淺談電廠煙氣脫硫漿液管道設(shè)計(jì)

【摘 要】針對濕法煙氣脫硫漿液管道的介質(zhì)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)漿液管道時既要滿足普通低壓流體管道設(shè)計(jì)的規(guī)定及要求，同時又要考慮到漿液管道的特殊性。本文就煙氣脫硫漿液管道設(shè)計(jì)要求、管徑計(jì)算及設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】煙氣脫硫；管道設(shè)計(jì)；易錯點(diǎn)

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫是目前國內(nèi)使用十分成熟的技術(shù)，它具有脫硫效率高、適應(yīng)煤種廣、脫硫劑價(jià)格便宜且易采購、技術(shù)成熟及運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，該濕法工藝適用于不同類型、不同規(guī)格的火電廠鍋爐及其它燃煤鍋爐，也是目前應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝。濕法煙氣脫硫漿液管道，具有普通流體管道幾乎所有特性，同時由于漿液管道內(nèi)介質(zhì)為石灰石粉或石膏粉等細(xì)小顆粒同水的混合物，并夾雜著部分氯離子（20000ppm以內(nèi)）和重金屬離子，使得漿液管道具有易磨損、易腐蝕及易堵塞等特點(diǎn)。特別是在管道啟動、運(yùn)行、停止等狀態(tài)時，如果設(shè)計(jì)得不合理，就會造成沉積甚至堵塞。

一、煙氣脫硫漿液管道設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)要求

（1）漿液管道流程設(shè)計(jì)時的一般要求：應(yīng)充分注意采用先進(jìn)技術(shù)，合理利用裝置內(nèi)的能量，妥善地處理廢氣和廢液（由于脫硫廢水中可溶性鹽類和氯離子含量非常高，對再利用用戶的系統(tǒng)材質(zhì)和產(chǎn)品會造成不良影響，所以脫硫廢水最好用作鍋爐撈渣、沖灰、沖渣的補(bǔ)充水或煤場灑水等）；必須滿足正常生產(chǎn)、開停工、安全和事故處理的要求，并應(yīng)考慮維修要求和一定的操作靈活性；管道進(jìn)出裝置處應(yīng)設(shè)置切斷閥；裝置因事故或定期停工要進(jìn)行大修時，應(yīng)有將裝置內(nèi)物料全部排出至事故漿罐的措施。

（2）漿液管道布置設(shè)計(jì)時的一般要求：應(yīng)符合工藝設(shè)計(jì)要求；盡量布置成“步步高”或“步步低”，以避免液袋或“盲腸”，否則需要設(shè)置導(dǎo)淋點(diǎn)，或至少通過人工清除；先難后易，如先布置重要的、大管徑的、漿液的管道，后布置細(xì)小的、次要的、輕的管道；管道布置應(yīng)整齊有序，橫平豎直，成組成排，便于支撐；縱向與橫向的標(biāo)高應(yīng)錯開，一般在改變方向的同時改變標(biāo)高；管道最好架空或地上敷設(shè)，漿液管一般不允許地溝敷設(shè)或直埋；不妨礙設(shè)備、機(jī)泵、儀表和閥門的操作及維修；滿足流量計(jì)、密度計(jì)及PH計(jì)等對管道的特殊要求；變徑管件應(yīng)緊靠需要變徑的位置，以節(jié)約管材；管道應(yīng)妥善支撐；人通行處管底標(biāo)高不宜小于2.2m，車通行處管底標(biāo)高不宜小于4.5m；并排布置管道法蘭外緣之間的凈距不宜小于25mm（無法蘭管道為50mm），或保溫層之間的凈距不宜小于50mm；穿樓板時予留孔應(yīng)設(shè)擋水沿，孔徑應(yīng)滿足法蘭進(jìn)出；無壓流管道孔板應(yīng)布置在立管上，以利于排凈；法蘭的位置設(shè)置要滿足安裝螺栓的操作空間；管道一般應(yīng)設(shè)坡度（坡度要求后面會詳細(xì)展開說明）；漿液管道應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電纜橋架，無法避免的則管道盡量在下面走，以防止滴液腐蝕電氣設(shè)備；泵吸入段應(yīng)留有有效的氣蝕余量，一般至少為泵所需氣蝕余量的1.2倍，泵吸入段應(yīng)盡量短而直，泵入口的大小頭應(yīng)盡量靠近漿液泵。

2、管徑計(jì)算

管道的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工藝對管道的要求，其流通能力應(yīng)按正常生產(chǎn)條件下介質(zhì)的最大流量考慮，其最大壓力降應(yīng)不超過工藝允許值，其流速應(yīng)位于根據(jù)介質(zhì)的特性所確定的安全流速范圍內(nèi)。

在以往普通流體管道（碳鋼管）設(shè)計(jì)中，介質(zhì)流速一般是0.6～4.0m/s，蒸汽流速最高可達(dá)90m/s。而漿液兩相流管道的流速有特殊的要求（防磨、防沉積、防振動）：帶壓漿液管道流速宜選擇在1.2-3.0m/s范圍內(nèi)，自流管道流速宜不超過1.2m/s。這樣，初選管徑可由下式求得：

di=18.8（qv/u）0.5

di——管內(nèi)徑，mm；

qv——體積流量，m3/h；

u——漿液流速，m/s。

由計(jì)算所得的di并按照典規(guī)或其它規(guī)范來選定公稱直徑DN。因?yàn)槭堑蛪毫黧w，公稱壓力一般選為PN1.0或PN0.6（僅針對大管徑，如DN≥400mm）。根據(jù)選定的DN再來計(jì)算管道壓力降是否滿足工藝要求，見下式：

