电厂烟气脱硫浆液管道设计总结资料.doc

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，同步国内也涌现了诸多脱硫总包企业及专业脱硫设计企业浆液（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%比例，重要性不言而喻浆液管道与火电厂一般汽水管道设计有很大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多种规范及通用规定，同步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、支吊架选型等方面特殊性 [关键词] 浆液管道；介质特点；设计；技巧 1 序言    目前国内使用十提成熟石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、适应煤种广、脱硫剂价格廉价且采购以便、技术成熟可靠及装置运行稳定等特点，该湿法工艺合用于不一样类型、不一样规格火电厂锅炉及其他燃煤锅炉，也是目前国内外应用最广泛脱硫工艺（占所有脱硫工艺80%左右）湿法工艺波及到管道重要分为如下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道其中浆液管道是以往电力工程设计中所没有，它是水和固体颗粒物两种介质流管道，它具有一般流体管道几乎所有特性，同步又具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等一般流体管道所没有特点，尤其是在管道启动、运行、停止等状态时，假如设计得不合理，就会导致沉积甚至堵塞。

正是由于背面几种特性决定了浆液管道在设计时与一般流体管道巨大区别2 浆液管道介质特点     湿法烟气脱硫浆液管道，具有一般流体管道几乎所有特性，同步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混合物，并夹杂着部分氯离子（0ppm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     浆液磨损性是指浆液中固体颗粒（尤其是硅酸盐类）对被磨损材料撞击及破坏湿法烟气脱硫浆液介质重要由石灰石（CaCO3）颗粒（具有少许SiO2）、石膏（CaSO4•2H2O）颗粒和水构成，表3-1为北高峰电力工程设计企业设计某电厂2×300MW机组烟气脱硫工程中部分浆液成分：    从表2-1可以看出，浆液含固量一般为4.0%~50%石灰石浆液颗粒直径取决于石灰石粉目数，按照低原则250目规定衡量，则石灰石浆液颗粒直径一般不不小于60μm，而石膏颗粒粒径也大多不不小于100μm在较高流速(3m/s以上)时，这些颗粒会对管道内壁产生严重磨损或冲蚀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，影响脱硫装置使用寿命。

重要反应式为：4Fe＋SO42-＋4H2O = FeS＋3Fe(OH)2＋2OH-    此外，Cl-比氧更轻易吸附在金属表面，并把氧排挤掉，从而使金属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防止浆液对金属管腐蚀形式有：点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电化腐蚀等等    防止腐蚀最佳措施是制止浆液与金属面接触，如衬胶（目前应用较广泛为丁基橡胶）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特点是流速一定要控制在合适范围之内流速高了易产生磨损并大大增长管道阻力，而流速低了则会产生沉积，缩小管道流通面，直至堵塞整根管道浆液管道易堵塞还表目前沉积物长期不清理会导致硬化结块，最终整根管道报废    对于具有弱碱性（含Ca2-）管道尚有轻易结垢特点，不管流速怎样，长期运行均会导致管道结垢堵塞这也是湿法烟气脱硫吸取塔浆液PH保持5~6（弱酸性）重要原因之一3 浆液管道设计    针对湿法烟气脱硫浆液管道介质特点，在设计浆液管道时既要满足一般低压流体管道设计规定及规定，同步又要考虑到浆液管道特殊性下面从浆液管道设计时一般规定、管道选材、管径计算、坡度规定、管廊布置、阀门选型及布置、支吊架布置等几种方面简介：3.1 一般规定    浆液管道流程设计时一般规定：应充足注意采用先进技术，合理运用装置内能量，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，对再运用顾客系统材质和产品会导致不良影响，因此脱硫废水最佳用作锅炉捞渣、冲灰、冲渣补充水或煤场洒水等）；必须满足正常生产、开停工、安全和事故处理规定，并应考虑维修规定和一定操作灵活性；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，应有将装置内物料所有排出至事故浆罐措施。

