煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization，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應(yīng)用最多和的工藝。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)。
脫硫系統(tǒng)閥門介紹
閥門是用于管道系統(tǒng)中處理流體的控制裝置，選擇閥門之前必須先了解各種閥門的功能。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。
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)行中可達(dá)3.5m/s，有顆粒射流現(xiàn)象，循環(huán)水、工藝水可達(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)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。
總體而言，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、維護(hù)費(fèi)用少外，還要求防腐蝕、耐磨損，采用優(yōu)質(zhì)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。
閥門選型實(shí)例及性能介紹
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、調(diào)節(jié)閥、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)行描述。
根據(jù)工藝情況考慮閥門的狀態(tài)，是用氣動(dòng)，電動(dòng)還是手動(dòng)。閥門故障位置是什么狀態(tài)等。
根據(jù)環(huán)境考慮是要用防爆還是非防爆，且防爆等級(jí)問題。根據(jù)安裝位置，還要考慮閥門的防護(hù)等級(jí)，脫硫工藝的閥門類型大致有以下幾種：
蝶閥、球閥、針型閥、隔膜閥、截止閥、自力式調(diào)節(jié)閥、止回閥、疏水閥、安全閥等。
蝶閥：按照類型可分為：中線(低壓脫硫中常規(guī)產(chǎn)品)、單偏心、雙偏心(中壓用做開關(guān)、調(diào)節(jié)用)、三偏心(高壓用做開關(guān)、調(diào)節(jié)用)脫硫中常用的為中線蝶閥，且在脫硫工藝中應(yīng)用最多的閥門。脫硫工藝的介質(zhì)分為：工藝水、漿液、廢水、循環(huán)水、自來水、壓縮空氣等。
閥體材質(zhì)一般分為以下幾種：鑄鐵、球鐵、碳鋼等。從成本考慮一般使用鑄鐵及球鐵較多，如果是北方天氣比較惡劣可以考慮碳鋼閥體。蝶閥的閥座一般是襯膠，現(xiàn)在應(yīng)用普遍是EPDM，即三元乙丙膠。閥板一般是根據(jù)介質(zhì)來考慮：脫硫中一般是按介質(zhì)中所含的Cl離子濃度來考慮閥板材質(zhì)。閥板材質(zhì)一般分為：球鐵鍍鉻、球鐵烤漆、球鐵襯尼龍、襯氟橡膠、304、304L、316、316L、2205、2507、1.4529、1.4462、C276、C954、C958等。
工藝水、循環(huán)水，閥板材質(zhì)一般用球鐵鍍鉻、304即可。空氣或是氧化空氣用球鐵鍍鉻、304。但用于氧化空氣閥座要注意介質(zhì)溫度，一般閥座用耐熱EPDM。漿液及廢水等含CL離子濃度高介質(zhì)一般用2205、2507、1.4462、1.4529、C276。CL離子濃度越高，閥板材質(zhì)也要相應(yīng)提高。
蝶閥連接方式可分為：對(duì)夾、法蘭等。
小口徑蝶閥一般采用對(duì)夾方式連接較多，通徑一般DN25-DN450。通徑在DN500以上一般建議采用法蘭連接。蝶閥最小為DN25，閥體為鋁合金材質(zhì)，可代替隔膜閥用于取樣部位。液位計(jì)的位置一般選用單夾連接方式。
關(guān)于手動(dòng)蝶閥：DN200及以上要選用蝸輪蝶閥，低扭矩蝶閥，DN300以內(nèi)也可以使用手柄方式。
根據(jù)行業(yè)規(guī)定DN250及以上對(duì)夾式蝶閥一般采用蝶閥專用法蘭連接。由蝶閥門廠家配套供應(yīng)。
