阀门知识 | 如何正确选用脱硫阀门

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阀门根据控制方式可分为：气动、电动、液动、手动等。阀门选用应该考虑如下因素：首先考虑介质，包括：介质的温度、流量、压力、密度、过热度，然后就是冲蚀与闪蒸。阀门是用在何种工况，然后再考虑用何种材质问题。

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。

    脱硫系统阀门简介

    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简介

    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，现在我司也生产低扭矩蝶阀，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/智能式等脱销：

    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。