1概述
火力发电厂湿法烟气脱硫环保技术因具有脱硫率高，煤质适用面宽，工艺技术成熟，稳定运转周期长，负荷变动影响小和烟气处理能力大等优点，广泛的应用于各大中型火力发电厂，成为国内外火力发电厂烟气脱硫的主导工艺技术，但该工艺存在着介质腐蚀性强，处理烟气温度高，SO2吸收液固体含量大，磨损性强等缺点。湿法烟气脱硫工艺是采用带压石灰石吸收液通过料浆泵输入脱硫吸收塔，经塔内均匀密布的雾化喷嘴将吸收液雾化，并分散成细小的液滴，以均匀覆盖吸收塔整个断面的方式喷入吸收塔。液滴与烟气接触时，吸收烟气中所含的SO2.吸收后的反应物经氧化和中和反应在吸收塔底部的浆液氧化区完成并终生成石膏。
2腐蚀分析
湿法烟气脱硫装置中的腐蚀源主要为烟气中所含的SO2，当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离。
而此阶段，工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致阀门腐蚀的主要原因。
此外，烟气中所含SO3，NOx和Cl-，吸收剂浆液中的水及水中所含的氯离子（海水法氯离子腐蚀影响更大）对金属基体也具有腐蚀能力。
稀硫酸属于非氧化性酸，非氧化性酸对金属材料的腐蚀行为宏观表现为金属对氢的置换反应。从腐蚀理论上可解释为氢去极化腐蚀过程（亦称析氢腐蚀）。但是，在湿法烟气脱硫中，为保证生成物结晶效果，必须强制氧化。当介质中有富氧存在时，不锈钢表面的钝化膜缺陷易被修复，因而腐蚀速率降低。但因同时具有固体颗粒磨损作用及Cl-存在，其钝化膜易被Cl-或固体颗粒磨损，从而腐蚀速率大大增加。Cl-容易在氧化膜表面吸附，形成含氯离子的表面化合物，由于含氯离子的表面化合物晶格缺陷较多，且具有较大的溶解度，故会导致氧化膜的局部破裂。此外，吸附在电极表面的离子具有排斥电子的能力，也促使金属的离子化，但阴阳极化仍是主要的。故通常的碳钢或不锈钢在此环境中均不适用。国外经多年对金属材料的筛选试验，后将适用金属定位在镍基合金上，但由于镍基合金价格昂贵，阀门制造成本高，其用材开发逐渐转到碳钢-有机非金属衬里复合材料方面，并获得了实用性成果。
3常用阀门
用于湿法废气脱硫工艺的阀门工作环境非常苛刻，其pH值为2～10，氯含量达到10，固体物质占50，温度达70℃，介质流速高达4m/s，所用阀门类型主要有插板阀，隔膜阀，管夹阀，蝶阀，旋塞阀和球阀等。
3.1插板阀，隔膜阀和管夹阀美国湿法烟气脱硫装置系统大多采用无填料型插板阀，这种阀门在开启状态时插板完全从浆液中抽出，阀内衬胶部分用刚性环夹紧形成无泄漏的密封。当阀门关闭时，插板把阀体的内衬橡胶结合面分开。这种设计，使得阀门关闭和打开时泄漏量很小，而且避免了固体沉积物导致插板关闭不严的现象。我国引进的湿法烟气脱硫装置系统中，在旋流器站的每个旋流器入口和旋流器溢流浆液管路上安装这种无填料型插板阀。
隔膜阀和管夹阀是通过橡胶隔膜的叠合关断流体。在湿法烟气脱硫装置系统中，隔膜阀多用于清洁水和废水处理系统加药流量调节，也用于小口径浆管中，如测量仪和排空管路上作为隔离阀。
3.2蝶阀蝶阀是湿法烟气脱硫装置系统应用较多的一种阀门，大量用作各种浆液管道的隔离阀，也用于需频繁自动开闭的冲洗水管和排空管中。蝶阀可电动，气动或手动操作。蝶阀还可以做调节用。但由于蝶板始终处于浆液流体中，用蝶板节流，不仅蝶板易磨损，而且会很快磨穿其下游侧的橡胶衬管，特别在流速较高的管路中，阀门接近关闭时更是如此，所以蝶阀一般不能调节带大量固体颗粒物的浆液介质，在大多数浆液管道上蝶阀只作关断阀使用。
