1、前言

目前國內使用十分成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫具有脫硫效率高、適應煤種廣、脫硫劑價(jià)格便宜且采購方便、技術(shù)成熟可靠及裝置運行穩定等特點(diǎn)，該濕法工藝適用于不同類(lèi)型、不同規格的火電廠(chǎng)鍋爐及其它燃煤鍋爐，也是目前國內外應用廣泛的脫硫工藝(占所有脫硫工藝的80%左右)。濕法工藝涉及到的管道主要分為以下幾類(lèi)：煙道、漿液管道、汽水管道、空氣管道。其中的漿液管道是以往電力工程設計中所沒(méi)有的，它是水和固體顆粒物兩種介質(zhì)流的管道，它具有普通流體管道幾乎所有特性，同時(shí)又具有易磨損、易腐蝕及易堵塞等普通流體管道所沒(méi)有的特點(diǎn)，特別是在管道啟動(dòng)、運行、停止等狀態(tài)時(shí)，如果設計得不合理，就會(huì )造成沉積甚至堵塞。正是由于后面的幾個(gè)特征決定了漿液管道在設計時(shí)與普通流體管道的巨大區別。

2、漿液管道介質(zhì)特點(diǎn)

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(shí)由于漿液管道內介質(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(zhù)部分氯離子(20000ppm以?xún)?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)。

2.1 磨損性

漿液的磨損性是指漿液中固體顆粒(特別是硅酸鹽類(lèi))對被磨損材料的撞擊及破壞。濕法煙氣脫硫漿液介質(zhì)主要由石灰石(CaCO3)顆粒(含有少量SiO2)、石膏(CaSO4•2H2O)顆粒和水組成，漿液的含固量一般為4.0%~50%。石灰石漿液顆粒直徑取決于石灰石粉的目數，按照低標準250目的要求衡量，則石灰石漿液顆粒的直徑一般小于60μm，而石膏顆粒粒徑也大多小于100μm。在較高的流速(3m/s以上)時(shí)，這些顆粒會(huì )對管道內壁產(chǎn)生嚴重的磨損或沖蝕。

2.2 腐蝕性

因漿液具有弱酸性，并且還夾雜著(zhù)部分氯離子和氟離子，這些物質(zhì)會(huì )與碳鋼管壁發(fā)生化學(xué)反應而使鋼管腐蝕，直至爛穿，影響脫硫裝置的使用壽命。主要反應式為：4Fe+SO42-+4H2O=FeS+3Fe(OH)2+2OH-

另外，Cl-比氧更容易吸附在金屬表面，并把氧排擠掉，從而使金屬的鈍化狀態(tài)遭到局部破壞而發(fā)生孔蝕，某些不銹鋼材料也難以避免。漿液對金屬管的腐蝕形式有：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕、電化腐蝕等等。石灰漿調節閥選型防止腐蝕的方法是阻止漿液與金屬面接觸，如襯膠(目前應用較廣泛的為丁基橡膠)或襯塑。

2.3 易堵塞性

濕法煙氣脫硫漿液管道為兩相流。兩相流的特點(diǎn)是流速要控制在合適的范圍之內。流速高了易產(chǎn)生磨損并大大增加管道阻力，而流速低了則會(huì )產(chǎn)生沉積，縮小管道的流通面，直至堵塞整根管道。漿液管道的易堵塞還表現在沉積物長(cháng)期不清理會(huì )導致硬化結塊，整根管道報廢。

對于含有弱堿性(含Ca2-)的管道還有容易結垢的特點(diǎn)，不管流速如何，長(cháng)期運行均會(huì )導致管道結垢堵塞。這也是濕法煙氣脫硫吸收塔漿液PH保持5~6(弱酸性)的重要因素之一。

3、漿液管道的設計

針對濕法煙氣脫硫漿液管道的介質(zhì)特點(diǎn)，在設計漿液管道時(shí)既要滿(mǎn)足普通低壓流體管道設計的規定及要求，同時(shí)又要考慮到漿液管道的特殊性。下面從漿液管道設計時(shí)的一般要求、管道選材、管徑計算、坡度要求、管廊布置、閥門(mén)選型及布置、支吊架布置等幾個(gè)方面介紹：

