[doc] 石灰石-石膏湿法脱硫浆液管道设计特点及要求

[doc] 石灰石-石膏湿法脱硫浆液管道设计特点及要求石灰石-石膏湿法脱硫浆液管道设计特点及
要求
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2O?热机技术
第4期
2007年12月
石灰石一石膏湿法脱硫浆液管道设计特点及要求
中南电力设计院胡玲玲李含
[内容提要]本文结合现有的电力系统设计规程规定,我院和其它脱
硫公司的工程经验,对脱硫浆液管道设计及
要求归纳总结,供设计时参考.
[关键词]脱硫浆液管道磨损性腐蚀性结垢性布置要求
1前言
石灰石一石膏湿法脱硫工艺可分为用来输
送石灰石,石膏,滤液水,回流水,废水等含有一
定固体悬浮物或有一定腐蚀的浆液管道和用来
输送各种清水管道和输送空气管道,后者的设计
与电厂同类管道并无特别之处,所以本文不讨论
这类管道.
2脱硫浆液管道设计标准和规范
脱硫浆液管道设计标准与电厂其它浆液管
道并无特别之处,主要是:
火力发电厂汽水管道设计技术规定(DI/T 5054—1996)
火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计(GD87一l101)
火力发电厂保温油漆设计规程(DI/T5072 -——
1997)
在我国,FGD浆液管道大部分选用橡胶内衬
碳钢管.为了满足衬胶的要求,衬胶管道的壁厚应满足打磨及衬胶后输送介质压力及磨损的要求.由于DN50以下的管道不便于衬胶,衬胶管道的规格要求DN?50mm,一般DN50~DN250
的管道采用20号钢无缝钢管;DN300(含
DN300)以上管道采用Q235一A直缝钢管的原则选用管道规格.管件材质与管道材质保持一致.与设备,阀门接口的法兰必须根据设备接口的资料进行核对.其它材质的管道根据相关厂家资料选用,但必须注明耐腐蚀,磨损的要求. 3石灰石一石膏湿法脱硫浆液介质
特点
石灰石一石膏湿法脱硫浆液管道具有一般
水管道的几乎所有特性,但由于浆液管道中介质为一定浓度的石灰石浆液或石膏浆液,石灰石浆液或石膏浆液中有大量的石灰石或石膏细小颗
粒和氯离子等,这使得它具有其特殊性,也即磨
损性,腐蚀性和结垢性.
3.1磨损性
浆液的磨损性是指浆液中固体颗粒物的动
能,颗粒物相对于被磨损材料的硬度,颗粒物撞
击角度和撞击频率的关系,降低浆液磨损性的重
要措施主要有限制管道内浆液流速,采用细磨的
吸收剂以及在可能的情况下采用浓度低的浆液. 在石灰石一石膏湿法脱硫工艺中,浓度较大
的浆液主要是石灰石浆液,吸收塔循环浆液,石
膏排出泵进出口浆液,漩流器底流浆液等.其中
石灰石浆液固体物浓度一般在15~30之间,吸
收塔内浆液,石膏排出浆液固体物浓度一般在10 ,
35之间,浆液漩流器底流的固体物浓度达到30—50%之间,浆液漩流器溢流,滤液水,废水的
浆液固体物浓度一般小于10.这些浆液的颗
粒直径基本小于200~m.管道内介质流速既要考
虑避免浆液沉淀,同时考虑在常规的石灰石或石膏浆液管道设计中,管道的流速一般设计为1.5, 3m/s,但泵人口和出口的设计范围一般分别为(2.0?1.0),(2.5?1.O)m/s,最大流速用于吸收
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塔的大型管道中.在流量变化的情况下,最大流
速一般不超过3.5m/s,从防止浆液沉淀的角度
来看,石灰石浆液最低流速为0.9m/s,石膏浆液
为0.8m/s.
3.2腐蚀性
腐蚀性是指浆液对材料的化学侵蚀程度.
FGD浆液中腐蚀主要是由于浆液中的pH值,氯
化物,温度等,影响较大的是氯化物的存在,而且
其不会沉淀下来,而是以溶解盐的形式在浆液中
累积起来,形成很高的浓度.浆液中氯浓度除与
来源有关外,主要取决于工艺运行方式,即回收
水的利用和系统对外排污量.我国近几年建成
的石灰石一石膏湿法脱硫工艺中一般控制吸收
塔浆液内浆液最大Cl一离子浓度为20g/1,材料选型按不小于40g/1考虑.