用于湿法烟气脱硫装置的蝶阀应将接触介质的零件数降到低。接触磨损性和腐蚀性石灰石泥浆的零件数越少，阀门的有效性就越高。实际经验表明，无销蝶阀能产生较好的效果，该阀的关键设计在于蝶板内方形孔和阀轴的方形连接头部相配合。有了方形连接器，就无需使用蝶板和阀杆之间的销连接了，接触介质的只有两个调整组件，即可替换衬套阀座和蝶板。阀杆不接触介质，无销连接还能预防潜在的裂缝腐蚀风险。这样，蝶板就能独立固定在密封壳衬垫中心，确保了阀座表面压力的均衡分布，同时也能减轻磨损。
因为介质含有泥浆（石英含量高），不仅具有磨损性，还有腐蚀性，通常在运行一段时间后，就需要替换新的阀座。在这种情况下，阀座往往设计成硫化人造橡胶内部加一个固定的衬环，其装入管道时不会有压力过大的危险，橡胶不会过度绷紧。压力过大，橡胶过度绷紧通常会造成轴部出现漏缝，磨损加重，扭矩增大。蝶板独立固定在人造橡胶密封件中心，能对阀座施加均衡的表面压力。
无销蝶阀只有人造橡胶衬里和蝶板接触介质，避免了在选择调整组件时可能出现的错误。该阀能保证双向密封性。蝶板对衬套阀座表面施加的压力能保持稳定不变，从而提高了阀座的闭合密封度。
由于阀杆与蝶板的连接是通过内部方形连接器实现的，没有使用销钉连接，所以蝶板的中心是自动固定的。方形轴能够防止衬套阀座校对不准或过度磨损。稳定的弹性衬套阀座不会受到过度拉伸或产生变形，也不会产生普通阀座经常出现的磨损。另外，衬套阀座在安装时不会变形，而且一般无需替换。
无销蝶阀衬垫和衬环连接的完整性使阀门能用于高速运转或真空环境下。与T形阀门相比，无销蝶阀结构简单，质量轻，便于安装和维修。
3.3旋塞阀和球阀旋塞阀和球阀的区别主要在阀芯上。旋塞阀的阀芯为锥形，阀芯上有矩形流道。球阀的球体流道常见有V形缺口和圆孔通道2种。转动球体，V形缺口起到节流和剪切的作用，适用于纤维，纸浆和泥浆等含有颗粒介质的流量调节。因此，V形球阀在湿法烟气脱硫装置管道系统中常用来调节浆液流量。带有圆孔流道的球体，转动球体可起到调节和切断作用，常用于双位式调节。
4阀门选择
4.1工艺上应考虑的问题从工艺方面选择阀门主要考虑阀门用途（隔离，调节流量或者两者兼有），流体特性（磨损性，腐蚀性，结垢特性或是清水）和操作频度等。
（1）阀门用途各种使用条件下4种阀门适合隔离和流量调节的程度。有些阀门给出了一个适合的程度范围，这取决于特定的使用条件和阀门的材质。
蝶阀适合用于吸收塔循环管中隔离浓度为10～30，具有中等磨损性的浆液。但不适合用作吸收剂磨制过程中，浓度为30～60，粒径较粗，高磨损性半成品浆液管路中的隔离阀。
插板阀在全开状态下对流体没有任何阻力，适合用于隔离湿法烟气脱硫装置系统中的各种流体，但不能用作流量调节。
隔膜阀在全开状态下对流体有一定的阻力，能够关闭严密，即使有夹带的固体物，也适合用作隔离阀。但关闭力必须始终维持大于流体压力，所以比插板阀的适用等级低。如果夹紧力过低（例如压缩空气压力变低），就可能造成阀门内漏。
可见，隔膜阀作隔离阀和流量调节阀时的适用性变化很大。通常在湿法烟气脱硫装置系统中普通的隔膜阀不用作流量调节阀，因为阀门节流后的高流速会冲刷磨蚀阀门隔膜。但隔膜阀很适合作为清水和有轻微磨蚀性浆液的流量调节阀。
