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[阀门技术] 脱硫系统阀门如何选型

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发表于 2016-11-29 08:41:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization,FGD)是当今燃煤电厂控制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。虽然关于化工设备阀门设计、选型的参考资料很多,但是针对石灰石石膏湿法脱硫系统阀门选型的资料却不多,结合2x130t/h环保热电锅炉烟气脱硫系统案例,对小型锅炉FGD系统中阀门设置和选型方法进行了总结。

脱硫系统阀门介绍
    阀门是用于管道系统中处理流体的控制装置,选择阀门之前必须先了解各种阀门的功能。FGD系统应用的主要阀门是截断阀、调节阀、止回阀、减压阀和安全阀。浆液系统中使用较多的是前两种。其中截断阀用以控制管路中介质的通过或截断,将管路系统隔离开来。调节阀用来调节管路中的介质流量和压力,使工艺参数稳定在所希望的范围内,在磨损严重的浆液管路系统中应尽量避免节流,可以采用调速泵和开关阀运行,或其他的运行方式,而不用调节阀,避免阀门磨损。

    介质性质与阀门选型要求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1500kg/m3;
(2)pH=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2.5m/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;
(5)Cl-浓度高:脱硫工程公司一般按20000mg/L设计,实际塔内最高达180000mg/L左右,废水中约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。

阀门选型实例及性能介绍
    综合考虑FGD系统运行的可靠性和经济性,本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。下面对各个阀门的设置和该阀门的特征进行描述。

    根据工艺情况考虑阀门的状态,是用气动,电动还是手动。阀门故障位置是什么状态等。

    根据环境考虑是要用防爆还是非防爆,且防爆等级问题。根据安装位置,还要考虑阀门的防护等级,脱硫工艺的阀门类型大致有以下几种:

蝶阀、球阀、针型阀、隔膜阀、截止阀、自力式调节阀、止回阀、疏水阀、安全阀等。

蝶阀:按照类型可分为:中线(低压脱硫中常规产品)、单偏心、双偏心(中压用做开关、调节用)、三偏心(高压用做开关、调节用)脱硫中常用的为中线蝶阀,且在脱硫工艺中应用最多的阀门。脱硫工艺的介质分为:工艺水、浆液、废水、循环水、自来水、压缩空气等。

阀体材质一般分为以下几种:铸铁、球铁、碳钢等。从成本考虑一般使用铸铁及球铁较多,如果是北方天气比较恶劣可以考虑碳钢阀体。蝶阀的阀座一般是衬胶,现在应用普遍是EPDM,即三元乙丙胶。阀板一般是根据介质来考虑:脱硫中一般是按介质中所含的Cl离子浓度来考虑阀板材质。阀板材质一般分为:球铁镀铬、球铁衬尼龙、衬氟橡胶、304、316、316L、2205、2507、1.4462、1.4529、C276等。

    工艺水、循环水,阀板材质一般用球铁镀铬、304即可。空气或是氧化空气用球铁镀铬、304。但用于氧化空气阀座要注意介质温度,一般阀座用耐热EPDM。浆液及废水等含CL离子浓度高介质一般用2205、2507、1.4462、1.4529、C276。Cl离子浓度越高,阀板材质也要相应提高。

蝶阀连接方式可分为:对夹、单夹、法兰等。

小口径蝶阀一般采用对夹或单夹方式连接较多,通径一般DN25-DN450。通径在DN500以上一般建议采用法兰连接。蝶阀最小为DN25,阀体为铝合金材质,可代替隔膜阀用于取样部位。液位计的位置一般选用单夹连接方式。

关于手动蝶阀:DN200及以上要选用蜗轮蝶阀,低扭矩蝶阀,DN300以内也可以使用手柄方式。

根据行业规定DN250及以上对夹式蝶阀一般采用蝶阀专用法兰连接。最好由蝶阀门厂家配套供应。

隔膜阀:按照结构形式分为:堰式隔膜阀(A-TXXXX)和直通式隔膜阀(KB-TXXXX),全通式隔膜阀(K-TXXXX)。连接方式为法兰式。

常规阀体一般是铸铁衬胶,不衬胶阀体现在应用较少。

堰式隔膜阀:主要用于工艺水,废水、酸、碱等介质;直通式隔膜阀:

主要用于浆液介质(浆液介质里面含有固体颗粒性物质,不易堵塞)。直通隔膜阀常规最大做到DN80。在有可能的情况下,当直通隔膜阀大于DN80时,可以适当的偏离为蝶阀。
止回阀:单瓣衬胶旋启式H44J-10(介质为腐蚀性类,如浆液),对夹式阀腔全衬胶蝶型止回阀SH77J-10/16(介质为工艺水及空气类),H71/4W-10/16/25/40(高温型介质,如高温氧化空气)其中旋启式止回阀为DN250及以上时,交货期长,容易故障。(当介质为浆液,口径为DN250及以上时,该选用什么?)可以选用阀体及内件为双相钢材质。SH77J-10/16,现生产涂尼龙材质,可用于海水等介质,但不能用于浆液。

手动截止阀:一般在仪用空气系统、工艺水总管、事故喷淋管道等,在仪用系统选用是针型阀,材质为304不锈钢。其它的阀门根据管道材质来定。铸铁、铸钢和铜合金都可用于泵的冷却水系统。当手动截止阀的口径≥DN200,采用偏离要看应用场合及工况来定,有些可以偏离,有些不能偏离。

手动球阀:每个环保公司选用球阀不尽相同,一般都是口径较小的情况下,介质为工艺水或者压缩空气的时候,选用球阀。在没有要求的情况下:DN50及以上的选用法兰的连接方式(Q41F-16),DN50以下选用螺纹的连接方式(Q11F-16)

自力式压力调节阀:阀门选型需要客户提供如下参数:介质、温度、阀前/后压力、流量,然后根据这些参数进行选型,算出阀门口径及内径,明确是阀前/后稳压(控制阀前/后:ZZYP-K/B),一般情况下,都可以缩径。

自力式阀一般为快开形式。

疏水阀:要考虑实际使用压力,疏水量,介质温度。压力:水阀压力等级选择应等于或略高于工况的压力。

温度:注意介质的最高温度,因温度不同,阀体及阀内件的材质都可以不同。

疏水量:是选择疏水阀的非常重要参数,凝结水排量是选择疏水阀的一个非常重要参数。

“安全系数”要有,又没必要无限放大,不同类型疏水阀“安全系数”不同

安全阀:要明确设定起跳压力,即安全压力,这样才能保证安全。阀门应该重视安全性。

执行机构:气动、电动、液动及电液动等,现在应用最多的是气动与电动执行机构。
1、气动执行机构:齿轮齿条式和活塞式,通过气源来控制阀门开关与调节。

二者都可分为单作用和双作用

附件:调节型:定位器空气过滤减压阀手轮和电磁阀

开关型:行程开关电磁阀空气过滤减压阀手轮

2、电动执行机构:电压扭矩/推力行程开关型/调节型

分体式/整体式/智能式等脱硝:

脱销选用的阀门除了以上脱硫的阀门之外,脱销最关键的就是禁铜,还有防爆。一般截止阀的密封面选用巴氏合金。调节阀一般都会要反馈和防爆。

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