石灰石供浆系统可以采用品质相对较差的
石膏脱水系统二级脱水的滤液水或石膏浆液旋
流器的溢流水,这时石灰石供浆管道需要采用耐
腐蚀的材料.但如果脱硫工艺中滤液水或石膏
浆液旋流器溢流水的氯离子含量较高,为了避免
腐蚀问题,建议采用工艺水制浆.其它如吸收塔
浆液再循环系统,石膏脱水系统,脱硫废水处理
系统,排放系统等浆液的腐蚀性较强.
3.3结垢性
结垢性是指管道内固体物的附着和沉积程
度.石灰石一石膏湿法脱硫工艺中引起结垢的主要固体颗粒物是烟气带入的飞灰,浆液中的石英砂,石膏和碳酸钙.由于浆液管道中均含有固体颗粒物会在管道运行或检修期间如果没有排空会产生结垢.结垢最容易附着在衬胶管道上,从而引起流动阻力的增加,严重时还会造成管道堵塞.在运行中,带来应该关闭的阀门未关到位或阀门内漏,浆液漏入阀门下游侧的管道或设备, 也是造成堵塞的常见原因.
4脱硫浆液管道材质的选择
在浆液管道设计时充分考虑工作介质对管
道系统的腐蚀,磨损,防止结垢,借鉴以前用于类似脱硫装置上的成功经验,选用恰当的管材管道,阀门和附件.
在脱硫系统中,国内对于不同介质的管道材
料选择主要如下:
(1)石灰石浆液:采用工艺水制浆时,可采用
壁厚较厚的碳钢管道;采用滤液水制浆时,可以采用碳钢衬胶管道,室内部分可以采用PP或FRP管;
(2)石膏浆液,吸收塔循环管,滤液水,废水:
衬胶钢管或室内部分采用FRP管;
(3)喷淋管:衬胶钢管或FRP管.
在实际使用中,碳钢衬胶管造价低,使用寿
命较长,热膨胀系数远小于PP管,FRP管等塑料管,且抗老化,防紫外线能力强于非金属管,在保证生产管道衬胶工艺的情况下,国内选用碳钢衬胶管较多.
5脱硫浆液管道设计要求
5.1总的要求
整个脱硫岛的区间可以分为吸收塔区域和
脱硫附属车间区域,其中吸收塔区一般包括增压风机(如果有),GGH(~[J果有),吸收塔,吸收塔浆液循环泵及氧化风机,石膏排出泵等,脱硫附属车间包括石灰石浆液制备及供应系统,石膏脱水系统,脱硫废水处理系统等.脱硫浆液管道的布置与各工艺系统,不同电厂脱硫岛布置密切相关,但还是有许多共性的地方在管道设计中应遵循,主要如下:
(1)管道的总体布置应当结合设备布置及建
筑结构情况进行,道路,周边的建构筑物,平台扶梯,电缆桥架,门窗等应统一考虑.
(2)FGD区域工艺流程应合理,并缩短各种
管线,尽量减少弯头数量,以避免浆液在管道中沉淀,尽量减少”U”型地带.
(3)在水平管道交叉较多的地区,应按管道
的走向划定纵横走向的标高范围,将管道分层布
置.管道的布置不应使介质的主流在三通内变
换方向.
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(4)管道与墙,梁,柱及设备之间的净空距
离,管道跨越各类通道的净空距离应满足相关规程规定的要求.
(5)应充分考虑管道,阀门及管件安装及施
工的可能性,以及日后维护和检修的方便.同时阀门和其它需要检修维护的管件应尽量利用就近的平台进行设置.避免从平台中央穿过,以免阻碍维护人员的通行.
5.2管道坡度的要求
管道的安装坡度应根据介质特性及运行情
况来定.一般按带压运行管道和自流管道来分. 对于带压浆液管道设计坡度一般为1,3
(带自冲洗).
对于自流管道的坡度,应按下式计算:i?
1000×X/Di×wm./2/g.式中入一管道摩擦系数;Di一管道内径,mm,wm一管道平均流速,m/ S.对于综合管架上同一层的管道坡度方向应尽量一致.根据工程经验及相关脱硫公司的资料,
自流管道的坡度可以参考以下要求:
(1)对于高浓度浆液及特殊要求的自流浆液
管道,设计坡度一般为15,45..
(2)浆液浓度为30的管道必须有10.以上
的倾斜度;浓度大于30的管道必须有30.以上的倾斜度.
(3)一些特殊的管道倾斜度要求如下:石膏
水力旋流站溢流管道应有至少10.的倾斜度;水力旋流站底流管道应至少有30.的倾斜度;真空皮带机的给料管道,分配联箱应有至少30.的倾斜角度;石灰石浆液旋流器底流返回球磨机管道应至少有45.的倾斜角度.
5.3阀门的布置要求
(1)阀门应布置在便于操作,维护和检修的
地方,所有的阀门都应能直接或通过平台容易到达处用以维护或运行.