    浆液管道布置设计时一般规定：应符合工艺设计规定；尽量布置成“步步高”或“步步低”，以防止液袋或“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、大管径、浆液管道，后布置细小、次要、轻管道；管道布置应整洁有序，横平竖直，成构成排，便于支撑；纵向与横向标高应错开，一般在变化方向同步变化标高；管道最佳架空或地上敷设，浆液管一般不容许地沟敷设或直埋；不阻碍设备、机泵、仪表和阀门操作及维修；满足流量计、密度计及PH计等对管道特殊规定；变径管件应紧靠需要变径位置，以节省管材；管道应妥善支撑；人通行处管底标高不适宜不不小于2.2m，车通行处管底标高不适宜不不小于4.5m；并排布置管道法兰外缘之间净距不适宜不不小于25mm（无法兰管道为50mm），或保温层之间净距不适宜不不小于50mm；穿楼板时予留孔应设挡水沿，孔径应满足法兰进出；无压流管道孔板应布置在立管上，以利于排净；法兰位置设置要满足安装螺栓操作空间；管道一般应设坡度（坡度规定背面会详细展开阐明）；浆液管道应远离电气设备及电缆桥架，无法防止则管道尽量在下面走，以防止滴液腐蚀电气设备；泵吸入段应留有有效气蚀余量，一般至少为泵所需气蚀余量1.2倍，泵吸入段应尽量短而直，泵入口大小头应尽量靠近浆液泵。

3.2 管道选材    目前，国内浆液管道一般采用材料有：衬胶碳钢管（RL）、衬塑碳钢管（PL）、玻璃钢管（FRP）、聚丙烯（PPR、PPH）管、不锈钢（304、316）管等    衬胶碳钢管（RL）以一般碳钢管（Q235-A）或优质钢管（20#）作为钢架材料，以橡胶（一般是丁基橡胶）作为衬里层，将金属特性和橡胶特性合二为一衬胶碳钢管具有耐磨、抗渗防腐、耐热（120℃）等性能，管与管之间采使用办法兰连接碳钢衬胶管是目前应用最广泛烟气脱硫浆液管道碳钢衬胶要彻底，不仅要对所有管道内壁进行衬胶，还要对所有也许接触浆液部件如法兰面（衬胶要覆盖法兰面而无需垫片）、管内件、阀门、浆液泵等进行衬胶否则，只要有一处被腐蚀，烂点就会蔓延，直至影响整个部件目前，我国国内衬胶管道厂家也比较多，如：济南长虹、靖江王子、郑州力威、杭州顺豪等    衬塑钢管（PL）是一般碳钢管或优质钢管内衬塑料而成管材衬塑钢管（PL）分钢衬聚丙烯（PP）、钢衬聚乙烯（PE）、 钢衬聚氯乙烯（PVC）、钢衬聚四氟乙烯（PTFE）等几种，管与管之间也采使用办法兰连接由于价格比衬胶钢管贵，在烟气脱硫工程中衬塑钢管（PL）一般只用在细小口径浆液管中。

    玻璃钢管（FRP）是一种由基体材料和增强材料两个基本组分并添加多种辅助剂而制成复合材料常用基体为多种树脂，常用增强材料重要有碳纤维、玻璃纤维、有机纤维等玻璃钢管（FRP）具有耐腐蚀性、耐热性、耐磨性、重量轻等特点玻璃钢管道接头方式有多种，重要包括：承插胶接、平端对接、法兰连接等，公称压力从常压至4.0MPa不等，温度范围为-40～l00℃缺陷是相比金属管强度低、刚性差，长期受紫外线照射易老化，在湿法烟气脱硫工程少部分会采用，如喷淋管、氧化空气管等    聚丙烯（PPR、PPH）管是采用无规共聚聚丙烯经挤出而成管材（注塑成为管件），是欧洲90年代初开发应用新型塑料管道产品PPR（PPH）管除了具有一般塑料管重量轻、耐腐蚀、不易结垢等特性外，尚有很好耐热性，PPR（PPH）管最高工作温度可达95℃PPR（PPH）管材、管件可采用热熔和电熔连接，安装以便PPR（PPH）管缺陷是相比金属管强度低、刚性差， 5℃如下存在一定低温脆性，PPR（PPH）管长期受紫外线照射易老化降解；此外，PPR（PPH）管线膨胀系数较大(0.15mm/m℃)，在布置设计时要有吸取热膨胀措施少数湿法脱硫工程采用PPR（PPH）管作浆液管道，重要还是看中它价格廉价、安装以便。