隔膜閥：按照結(jié)構(gòu)形式分為：堰式隔膜閥(A-TXXXX)和直通式隔膜閥(KB-TXXXX)，全通式隔膜閥(K-TXXXX)。連接方式為法蘭式。
常規(guī)閥體一般是鑄鐵襯膠，不襯膠閥體現(xiàn)在應(yīng)用較少。
堰式隔膜閥：
主要用于工藝水，廢水、酸、堿等介質(zhì);
直通式隔膜閥：
主要用于漿液介質(zhì)(漿液介質(zhì)里面含有固體顆粒性物質(zhì)，不易堵塞)。直通隔膜閥常規(guī)做到DN80。在有可能的情況下，當(dāng)直通隔膜閥大于DN80時(shí)，可以適當(dāng)?shù)钠x為蝶閥。
止回閥：單瓣襯膠旋啟式H44J-10(介質(zhì)為腐蝕性類，如漿液)，對(duì)夾式閥腔全襯膠蝶型止回閥SH77J-10/16(介質(zhì)為工藝水及空氣類)，H71/4W-10/16/25/40(高溫型介質(zhì)，如高溫氧化空氣)其中旋啟式止回閥為DN250及以上時(shí)，交貨期長，容易故障。(當(dāng)介質(zhì)為漿液，口徑為DN250及以上時(shí)，該選用什么?)可以選用閥體及內(nèi)件為雙相鋼材質(zhì)。SH77J-10/16，現(xiàn)生產(chǎn)涂尼龍材質(zhì)，可用于海水等介質(zhì)，但不能用于漿液。
手動(dòng)截止閥：一般在儀用空氣系統(tǒng)、工藝水總管、事故噴淋管道等，在儀用系統(tǒng)選用是針型閥，材質(zhì)為304不銹鋼。其它的閥門根據(jù)管道材質(zhì)來定。鑄鐵、鑄鋼和銅合金都可用于泵的冷卻水系統(tǒng)。當(dāng)手動(dòng)截止閥的口徑≥DN200，采用偏離要看應(yīng)用場合及工況來定，有些可以偏離，有些不能偏離。
手動(dòng)球閥：每個(gè)環(huán)保公司選用球閥不盡相同，一般都是口徑較小的情況下，介質(zhì)為工藝水或者壓縮空氣的時(shí)候，選用球閥。在沒有要求的情況下：DN50及以上的選用法蘭的連接方式(Q41F-16)，DN50以下選用螺紋的連接方式(Q11F-16)
自力式壓力調(diào)節(jié)閥：閥門選型需要客戶提供如下參數(shù)：介質(zhì)、溫度、閥前/后壓力、流量，然后根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行選型，算出閥門口徑及內(nèi)徑，明確是閥前/后穩(wěn)壓(控制閥前/后：ZZYP-K/B)，一般情況下，都可以縮徑。
自力式閥一般為快開形式。
疏水閥：要考慮實(shí)際使用壓力，疏水量，介質(zhì)溫度。壓力：水閥壓力等級(jí)選擇應(yīng)等于或略高于工況的壓力。
溫度：注意介質(zhì)的溫度，因溫度不同，閥體及閥內(nèi)件的材質(zhì)都可以不同。
疏水量：是選擇疏水閥的非常重要參數(shù)，凝結(jié)水排量是選擇疏水閥的一個(gè)非常重要參數(shù)。
“安全系數(shù)"要有，又沒必要無限放大，不同類型疏水閥“安全系數(shù)"不同
安全閥：要明確設(shè)定起跳壓力，即安全壓力，這樣才能保證安全。閥門應(yīng)該重視安全性。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)及電液動(dòng)等，現(xiàn)在應(yīng)用最多的是氣動(dòng)與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
1、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：齒輪齒條式和活塞式，通過氣源來控制閥門開關(guān)與調(diào)節(jié)。
二者都可分為單作用和雙作用
附件：調(diào)節(jié)型：定位器空氣過濾減壓閥手輪和電磁閥
開關(guān)型：行程開關(guān)電磁閥空氣過濾減壓閥手輪
2、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電壓扭矩/推力行程開關(guān)型/調(diào)節(jié)型
分體式/整體式/智能式等脫硝：
脫銷選用的閥門除了以上脫硫的閥門之外，脫銷最關(guān)鍵的就是禁銅，還有防爆。一般截止閥的密封面選用巴氏合金。調(diào)節(jié)閥一般都會(huì)要反饋和防爆。
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