(2)所有手动和电动阀的驱动装置的定位必
须考虑到与钢结构,地面,人行道,平台之间有足够的空间,驱动装置的安装应保证运行检修人员便于观察和操作.
(3)阀门的布置应确保在一个关闭的阀门或
隔离阀上的浆液沉淀最小化.
(4)阀门的布置位置必须考虑与管道相连的
法兰安装螺栓及阀门执行机构的安装空间.在
平行或交叉管道布置处,应尽量将阀门执行机构错开布置,留出足够的操作空间.
(5)在浆液管道上安装蝶阀时,蝶阀的轴必
须是水平位置或在上1/4象限,与阀的垂直中心线不少于45度.阀板开启方向:阀门开启时,阀
板下侧沿流体顺流方向.
(6)地沟内的阀门,当不妨碍地面通行时,阀
杆可以露出地面,操作手轮一般高出地面150mm 以上,否则应考虑简便的操作措施;
(7)阀门操作手轮中心距地面(或楼面,平
台)的高度宜为900~1200mm.
(8)平台外侧直接操作的阀门,操作手轮中
心(对于呈水平布置的手轮)或手轮平面(对于垂直布置的手轮)离开平台的距离不宜大于
300mm;
(9)任何直接操作的阀门手轮边缘,其周围
至少应保持有150mm的净空间距.
(10)支管上的阀门应紧靠母管,以免造成支
管上的死区.
5.4管件的布置要求
(1)通过平台扶梯,楼面及钢结构的孔应确
保管道法兰通过,而不是管道直径.
(2)管道的支架应设置在距离法兰,焊缝大
于300mm的位置处.
(3)两个成型附件连接时,宜装设一段直管,
其长度可按下列规定选用:对于DN?150的管道,不小于200mm~对于对于DN?150的管道,
不小于200mm;对于大直径管道,上述直管距离
应适当加长.对直管段内有支吊架或冲洗排放
管时,还应根据需要适当加长.
5.5冲洗,排放,放空管道要求
5.5.1冲洗水管道
(1)在脱硫装置关闭和停运期间,对浆液管
道系统的各个设施进行排放和冲洗.甚至在短
期停运时,也进行必要的排放和冲洗,而且由FGD控制室远方控制完成.通常在泵出口设冲
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洗,人口设排放管道,通过控制泵进出口主管路阀门,冲洗阀门,排放阀门的组合,对整个系统冲洗进行控制冲洗.这样可以简化系统,而且效果是可以达到要求的.
(2)水平管道的冲洗水管应从管道的顶部接
人.垂直管道的冲洗水管应从管道的侧面接人, 并与母管角度不小于45..
(3)工艺水冲洗浆液管道与浆液管道接口处
的管道以阀门为界,与浆液管道接口这边考虑防腐耐磨,按浆液管道设计.在冲洗水阀门与浆液
管道的冲洗水管道应尽可能短.
5.5.2排放管道
(1)吸收塔溢流浆液管道,吸收塔进出口补
偿器的排水管,烟道和烟囱冷凝液的收集管必须采用合适的水封措施避免烟气外泄,溢流管道可直接插人附近水坑离坑底约200mm处设水封或设置U形管水封,如果是U形管水封宜在U形管上设置排放点和冲洗点.
(2)浆液管道的排放管道原则上应安装在管
道的最低点,而且尽量与被冲洗管道底平齐连接,以确保当一个系统停下来后能完全排净.
(3)排放的阀门应安装在水平段上,并尽量
靠近三通,以免阀前浆液淤积.
(4)排放管道原则上从母管底部垂直引出接
入沟道.放空管插入沟道末端应接一弯头,弯头出口顺沟底坡降方向,与地沟(或地坑)至少应呈45.角.排放管插入沟道,在沟盖板以上200mm 处往下直至出口均内外均需要防腐,以防溅起浆液对管道外壁对腐蚀.
排放管的长度应尽可能短.
5.5.3放空管
(1)放空管应安装在管道的最高点.
(2)如果管道设置成循环回路,则排放及排
气点要同时设置.排放点应设置在冲洗管道接
入点相反的位置.
5.6测量设备的布置要求
(1)所有仪表设备应该安装在从地面或平台
上容易读取数据及到达的地方.
(2)流量计及密度计最好安装在一段垂直向
上流动的直管段上,上游至少要有5倍管子内径的直段,下游至少要有2倍管子内径的直段.实际安装时应遵守制造商建议的直段长度. (3)安装在垂直管道上的流量计和密度计应
自下而上,保证浆液充满测量装置.
(4)密度计严禁布置在管道最高点.