ΔP=ΔPm+ΔPj+ΔPh

ΔP——管道總壓降，KPa；

ΔPm——管道摩擦阻力，KPa；

ΔPj——管道局部阻力，KPa；

ΔPh——漿液水平高差阻力降，KPa

其中ΔPm、ΔPj和ΔPh的計(jì)算公式如下：

ΔPm=λLρu2/（2di）

ΔPj=Σξρu2/2000

ΔPh=ρgh/1000

λ——管道摩擦系數(shù)，無量綱；

L——直管長度，m；

ρ——漿液密度，Kg/m3；

Σξ——局部阻力系數(shù)（包括彎頭、三通、閥門、孔板、膨脹節(jié)及設(shè)備進(jìn)出口等）之和，無量綱；

h——漿液水平高差，m；

g——重力加速度，9.8m/s2；

如計(jì)算所得的管道壓力降ΔP太大，超過了工藝系統(tǒng)所能承受的范圍，則必須增大管徑或縮小抬升高度以降低阻力（有些場合，管道漿液落差是作為勢能處理的，則落差越高越有利）。

二、漿液管道設(shè)計(jì)易錯點(diǎn)

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫在國內(nèi)已經(jīng)非常成熟，根據(jù)以往的脫硫工程設(shè)計(jì)，總結(jié)以下在漿液管道設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯誤：

1、旋流器溢流是無壓自流管道，新手往往為了節(jié)約管道材料，在滿足流速的情況下，溢流口加大小頭縮小管徑讓其溢流至吸收塔，造成溢流不暢；

2、旋流器溢流去吸收塔是無壓自流，沒有動力，布管時一定要“步步低”，否則旋流器會溢出；

3、密度計(jì)是一個比較“嬌貴”的元件，要單獨(dú)設(shè)置一路沖洗水，新手往往會遺漏；另外，漿液密度計(jì)宜布置在垂直管道上，以防堵；

4、吸收塔噴淋管進(jìn)口不是吸收塔本身的予留口，而是從予留口中伸出的雙法蘭FRP口（噴淋管自帶），有些新手往往接錯接口；同樣問題的還有除霧器沖洗水接口、氧化空氣管接口等；

5、一般漿液管道公稱壓力選為PN1.0MPa，但是循環(huán)泵進(jìn)口管與大蝶閥相配的法蘭一般為PN0.6MPa，一定要引起注意，否則該大襯膠管作廢，還要影響工期；

6、循環(huán)漿液立管限位支架在吸收塔壁予埋拉桿耳件時要注意相鄰兩循環(huán)漿液立管的拉桿不要打架，最好兩相鄰限位點(diǎn)上下錯位；

7、在布置吸收塔液側(cè)管道時，不要將吸收塔樓梯擋住，否則修改起來很麻煩；

8、小漿液泵出口大小頭最好用不銹鋼或加大一級尺寸，否則大小頭小口去掉襯膠厚度后尺寸很小，造成漿液流速很大，容易造成磨損；

9、箱罐及管道的排凈口要45°順流斜入地溝，以防止?jié){液沖刷地溝鱗片；

10、真空皮帶機(jī)底盤排水管至少DN200，并設(shè)坡度，以防堵塞；

11、管道穿樓板處一定要予留開孔，開孔大小要滿足管道法蘭進(jìn)出，否則給施工帶來麻煩；

12、真空泵排汽管在墻外排汽口要向上開，并加雨帽，否則將來凝結(jié)水會滴到馬路上或墻上，影響美觀和路人通行；

13、真空皮帶脫水機(jī)汽液分離器的疏水管進(jìn)入濾液水箱的深度必須低于濾液箱的最低液位，否則，真空將被破壞；

14、吸收塔高-高液位位于煙氣入口煙道底部下300mm，溢流管的高點(diǎn)（即最高管道內(nèi)底部）必須與吸收塔高-高液位持平。另外，溢流管的高點(diǎn)還應(yīng)設(shè)置排空管以防止倒虹吸現(xiàn)象。

15、所有的漿液管道、漿液泵在停運(yùn)或切換后，應(yīng)執(zhí)行如下操作：先打開排空閥，然后再打開沖洗閥門進(jìn)行沖洗。為保證沖洗效果，排空閥應(yīng)盡量靠近箱體，離沖洗閥門盡量遠(yuǎn)。避免管段成為死區(qū)無法沖洗到，形成堆積。

結(jié)論

總之，煙氣脫硫漿液管道具有易磨損、易腐蝕及易堵塞等特點(diǎn)（在寒冷地區(qū)漿液管道還要設(shè)置保溫或伴熱措施，在此不作詳細(xì)討論），在管道選材及布置設(shè)計(jì)時既要考慮到普通流體管道的各種規(guī)范及通用要求，又要考慮到漿液管道的特殊性，以合理的布置來保證煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范·石灰石/石灰-石膏法》HJ/T179

[2]《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5196