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电厂烟气脱硫浆液管道设计总结

[摘要]石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在国内外已经非常成熟，同时国内也涌现了很多脱硫总包公司及专业脱硫设计公司。浆液（石灰石浆液和石膏浆液）管道设计工作量在湿法烟气脱硫工艺设计中至少占60%的比例，重要性不言而喻。浆液管道与火电厂一般汽水管道的设计有很大的区别。浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点，在管道选材及布置设计时既要满足一般流体管道设计的各种规范及通用要求，同时更要考虑到浆液管道在流程设计、布置设计、选材、流速计算、坡度设计、阀门及管件选型、支吊架选型等方面的特殊性。[关键词]浆液管道；介质特点；设计；技巧1前言目前国内使用十分成熟的石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、适应煤种广、脱硫剂价格便宜且采购方便、技术成熟可靠及装置运行稳定等特点，该湿法工艺适用于不同类型、不同规格的火电厂锅炉及其它燃煤锅炉，也是目前国内外应用最广泛的脱硫工艺（占所有脱硫工艺的80%左右）。湿法工艺涉及到的管道主要分为以下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道。其中的浆液管道是以往电力工程设计中所没有的，它是水和固体颗粒物两种介质流的管道，它具有普通流体管道几乎所有特性，同时又具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等普通流体管道所没有的特点，特别是在管道启动、运行、停止等状态时，如果设计得不合理，就会造成沉积甚至堵塞。正是由于后面的几个特征决定了浆液管道在设计时与普通流体管道的巨大区别。2浆液管道介质特点湿法烟气脱硫浆液管道，具有普通流体管道几乎所有特性，同时由于浆液管道内介质为石灰石粉或石膏粉等细小颗粒同水的混合物，并夹杂着部分氯离子（20000ppm以内）和重金属离子，使得浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点。2.1磨损性浆液的磨损性是指浆液中固体颗粒（特别是硅酸盐类）对被磨损材料的撞击及破坏。湿法烟气脱硫浆液介质主要由石灰石（CaCO3）颗粒（含有少量SiO2）、石膏（CaSO4•2H2O）颗粒和水组成，表3-1为北高峰电力工程设计公司设计的某电厂2×300MW机组烟气脱硫工程中部分浆液的成分：从表2-1可以看出，浆液的含固量一般为4.0%~50%。石灰石浆液颗粒直径取决于石灰石粉的目数，按照低标准250目的要求衡量，则石灰石浆液颗粒的直径一般小于60μm，而石膏颗粒粒径也大多小于100μm。在较高的流速(3m/s以上)时，这些颗粒会对管道内壁产生严重的磨损或冲蚀。2.2腐蚀性因浆液具有弱酸性，并且还夹杂着部分氯离子和氟离子，这些物质会与碳钢管壁发生化学反应而使钢管腐蚀，直至烂穿，影响脱硫装置的使用寿命。主要反应式为：
4Fe＋SO42-＋4H2O=FeS＋3Fe(OH)2＋2OH-
另外，Cl-比氧更容易吸附在金属表面，并把氧排挤掉，从而使金属的钝化状态遭到局部破坏而发生孔蚀，某些不锈钢材料也难以避免。浆液对金属管的腐蚀形式有：点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电化腐蚀等等。防止腐蚀的最佳方法是阻止浆液与金属面接触，如衬胶（目前应用较广泛的为丁基橡胶）或衬塑。2.3易堵塞性湿法烟气脱硫浆液管道为两相流。两相流的特点是流速一定要控制在合适的范围之内。流速高了易产生磨损并大大增加管道阻力，而流速低了则会产生沉积，缩小管道的流通面，直至堵塞整根管道。浆液管道的易堵塞还表现在沉积物长期不清理会导致硬化结块，最终整根管道报废。对于含有弱碱性（含Ca2-）的管道还有容易结垢的特点，不管流速如何，长期运行均会导致管道结垢堵塞。这也是湿法烟气脱硫吸收塔浆液PH保持5~6（弱酸性）的重要因素之一。3浆液管道的设计针对湿法烟气脱硫浆液管道的介质特点，在设计浆液管道时既要满足普通低压流体管道设计的规定及要求，同时又要考虑到浆液管道的特殊性。下面从浆液管道设计时的一般要求、管道选材、管径计算、坡度要求、管廊布置、阀门选型及布置、支吊架布置等几个方面介绍：3.1一般要求浆液管道流程设计时的一般要求：应充分注意采用先进技术，合理利用装置内的能量，妥善地处理废气和废液（由于脱硫废水中可溶性盐类和氯离子含量非常高，对再利用用户的系统材质和产品会造成不良影响，所以脱硫废水最好用作锅炉捞渣、冲灰、冲渣的补充水或煤场洒水等）；必须满足正常生产、开停工、安全和事故处理的要求，并应考虑维修要求和一定的操作灵活性；管道进出装置处应设置切断阀；装置因事故或定期停工要进行大修时，应有将装置内物料全部排出至事故浆罐的措施。浆液管道布置设计时的一般要求：应符合工艺设计要求；尽量布置成“步步高”或“步步低”，以避免液袋或“盲肠”，否则需要设置导淋点，或至少通过人工清除；先难后易，如先布置重要的、大管径的、浆液的管道，后布置细小的、次要的、轻的管道；管道布置应整齐有序，横平竖直，成组成排，便于支撑；纵向与横向的标高应错开，一般在改变方向的同时改变标高；管道最