,為防止介質(zhì)從閥桿漏出,可在閥桿穿出閥蓋部分用填料來密封。截止閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但操作簡(jiǎn)單,不甚費(fèi)力,易于調(diào)節(jié)流量和截?cái)嗤ǖ溃瑔㈤]緩慢、無水錘現(xiàn)象,故使用廣泛。截止閥安裝時(shí)要注意流體方向,使管路流體由下向上流過閥座,即所謂的/低進(jìn)高出0。目的是減少流體阻力,開啟省力和關(guān)閉狀態(tài)下填料函部分不與介質(zhì)接觸,保證閥桿和填料函不致?lián)p壞和泄漏。截止閥主要用于水、蒸汽、壓縮空氣及各種物料的管路,可較地調(diào)節(jié)流量和嚴(yán)密地截?cái)嗤ǖ?,但不能用于粘度大、易結(jié)晶的物料。 球閥由插入閥體中的球塞來控制閥塞內(nèi)通道截面積,是可以迅速啟閉的閥門,閥芯有橫向開孔,流體以直線通過閥體,有微小的壓力降,適用于懸浮液或粘稠液。球閥外形規(guī)整,易于做成夾套閥用于需保溫的情況,可較方便地制成氣動(dòng)或電動(dòng)閥進(jìn)行遙控,現(xiàn)一般使用PTFE、EPDM等材料為閥座,因此,氣泡密封性好,但因閥座為PTFE材質(zhì),其使用溫度一般受限于250℃以下。一般用于全開或全關(guān),不作節(jié)流使用(除非開口特殊鉆石形狀并經(jīng)處理過)。 脫硫工程中使用的閥門按驅(qū)動(dòng)裝置分類,有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、手動(dòng)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)閥門,一般限于安裝環(huán)境、操作、運(yùn)轉(zhuǎn)條件或次數(shù),及電腦應(yīng)用的普及程度,整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連線與監(jiān)控,無須手動(dòng)驅(qū)動(dòng)。但是,由于造價(jià)上手動(dòng)驅(qū)動(dòng)閥門價(jià)格便宜,又由于手輪或加裝齒輪減速裝置的經(jīng)濟(jì)性與耐用性,對(duì)于小脫硫機(jī)組而言,需嚴(yán)格控制工程造價(jià),手動(dòng)驅(qū)動(dòng)閥門仍常被采用。 考慮到閥門的可操作性和操作頻繁度,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,除了循環(huán)漿液泵入口,石膏漿液排出泵進(jìn)出口、除霧器沖洗水這些操作頻繁的閥門外,其他閥門盡量選用手動(dòng)驅(qū)動(dòng)閥門。

4 循環(huán)漿液泵出口閥門的設(shè)置
   漿液循環(huán)泵作為脫硫系統(tǒng)主設(shè)備之一,在FGD工程造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中都占有較大份額。早期引進(jìn)的國(guó)外脫硫工藝在循環(huán)泵出口均設(shè)置閥門,經(jīng)過多方技術(shù)糅合和優(yōu)化后,國(guó)內(nèi)脫硫技術(shù)力爭(zhēng)在技術(shù)可靠的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)省,較多的脫硫公司選擇循環(huán)漿液泵省略掉出口閥門,這基于以下認(rèn)識(shí):

(1)目前高壓電動(dòng)機(jī)無論從制造工藝上還是絕緣材料上,同以前均不可同日而語(yǔ),啟動(dòng)力矩和絕緣等級(jí)完 全可以滿足漿液循環(huán)泵啟動(dòng)過程要求;

(2)正常情況下循環(huán)漿液泵不可能隨意啟停,漿液反沖導(dǎo)致的葉輪帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn),不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的影響??紤]設(shè)備非正常運(yùn)行方式對(duì)系統(tǒng)的影響,機(jī)械密封和泵的廠家都明確要求不要反轉(zhuǎn);

(3)在停泵瞬間漿液倒流引起的倒轉(zhuǎn)是葉輪帶動(dòng)泵軸,與由于電機(jī)反轉(zhuǎn)*不同,不會(huì)引起葉輪松脫的后果;

(4)大口徑的用于脫硫漿液系統(tǒng)的閥門造價(jià)確實(shí)較高;

(5)檢修時(shí)可采取臨時(shí)加堵板來解決。 但是,多個(gè)電廠的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)表明,因?yàn)楸玫某隹诠軓捷^大,工作量較大,加堵板的時(shí)候會(huì)有煙氣竄出來,從而影響工人健康。由此提出可以在泵出口增加手動(dòng)閥,對(duì)閥門的密封要求可以適當(dāng)降低一些,只要能夠在泵檢修時(shí)阻止大部分的煙氣就行。但是,考慮到漿液循環(huán)泵出口的工作條件,在腐蝕性和磨蝕性都很強(qiáng)的石膏漿液大流量沖刷條件下不是性能低的閥門可以勝任的。 循環(huán)泵不設(shè)置出口閥門主要是考慮到成本的原因,但是運(yùn)行故障需要檢修時(shí)煙氣倒灌對(duì)檢修人員的危害也不容忽視,綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性,可以在每臺(tái)循環(huán)泵出口管的上端(靠近吸收塔平臺(tái))設(shè)置一個(gè)支管,F(xiàn)GD系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)用盲板堵上,F(xiàn)GD故障檢修時(shí)拆開小堵板,將一只放了氣的氣囊通過支管放入循環(huán)漿泵的出口管道內(nèi),然后充氣進(jìn)行密封,隔斷煙氣、防止煙氣倒流,泵檢修后放氣取出再裝上小堵板。這樣既節(jié)省了投資,又能為檢修人員提供良好的操作環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

閥門是FGD工程中*的設(shè)備。在設(shè)置和選型的時(shí)候要綜合考慮閥門接觸介質(zhì)性質(zhì)和不同型式閥門使用性能,對(duì)閥門型式、閥體材料及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理選擇,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)合理。

(1)蝶閥體積小、質(zhì)量小,是FGD漿液系統(tǒng)中應(yīng)用多的閥門,多用作截?cái)嚅y,在操作頻繁和操作困難時(shí)選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),如電動(dòng)蝶閥。閥門材質(zhì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

(2)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能對(duì)流體進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的調(diào)控,但是價(jià)格昂貴,除石灰石漿液進(jìn)塔管路因控制要求嚴(yán)格而設(shè)置了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥外,F(xiàn)GD系統(tǒng)中其他流量調(diào)節(jié)閥可以用蝶閥加節(jié)流孔板代替。

(3)儀控一次閥主要使用隔膜閥、截止閥和球閥,一般而言,與漿液主管道相連的采用隔膜閥,與清潔介質(zhì)相連的采用截止閥。

(4)循環(huán)泵出口可以不設(shè)置閥門,在循環(huán)泵出口管的上端設(shè)置支管加盲板,需要檢修時(shí)配合氣囊使用,達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。