淺談電廠煙氣脫硫漿液管道設(shè)計

【摘 要】針對濕法煙氣脫硫漿液管道的介質(zhì)特點，在設(shè)計漿液管道時既要滿足普通低壓流體管道設(shè)計的規(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)計要求、管徑計算及設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析。

【關(guān)鍵詞】煙氣脫硫；管道設(shè)計；易錯點

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、適應煤種廣、脫硫劑價格便宜且易采購、技術(shù)成熟及運行穩(wěn)定等特點，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。特別是在管道啟動、運行、停止等狀態(tài)時，如果設(shè)計得不合理，就會造成沉積甚至堵塞。

一、煙氣脫硫漿液管道設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）漿液管道流程設(shè)計時的一般要求：應充分注意采用先進技術(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，并應考慮維修要求和一定的操作靈活性；管道進出裝置處應設(shè)置切斷閥；裝置因事故或定期停工要進行大修時，應有將裝置內(nèi)物料全部排出至事故漿罐的措施。

（2）漿液管道布置設(shè)計時的一般要求：應符合工藝設(shè)計要求；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)置導淋點，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，后布置細小的、次要的、輕的管道；管道布置應整齊有序，橫平豎直，成組成排，便于支撐；縱向與橫向的標高應錯開，一般在改變方向的同時改變標高；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、機泵、儀表和閥門的操作及維修；滿足流量計、密度計及PH計等對管道的特殊要求；變徑管件應緊靠需要變徑的位置，以節(jié)約管材；管道應妥善支撐；人通行處管底標高不宜小于2.2m，車通行處管底標高不宜小于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；穿樓板時予留孔應設(shè)擋水沿，孔徑應滿足法蘭進出；無壓流管道孔板應布置在立管上，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；管道一般應設(shè)坡度（坡度要求后面會詳細展開說明）；漿液管道應遠離電氣設(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，泵吸入段應盡量短而直，泵入口的大小頭應盡量靠近漿液泵。

2、管徑計算

管道的設(shè)計應滿足工藝對管道的要求，其流通能力應按正常生產(chǎn)條件下介質(zhì)的最大流量考慮，其最大壓力降應不超過工藝允許值，其流速應位于根據(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)計中，介質(zhì)流速一般是0.6～4.0m/s，蒸汽流速最高可達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。因為是低壓流體，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)計易錯點

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，總結(jié)以下在漿液管道設(shè)計中出現(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、密度計是一個比較“嬌貴”的元件，要單獨設(shè)置一路沖洗水，新手往往會遺漏；另外，漿液密度計宜布置在垂直管道上，以防堵；

4、吸收塔噴淋管進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、真空皮帶脫水機汽液分離器的疏水管進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（即最高管道內(nèi)底部）必須與吸收塔高-高液位持平。另外，溢流管的高點還應設(shè)置排空管以防止倒虹吸現(xiàn)象。

15、所有的漿液管道、漿液泵在停運或切換后，應執(zhí)行如下操作：先打開排空閥，然后再打開沖洗閥門進行沖洗。為保證沖洗效果，排空閥應盡量靠近箱體，離沖洗閥門盡量遠。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（在寒冷地區(qū)漿液管道還要設(shè)置保溫或伴熱措施，在此不作詳細討論），在管道選材及布置設(shè)計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)的正常運行。

參考文獻：

[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)計技術(shù)規(guī)程》DL/T5196