如北高峰电力设计企业设计某电厂1×320MW燃煤机组烟气脱硫工程就采用了PPH管作室内浆液管道    不锈钢（304、316）管具有防腐、耐热、强度高及美观等性能，缺陷是价格高，并且碰到氯离子时也会生锈不锈钢（304、316）管一般用在细小而无法衬胶浆液管道中，如DN10~DN40等3.3 管径计算    管道设计应满足工艺对管道规定，其流通能力应按正常生产条件下介质最大流量考虑，其最大压力降应不超过工艺容许值，其流速应位于根据介质特性所确定安全流速范围内    在以往一般流体管道（碳钢管）设计中，介质流速一般是0.6~4.0m/s，蒸汽流速最高可达90 m/s而浆液两相流管道流速有特殊规定（防磨、防沉积、防振动）：带压浆液管道流速宜选择在1.2-3.0m/s范围内，自流管道流速宜不超过1.2m/s这样，初选管径可由下式求得：    di=18.8(qv/u)0.5    di——管内径，mm；    qv——体积流量，m3/h；    u——浆液流速，m/s    由计算所得di并按照典规或其他规范来选定公称直径DN由于是低压流体，公称压力一般选为PN1.0或PN0.6（仅针对大管径，如DN≥400mm）。

根据选定DN再来计算管道压力降与否满足工艺规定，见下式：    ΔP=ΔPm＋ΔPj＋ΔPh    ΔP——管道总压降，KPa；    ΔPm——管道摩擦阻力，KPa；    ΔPj——管道局部阻力，KPa；    ΔPh——浆液水平高差阻力降，KPa    其中ΔPm、ΔPj和ΔPh计算公式如下：    ΔPm=λLρu2/（2di）    ΔPj=Σξρu2/    ΔPh=ρgh/1000    λ——管道摩擦系数，无量纲；    L——直管长度，m；    ρ——浆液密度，Kg/m3；    Σξ——局部阻力系数（包括弯头、三通、阀门、孔板、膨胀节及设备进出口等）之和，无量纲；    h——浆液水平高差，m；    g——重力加速度，9.8m/s2；    如计算所得管道压力降ΔP太大，超过了工艺系统所能承受范围，则必须增大管径或缩小抬升高度以减少阻力（有些场所，管道浆液落差是作为势能处理，则落差越高越有利）3.4 坡度规定    泵管线（带压）系统中管线坡度推荐按如下规定执行：    对于不不小于30％含固量浆液管，坡度为50mm/m；    对于30～50％含固量浆液管，坡度为100mm/m；    对于不小于50％含固量浆液管，坡度为200mm/m。

    重力流（无压）管线坡度推荐按如下规定执行：    对于不不小于10％含固量浆液管，坡度为50mm/m；    对于10～30％含固量浆液管，坡度为100mm/m；    对于30～50％含固量浆液管，坡度为200mm/m；    对于不小于50％含固量浆液管，坡度为300mm/m    一般管道坡度均由高处一路向下坡至最底点，以利于浆液排空    对于较长距离管线输送（如综合管廊等），考虑到布置困难，在设置管道冲洗和人工清理（如导淋）条件下可以减少坡度规定，如2~3‰等3.5 管廊布置    确定管廊基本方案原因诸多：首先是吸取塔及公用系统所处位置，一般状况下管廊由公用系统出发，到吸取塔结束；另一方面是管廊周围地形地貌，如厂区道路、周围建构筑物位置、厂区地平面坡向及电厂原有管廊布置等等管廊布置原则以能联络尽量多设备（或箱罐）为宜，并且布置时管廊尽量地短而直一般状况。