5.7浆液管道支吊架设计要求
浆液管道支吊架的设置和选型应根据管道
系统的总体布置分析确定.支吊系统应满足下列要求:合理承受管道的动荷载,净荷载;合理约束管道位移;保证在各种工况下管道应力均在允许范围内;满足管道所连接设备对接口推力(力矩)的限制要求;增加管道系统的稳定性,防止振动.
确定管道支吊架间距时,应考虑管道荷载的
合理分布,并满足管道强度,刚度,防止振动和疏水的要求,结构简单,并应尽量采用典型结构和部件.
对于衬胶管道,其支吊架管部尽量避免采用
焊接形式,若采用,则应重点说明支架在工厂衬胶前完成焊接工作.生根在防腐箱罐的支架需要在防腐施工前焊接.
6保温油漆防冻
脱硫浆液管道内介质温度一般不超过5O?,
在FGD正常运行时不会冻结,不需对管道进行防烫和减少散热损失的保温设计.但在很冷的天气里,特别是在北方地区,冬季气温低,短时停运可能会发生管道冻结.对于在启动和停运工况下可能冻结的脱硫浆液管道,应考虑防冻措施,对于北方地区,目前采用较多的是电伴热保温防冻,电伴热可采用低温型PTC自动限热伴热带.在南方地区,采用常规的保温措施即可. 7结语
本文结合电力系统设计规程规定,我院和其
它脱硫公司的工程经验,对脱硫浆液管道设计及?
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要求归纳总结.但目前国内石灰石一石膏湿法脱硫工艺电厂实际运行时间不是太长,在今后的设计中不合理的地方还需要不断完善.
参考文献
[1]周至祥,段建中,薛建明编着.《火电厂湿法烟气脱硫技术手
册》.
未来发电技术种种
中国经济网2007—1O一24
随着世界能源消耗的不断增加和能源危机的不断加剧,科学家们正在努力寻找
新的能源开发途径,以便作为未来
能耗的补充.现在除正在使用的煤碳,石油,核裂变核聚变发电外,科学家们正在
努力开发太阳能发电,风力发电,磁流
发电,水力发电等,此外,科学家们又另辟蹊径,研究和开发更广泛的发电技术.
高温岩体发电
3千米,温度300?的地下深处的高温岩石,其特点是没有蒸气或热水;
这种高温岩体发电和地热发电一样,其很大
的优点是本来没有热水,而是利用这种高温热量人工制作蒸气,通过涡轮机发电.
高温岩体发电方式的优点是:在地下产生热,注入水产生水蒸气,对环境影响少,
可大规模发电.作为火山之国的
日本,高温岩体十分普遍,该热能贮藏量十分丰富,作为自然能源,这种发电方式
今后将会具有广阔的发展前景.我国
西藏也是发展高温岩体发电的理想场所.
污水沉淀发电
日本东京大学已经发明了一种使污水沉积物固体化的方法.据称:这种固体沉积
物每公斤具有4000至4500大卡
的发热量,相当于低质煤的发热量.利用它进行发电,既可节约能源,又可保护环
境卫生,真是一举两得.
垃圾发电
加拿大对垃圾处理十分重视,把它当作发电的燃料.他们在安大略湖边上建立了用9O的煤和1O的垃圾作燃料
的发电站,发电能力为一万五千至二万千瓦.
用垃圾作能源的比例,丹表已占75,瑞典占5O,德国占3O,日本占25,法国占21,英国占6.
匈牙利于1982年就建成了一座规模巨大的垃圾发电厂,它有四个用天然气引火的垃圾燃烧室,每个燃烧室可以燃
烧15吨垃圾,电站既能发电,又可给热网提供温度高达250?的蒸气,
这座垃圾发电站全部实现自动比,工作人员不用
直接接触垃圾,电站的设计特别注意环境的保护,燃烧出来的气体,用过滤器来
过滤处理,剩下的灰烬是很好的肥料.
目前世界各国都在设法消灭垃圾,利用垃圾.我国垃圾位于世界之首,合理处理
和应用是当务之急.
高炉顶压发电
我国自行设计建造的第一套炼铁厂高炉顶压发电设备在1988年就投入正式运行.这套设备发电能有力为1700千
瓦,年发电量可达1000万度,如果每户按两盏25瓦灯泡计算,那么这套发电设
备足可供一座十几万人口城市的照明之用.
植物发电
日本科学家发现,叶绿素能直接把太阳能转换成电能.他们把从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂混合,涂在透明
的氧化锡结晶片上,用它作为正极安置在”透明电池”中,当它被太阳光照射时,就会产生电流.
氦核聚变发电
氦一3是氦的一种问位素,用它作核聚变燃料,不但热值非常高,而且它产生的射线剂量很低,所以很安全.。