3.1 一般要求

漿液管道流程設計時(shí)的一般要求：應充分注意采用技術(shù)，合理利用裝置內的能量，妥善地處理廢氣和廢液(由于脫硫廢水中可溶性鹽類(lèi)和氯離子含量非常高，對再利用用戶(hù)的系統材質(zhì)和產(chǎn)品會(huì )造成不良影響，所以脫硫廢水用作鍋爐撈渣、沖灰、沖渣的補充水或煤場(chǎng)灑水等);必須滿(mǎn)足正常生產(chǎn)、開(kāi)停工、安全和事故處理的要求，并應考慮維修要求和操作靈活性;管道進(jìn)出裝置處應設置切斷閥;裝置因事故或定期停工要進(jìn)行大修時(shí)，應有將裝置內物料全部排出至事故漿罐的措施。

漿液管道布置設計時(shí)的一般要求：應符合工藝設計要求;盡量布置成“步步高”或“步步低”，以避免液袋或“盲腸”，否則需要設置導淋點(diǎn)，或至少通過(guò)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(kāi)，一般在改變方向的同時(shí)改變標高;管道架空或地上敷設，漿液管一般不允許地溝敷設或直埋;不妨礙設備、機泵、儀表和閥門(mén)的操作及維修;滿(mǎn)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(chē)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(wú)法蘭管道為50mm)，或保溫層之間的凈距不宜小于50mm;穿樓板時(shí)予留孔應設擋水沿，孔徑應滿(mǎn)足法蘭進(jìn)出;無(wú)壓流管道孔板應布置在立管上，以利于排凈;法蘭的位置設置要滿(mǎn)足安裝螺栓的操作空間;管道一般應設坡度(坡度要求后面會(huì )詳細展開(kāi)說(shuō)明);漿液管道應遠離電氣設備及電纜橋架，無(wú)法避免的則管道盡量在下面走，以防止滴液腐蝕電氣設備;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。

3.2 管道選材

目前，國內漿液管道一般采用的材料有：襯膠碳鋼管(RL)、襯塑碳鋼管(PL)、玻璃鋼管(FRP)、聚丙烯(PPR、PPH)管、不銹鋼(304、316)管等。 襯膠碳鋼管(RL)以普通碳鋼管(Q235-A)或鋼管(20#)作為鋼架材料，以橡膠(一般是丁基橡膠)作為襯里層，將金屬特性和橡膠特性合二為一。襯膠碳鋼管具有耐磨、抗滲防腐、耐熱(120℃)等性能，管與管之間采用法蘭連接。碳鋼襯膠管是目前應用廣泛的煙氣脫硫漿液管道。碳鋼襯膠，不僅要對所有管道內壁進(jìn)行襯膠，還要對所有可能接觸漿液的部件如法蘭面(襯膠要覆蓋法蘭面而無(wú)需墊片)、管內件、閥門(mén)、漿液泵等進(jìn)行襯膠。否則，只要有一處被腐蝕，爛點(diǎn)就會(huì )蔓延，直至影響整個(gè)部件。

襯塑鋼管(PL)是普通碳鋼管或鋼管內襯塑料而成的管材。襯塑鋼管(PL)分鋼襯聚丙烯(PP)、鋼襯聚乙烯(PE)、鋼襯聚氯乙烯(PVC)、鋼襯聚四氟乙烯(PTFE)等幾種，管與管之間也采用法蘭連接。由于價(jià)格比襯膠鋼管貴，在煙氣脫硫工程中襯塑鋼管(PL)一般只用在細小口徑的漿液管中。

玻璃鋼管(FRP)是一種由基體材料和增強材料兩個(gè)基本組分并添加各種輔助劑而制成的復合材料。常用的基體為各種樹(shù)脂，常用的增強材料主要有碳纖維、玻璃纖維、有機纖維等。玻璃鋼管(FRP)具有耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性、重量輕等特點(diǎn)。玻璃鋼管道的接頭方式有多種，主要包括：承插膠接、平端對接、法蘭連接等，公稱(chēng)壓力從常壓至4.0MPa不等，溫度范圍為-40～l00℃。缺點(diǎn)是相比金屬管強度低、剛性差，長(cháng)期受紫外線(xiàn)照射易老化，在濕法煙氣脫硫工程少部分會(huì )采用，如噴淋管、氧化空氣管等。

