烟气脱硫阀门布置及选型技巧

烟气脱硫阀门布置及选型技巧

烟气脱硫（FlueGasDesulfurization，FGD）是当今燃煤电厂控制二氧化硫排放的主要措施。其中石灰石石膏湿法烟气脱硫是世界各国应用最多和最成熟的工艺。虽然关于化工设备阀门设计、选型的参考资料很多，但是针对石灰石石膏湿法脱硫系统阀门选型的资料却不多，结合2x130t/h环保热电锅炉烟气脱硫系统案例，对小型锅炉FGD系统中阀门设置和选型方法进行了总结。

1 脱硫系统阀门简介

阀是用于管道系统中处理流体的控制装置，选择阀之前必须先了解各种阀的功能。FGD 系统应用的主要阀门是截断阀、调节阀、止回阀、减压阀和安全阀。浆液系统中使用较多的是前两种。其中截断阀用以控制管路中介质的通过或截断，将管路系统隔离开来。调节阀用来调节管路中的介质流量和压力，使工艺参数稳定在所希望的范围内，在磨损严重的浆液管路系统中应尽量避免节流，可以采用调速泵和开关阀运行，或其他的运行方式，而不用调节阀，避免阀门磨损。

2 介质性质与阀门选型要求

FGD系统中所用阀门种类很多，由于脱硫工程中管道多与条件恶劣的介质接触，结垢、堵塞、腐蚀、磨损是FGD系统中常见问题，严重影响到系统的设备运转率。因此，正确地对阀门进行选型还需了解其所接触介质的性质。FGD浆液系统，按介质成分不同，分为石灰石浆液、石灰石石膏浆液和石膏浆液三大部分。其主要特点如下：

（1）颗粒性，具有磨损性，石灰石浆液质量分数可达55%，密度达1500kg/m3；

（2）pH=4~7，无机物化学弱酸腐蚀性；

（3）含惰性物质的有机溶液，有机溶液腐蚀性；

（4）流速快，一般设计中浆液流速控制在2.5m/s以下，实际运行中最大可达3.5m/s，有颗粒射流现象，循环水、工艺水最大可达5m/s；

（5）Cl-浓度高：脱硫工程公司一般按20000mg/L设计，实际塔内最高达180000mg/L左右，废水中约40000mg/L左右，除具有酸性腐蚀外，还有强氧化性和还原性。总体而言，石灰石浆液磨蚀性较严重，石膏浆液更多地表现为腐蚀性。因此，对于阀门选型除了常规要求，如具有优良的产品设计、扭矩小、动作灵活、运行可靠、使用寿命长、维护费用少外，还要求防腐蚀、耐磨损，采用优质防腐材料。对于阀门配套的执行机构，还需熟知FGD系统中各个阀的功能，操作的频繁度和难易度。

3 阀门选型实例及性能简介

综合考虑FGD系统运行的可靠性和经济性，本烟气脱硫工程中浆液管道主要使用了蝶阀和调节阀，仪控一次阀使用了隔膜阀、截止阀和球阀。下面对各个阀门的设置和该阀门的特征进行说明。