管夹阀过去专门用来节流磨蚀性浆液，但不能用于隔离。这种阀的节流圈在阀门关闭过程中向中间收缩，小节流孔径的小流量约为大流量的20.当同时需要调节流量和隔离时，必须为管夹阀串联一个合适的隔离阀。
蝶阀，旋塞阀和球阀可以用作关断阀和调节阀，这取决流体的特性。这两种阀门对于清水，具有磨损性和腐蚀性的流体具有很高的适用性。但是，由于受大直径限制，旋塞阀和球阀作关断阀仅用于小口径管道上，在吸收塔循环浆管回路则采用蝶阀。由于湿法烟气脱硫装置浆液压力较低，蝶阀的价格相对便宜，除非有特殊要求外，浆管关断阀都可以采用蝶阀。对于浆液浓度或流速较高，调节精度要求高的管路应采用陶瓷球体的球阀。
（2）流体特性给出4种阀门适用性等级对应的湿法烟气脱硫装置系统4种流体是清水，磨损性流体，腐蚀性流体和结垢性流体，通常，所有的阀门都能很好的用于清水，即使一般带填料的闸阀也具有令人满意的性能。
这些阀门对磨损性流体的适用性与流体的磨损性和阀门的结构有关。阀门内件，流向突然改变的地方和高流速区的磨损程度与流体的固体物含量成正比。当吸收塔反应灌浆液浓度控制在10～15时，系统中磨损性强的流体为吸收剂浆液。
但当反应罐浆液浓度控制在20～30时，磨损性强的流体为吸收塔循环浆液，由于吸收塔循环浆液同时具有较强的腐蚀性所以对金属阀门表现出一定的磨损性（严格讲是流体腐蚀性）。插板阀这类能够完全打开的阀门适合用作磨损性流体中的隔离阀。湿法烟气脱硫装置系统在吸收循环管路中（浆液浓度20～30）采用衬胶蝶阀也取得了很好的运行效果。蝶阀出现的故障往往并不表现在磨损上，大多数故障原因是衬胶磨损，变形或沉淀物卡涩阀芯。
阀门对腐蚀性流体的适用性取决于流体的化学特性。如果输送的腐蚀性流体是化学添加剂。如DBA或甲酸等，那么无填料插板阀就不适用，因为打开和关闭时，这些阀门会发生泄漏。然而，如果腐蚀性是高氯离子含量引起的，如浓缩器的溢流管路，那么可以采用无填料插板阀。在不能有泄漏的化学添加剂管道和其他腐蚀性流体管道，隔膜阀，蝶阀，旋塞阀和球阀适合做隔离阀和流量调节阀。
在湿法烟气脱硫装置系统的一些工艺流体输送过程中，在一定的条件下可能出现结垢（如硫酸钙的溶解度随流体温度的降低而降低）。阀门对结垢性流体的适用性主要取决于阀门的密封方法。如果阀门的结垢影响阀门关闭时的严密性，那么该阀门就不适合用作隔离阀。如果在阀体和内部可动部件之间结垢，阀门可能在需要时无法打开和关闭。
蝶阀，旋塞阀和球阀容易发生这种问题。
（3）操作频度在湿法烟气脱硫装置系统中阀门的操作频度相差很大。如用于吸收塔循环泵的隔离阀可能1个月甚至更长时间处于关闭或者打开状态而不进行操作。与此相反，除雾器冲洗阀每小时要开关几次。
又如吸收剂浆液流量调节阀，阀门的开关位置常常改变，甚至每分钟都在变化。动作频繁的阀门减少了结垢和沉积物引起故障的可能性，但是容易磨损。
插板阀不能用在需要频繁动作的地方。阀板在密封面之间的进出运动是磨损的基本原因。如果阀门频繁动作，开关期间少量的泄漏都会给维修带来麻烦。因此，插板阀用在不常动作的工况较合适，如泵隔离和罐体排空等位置。
隔膜阀非常适合动作频繁的场合，同时也可以用在通常为开或关的场合。这种阀所用的弹性衬里是主要磨损件，动作次数可达数千次。隔膜阀常用在除雾器冲洗管路上，因为其具有较长的反复动作寿命，弹性膜成本低，易于更换。但有一个问题需要注意，当这种阀门经常处于常闭状态，很少动作时，弹性衬片长期处于拉伸状态，容易撕裂。因此，罐体的排空阀和类似的通常处于关闭状态的阀门不宜采用隔膜阀。
