烟气脱硫（FGD）系统中阀门选型

烟气脱硫( Flue Gas Desulfurization, FGD) 是燃煤电厂减少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，我国大部分电厂烟气脱硫也采用此工艺。

1、介质性质对阀门的要求

      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1500 kg/m3        

②pH = 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. 5 m / 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;

⑤Cl- 浓度高: 脱硫工程公司一般按20000mg/L设计,实际塔内最高达180000 mg/L左右,废水中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。综合考虑FGD系统运行的可靠性和经济性,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。

2 、蝶阀的选择

     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。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。循环浆液管道通径DN600,考虑到手动操作困难,采用气动执行机构,循环泵出口冲洗管道标高3 m以上,人工难以操作,也选用气动执行机构。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,也选用气动执行机构。其他小浆液管道、冲洗水、放空管路均选用手动执行机构。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- ]50 000～180 000 mg/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; 3 000 mg/L ＜ [Cl- ] ＜ 50 000 mg/L的浆液回收水时可选用超级奥氏体不锈钢1.4529、254SMO; [Cl- ] ＜30 000 mg/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- ] ≤20 000 mg/L,而较多使用了双相不锈钢。

3、调节阀的选择

     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。石灰石浆液进塔管道处选用了气动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。气动V型陶瓷调节球阀由气动执行机构与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。

4 、仪表控制阀门选择

     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DN 50, 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DN 50, PN1. 6球阀