3.1 蝶阀蝶阀是根据管道挡板的原理，用一有倾角的盘（门）作为控制元件，圆盘固定在心轴上，并以能旋转的心轴来控制开闭，阀座可为金属、橡胶、特氟隆等材料，固定于阀体壁上。此阀构造简单，其阀体为薄饼型、质量小，占空间小，可作节流及开闭之用，尤其适用于大流量的控制，不适用于小流量。蝶阀虽然可以作调节阀使用，但不能用来调节带有大量固体颗粒物的浆液的流量。由于阀盘始终处于浆液流体中，用阀盘来节流，不仅阀盘易磨损，而且会很快磨损其下游侧的橡胶衬管，特别在流速较高的管路中，阀门关闭时更是如此。因此，蝶阀在大多数浆液管道上是用作关断阀。蝶阀具有如下特点：（1）尺寸小、质量小，便于安装，其质量只有同级闸阀的1/3～1/4，高度和宽度只有同级闸阀的1/3；（2）切断性能比闸阀、截止阀好；（3）调节性能好，不仅压降小，而且调节范围广；（4）结构简单，易于维护；。易于配置自控执行机构；（5）与相同温度、压力等级的闸阀、截止阀比较，蝶阀价格低廉。浆液系统中使用的是对夹式衬胶蝶阀，公称通径整体对夹式结构采用穿过螺栓的装配型式，以便具有最大抗管线应力的性能。本期工程阀门公称通径范围为DN50～600，冲洗水阀、放空管道、滤液回塔管道均采用对夹式衬胶蝶阀。蝶阀可电动、气动或手动操作，与操作频繁度和难易程度有关。本期工程循环浆液管道通径DN600，考虑到手动操作困难，采用电动执行机构，循环泵出口冲洗管道标高3m以上，人工难以操作，也选用电动执行机构。石膏浆液排出泵和除雾器冲洗水管道因操作频繁、要求控制灵敏，也选用电动执行机构。其他小浆液管道、冲洗水、放空管路均选用手动执行机构，在满足稳定运行要求下尽量实现经济节省性。近年来阀门材质也发生了一些变化，对于浆液管道一般阀体采用球墨铸铁，阀座EPDM（乙丙烯橡胶），阀板、阀杆在不同介质条件下选材上也有所不同：介质为[Cl-]50000～180000mg/L的石灰石浆液和石膏浆液时可选用具有强耐腐蚀性能的Ni基合金；3000mg/L< [Cl-]<50000mg/L的浆液回收水时可选用超级奥氏体不锈钢114529、254SMO；[Cl-]<30000mg/L的石灰石、石膏浆液或回收水，可使用双相不锈钢2507、2205。以前通常认为系统中[Cl-]较高，经过优化后通常可以控制FGD系统中[Cl-] [20000mg/L，而较多使用了双相不锈钢。本期工程设计条件下稳定运行FGD系统中[Cl-][20000mg/L，故阀板阀杆材质选用双相不锈钢2507。

3.2 调节阀一般FGD工程石灰石浆液进塔管路和旋流器回流管道设置调节阀。由于电动调节阀费用较高，本期工程仅石灰石浆液进塔管道处选用了电动V型陶瓷调节球阀，阀前端设置孔板，由孔板两端取压差信号引入调节阀执行机构。旋流器溢流回流管道选用蝶阀加节流孔板实现调控。电动V型陶瓷调节球阀由电动执行机构与V型球阀二部分组成，阀芯选用优质陶瓷。V型开口球体与阀座之间具有剪切作用，当介质中含有纤维或固体颗粒时，V形球体不会卡死，仍保证良好的密封性。阀芯采用优质陶瓷，有较高的抗磨蚀性能，阀座保护环可防止流体直接冲刷阀座，延长阀座寿命。在实际调试过程中发现，由于石灰石浆液回流管道上节流孔板过大，调节阀在调试过程中存在死区，调节阀开度和流量也不能很好地形成曲线，增加了调试工作量。若为石灰石浆液进料泵加装变频电机能很好地解决该问题，既能实现连续调整进塔浆液流量，还能大大节省费用。

3.3 仪控一次阀本期工程仪控一次阀主要使用了手动隔膜阀、截止阀和球阀。吸收塔液位压力变送器均采用DN50，PN1.6手动隔膜阀；石膏排出泵、循环泵、事故浆液泵、石灰石浆液泵、集水坑泵出口设就地压力表，一次阀也采用DN50，PN1.6手动隔膜阀；烟气压力变送器、就地压力表、除雾器冲洗水压力表均采用DN10截止阀；石膏排出浆液pH计一次阀采用DN50，PN1.6球阀。隔膜阀是通过单行衬板的叠合来关断流体的。这种类型的阀门有双膜夹叠阀、屋脊式隔膜阀和中心节流阀。在FGD系统中，隔膜阀多用于清洁水、