聚丙烯(PPR、PPH)管是采用無(wú)規共聚聚丙烯經(jīng)擠出而成的管材(注塑成為管件)，是歐洲90年代初開(kāi)發(fā)應用的新型塑料管道產(chǎn)品。PPR(PPH)管除了具有一般塑料管重量輕、耐腐蝕、不易結垢等特性外，還有較好的耐熱性，PPR(PPH)管的高工作溫度可達95℃。PPR(PPH)管材、管件可采用熱熔和電熔連接，安裝方便。PPR(PPH)管的缺點(diǎn)是相比金屬管強度低、剛性差，5℃以下存在低溫脆性，PPR(PPH)管長(cháng)期受紫外線(xiàn)照射易老化降解;另外，PPR(PPH)管的線(xiàn)膨脹系數較大(0.15mm/m℃)，在布置設計時(shí)要有吸收熱膨脹的措施。少數濕法脫硫工程采用PPR(PPH)管作漿液管道，主要還是看中它的價(jià)格便宜、安裝方便。

不銹鋼(304、316)管具有防腐、耐熱、強度高及美觀(guān)等性能，缺點(diǎn)是價(jià)格高，并且碰到氯離子時(shí)也會(huì )生銹。不銹鋼(304、316)管一般用在細小而無(wú)法襯膠的漿液管道中，如DN10~DN40等。

3.3閥門(mén)選型及布置

閥門(mén)的主要功能是接通或截斷流體通路、調節和節流、調節壓力及釋放過(guò)剩壓力和防止倒流等。

蝶閥具有尺寸小、重量輕及開(kāi)閉迅速的特點(diǎn)，并有的調節功能。由于蝶閥閥板的運動(dòng)帶有擦拭性，故大多數蝶閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，用在漿液管道中的蝶閥有襯膠蝶閥和合金鋼蝶閥等。蝶閥的結構長(cháng)度和總體高度較小，開(kāi)啟和關(guān)閉速度快，在完全開(kāi)啟時(shí)，具有較小的流體阻力，比較適用脫硫漿液(低壓流體)系統。按連接型式蝶閥可分為法蘭連接和對夾式連接。另外，蝶閥密封性較差，使用壓力和工作溫度范圍小，有些要求嚴格的場(chǎng)合不推薦使用蝶閥。

隔膜閥(在漿液系統中使用直通型閥門(mén))是閥體內裝有能產(chǎn)生撓性的橡膠或塑料制成的隔膜作為關(guān)閉件，并把閥體內腔與閥蓋內膜隔開(kāi)的一種閥門(mén)。隔膜閥具有密封性好、流阻小及價(jià)格比較低等優(yōu)點(diǎn)，但隔膜閥機械壽命較短。隔膜閥能使用于有腐蝕性的、含硬質(zhì)懸浮物的介質(zhì)，且可以安裝在漿液管道的任何位置。

球閥是近年來(lái)被廣泛采用的閥門(mén)，它具有流體阻力小、結構簡(jiǎn)單、密封可靠、適用范圍廣、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，球閥在全開(kāi)全閉時(shí)，球體和密封圈的密封面與介質(zhì)隔離，高速通過(guò)閥門(mén)的介質(zhì)不會(huì )浸蝕密封面，增加了球閥的使用壽命。球閥可以使用在漿液管道中。在石膏排出去一級旋流器進(jìn)料管道上及石灰石漿液進(jìn)吸收塔管道上還要用到電動(dòng)調節閥，該調節閥必須有防腐功能。

止回閥僅用在水和空氣管道中，止回閥不應使用在漿液系統中。

沖洗和排放的閥門(mén)和漿液環(huán)路的給料/隔離的閥門(mén)應盡可能靠近主管道以避免堵塞;一般情況下，在人難以操作到的地方或經(jīng)常要使用的閥門(mén)采用氣動(dòng)執行機構;所有閥門(mén)的安裝位置均應便于操作、維護和檢修，安裝位置過(guò)高的閥門(mén)應設置操作平臺;閥門(mén)相鄰布置時(shí)，手輪間的凈距不宜小于100mm;對于水平布置的閥門(mén)，執行機構及閥桿不應低于水平管道，閥門(mén)的閥桿不應朝下;立管上閥門(mén)手輪的安裝高度宜為1.2~1.5m;蝶閥在安裝時(shí)，閥瓣要停在關(guān)閉的位置上，并應注意使閥板下部在閥門(mén)在開(kāi)啟時(shí)朝介質(zhì)流動(dòng)方向旋轉。