蝶阀，旋塞阀和球阀很适合频繁操作。但这些阀门如果长时间处于关闭状态（特别是在结垢性流体中），阀芯可能会卡住，难以动作。吸收塔循环泵入口阀应尽量靠近罐体安装，当该阀门长时间处于关闭位置时，要确保靠近阀门的浆液始终处于流动状态，不会发生局部沉淀，否则，堆积的沉淀物可能使阀门无法开启。
4.2介质流速方面应考虑的问题在确定湿法烟气脱硫装置系统所用阀门类型时，电厂工程师应确定阀门执行机构的类型，检查设计院选定的介质大流速。
通过阀门的介质大流速应当与确定管道尺寸时所采用的速度范围相同。因此阀门的尺寸通常与其连接的管道的尺寸相匹配，而不采用异径管过渡。但有时也利用较小口径的阀门来达到较高的流速，对于流量调节阀就常有这种情况，用这种方法可以获得较为正确的流量特性。
4.3其他应考虑的问题在阀门的选择上还应当考虑到维护和检验以及更换的难易程度和耐磨损性能等问题。对于频繁动作的阀门，如除雾器冲水阀门，应选择便于运行人员检查阀门动作情况及维修人员易于靠近或更换易损件的阀门。对于频繁动作又易磨损的调节阀门，如吸收剂浆液流量调节阀和石膏浆液旋液器底流调节阀等，阀门的耐磨性至关重要，一个耐磨性优良的调节阀，日常几乎无需检修。调节阀是控制工艺参数的重要器件，需定时检查和效验，因此安装位置应便于观察，有便于检修和校验的通道和场地。
有些阀门和阀门驱动装置很大又重（如吸收塔循环泵隔离阀），在安装位置必须留有临时起吊的通道和空间。
5材料选择
湿法烟气脱硫装置系统所有阀门的材料取决于阀门接触流体的性质。吸收剂浆液管道，吸收塔循环管道和浓缩器/旋流器浓浆液管道的阀门多采用橡胶衬里来防磨损和腐蚀。
插板阀的阀板通常采用316L或双相不锈钢制作，也可以用耐腐蚀镍基合金。有的插板阀基于阀板在工作时易于更换，采用耐腐蚀等级较低的材料，定期更换比用昂贵的耐腐蚀材料更为经济。
隔膜阀的弹性衬里是橡胶或其他材料。在特殊使用条件下，应考虑采用较好的材料。在磨损性环境中，隔离阀的阀体通常为橡胶衬里，国内有长期成功使用三元乙丙橡胶衬胶阀门的经验。
无销蝶阀由两个湿化零件组成。经验表明，当金属铸件材料用于制造蝶板时有其局限性。在pH值小于2，氯含量达到10的情况下，金属-聚合物复合材料UHMWPE涂层蝶板是理想的选择。这种材料解决了涂层缺乏附着力的问题。
浆液调节阀在调节过程中，流道的改变使阀内流体发生变化，介质流速高于与其连接的管道内的介质流速，阀芯处于严重磨损的工作环境中，再加之浆液的腐蚀性，因此应采用精密陶瓷阀芯。在某些流速和流量较低的浆管上也可以选用耐磨耐腐蚀的合金材料。阀体和阀杆都应采用耐腐蚀不锈钢。
用于脱硫浆液循环管道和石膏浆液管道中的阀门，要求其具有良好的耐蚀耐磨性能，常用衬胶蝶阀，即阀门采用衬胶，阀杆和阀板采用哈氏合金。
少数管路中的调节型球阀，球体和阀座均采用陶瓷材料。
6结语
在火力发电厂中，湿法烟气脱硫装置需用大量的阀门。只要了解湿法烟气脱硫工艺的特点，根据装置各系统的特点合理选择阀门的类型，解决阀门结构设计问题，选择适宜的材料，就能提高其耐磨损和耐腐蚀性能，控制火电厂和燃煤设备二氧化硫的排量，防止环境污染，达到环保要求，保证装置长期安全运行，促进我国能源工业的可持续发展。
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