（航天環(huán)境工程有限公司 天津 300450）

自火電廠煙氣脫硫措施實(shí)施以來，濕法煙氣脫硫工藝就在國內(nèi)火電廠中得到廣泛的應(yīng)用。其中石灰石—石膏濕法脫硫工藝技術(shù)憑借其高適應(yīng)性、高脫硫效率［1］、吸收劑來源廣泛及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最廣泛的工藝［2］，在國內(nèi)燃煤電廠中占95%以上［1］。國內(nèi)脫硫市場競爭激烈，除從吸收塔設(shè)計(jì)、液氣比等方面優(yōu)化以節(jié)省投資外［3］，如何在保證工程質(zhì)量、滿足脫硫系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行情況下，優(yōu)化管道的選材也越來越受到設(shè)計(jì)單位的關(guān)注。但在設(shè)計(jì)過程中，由于針對(duì)管道、管件等的規(guī)范眾多，設(shè)計(jì)人員往往難以把握，造成管道選材錯(cuò)誤或者管道壁厚、法蘭壓力等級(jí)等選取偏大或偏小的事情時(shí)有發(fā)生。

本文針對(duì)石灰石—石膏濕法脫硫工藝管道選取存在的問題，通過查閱大量標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范條文，整理出一份適用于大多數(shù)濕法脫硫項(xiàng)目的管道選取指南，以期對(duì)設(shè)計(jì)工作者起到一定的指導(dǎo)作用。

1 管道設(shè)計(jì)壓力及溫度

根據(jù) GB 51284—2018《煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［4］，管道材質(zhì)應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)以及介質(zhì)的濃度、溫度、壓力進(jìn)行選擇。SH/T 3059—2012《石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用規(guī)范》［5］對(duì)管道組成件的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度以及法蘭許用工作壓力做了如下規(guī)定：管道組成件設(shè)計(jì)壓力/溫度，不應(yīng)低于操作過程中，由內(nèi)壓或外壓與溫度構(gòu)成的最苛刻工況下的壓力/溫度。法蘭許用工作壓力應(yīng)根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中所列的壓力—溫度額定值確定。

對(duì)于石灰石—石膏濕法脫硫工藝，通常循環(huán)泵流量大，對(duì)應(yīng)的管徑最大，占管道部分工程投資比例也相對(duì)較大，將循環(huán)泵出入口管道單獨(dú)分析。由于循環(huán)泵用于將吸收塔底部漿液輸送到吸收段噴淋層，循環(huán)泵揚(yáng)程大多在15～30 m之間，對(duì)應(yīng)的管道壓力大多在0.5 MPa以下，設(shè)計(jì)壓力取0.6 MPa即可滿足要求。

其他脫硫用泵設(shè)備，揚(yáng)程最大的一般為用于吸收塔頂部除霧器沖洗的除霧器沖洗水泵，揚(yáng)程一般在70 m以下，對(duì)應(yīng)的管道壓力在0.7 MPa以下，設(shè)計(jì)壓力取0.8 MPa即可。

脫硫系統(tǒng)輸送的介質(zhì)中，一般氧化空氣溫度最高，通常在110℃以內(nèi)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力通常在0.15 MPa以下；其他管道介質(zhì)溫度一般不超過60℃。

根據(jù)以上分析，同時(shí)考慮工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性以避免出錯(cuò)的問題，建議除了循環(huán)泵出入口管道的法蘭壓力等級(jí)選用PN6外，其他法蘭壓力等級(jí)選取PN10，詳見表1。

2 管道材質(zhì)

對(duì)于石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫漿液成分復(fù)雜，含有的Cl-、SO32-等離子對(duì)金屬管道會(huì)造成一定程度的腐蝕，其中的固體顆粒又會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁造成沖刷［6］。所有接觸漿液的管道均要求管道既耐腐蝕又耐沖刷磨蝕，同時(shí)還要求管道水力性能優(yōu)良，保證內(nèi)部不結(jié)垢［7］。通常接觸漿液的管道大多采用碳鋼襯膠管道或玻璃鋼（FRP）管［4］。對(duì)于煙道排水管來說，由于原煙道煙溫較高，需要耐受最高180℃的高溫沖擊，又需考慮煙氣中SO2等污染物凝結(jié)后可能對(duì)管道造成的腐蝕，原煙道排水管選用耐高溫的玻璃鋼管；凈煙道煙氣溫度一般在50～60℃之間，選擇碳鋼襯膠或玻璃鋼管均可。對(duì)于輸送氧化空氣的管道，為防止氧化風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)，吸收塔漿液通過氧化空氣管道返流至氧化風(fēng)機(jī)，對(duì)設(shè)備造成破壞，氧化風(fēng)管道最高點(diǎn)需高出吸收塔最高液位，但入塔位置一般在液位較低位置。因此，自氧化風(fēng)機(jī)至吸收塔最高液位以上管道采用碳鋼管，最高液位至塔入口部分由于可能受到漿液腐蝕采用玻璃鋼管道。由于氧化風(fēng)溫度較高，建議在最高液位至塔入口段設(shè)置減溫水對(duì)氧化風(fēng)噴淋降溫，一方面有效避免塔內(nèi)氧化風(fēng)管結(jié)垢，一方面延長塔外玻璃鋼管道壽命。若不設(shè)減溫水，玻璃鋼管需選用耐高溫材質(zhì)。輸送工藝水、雜用壓縮空氣的管道采用碳鋼管；輸送儀用壓縮空氣管道采用304不銹鋼管。

對(duì)于碳鋼管，目前較多采用的為無縫鋼管［8-9］和焊接鋼管［10］。由于濕法脫硫系統(tǒng)管道承壓普遍小于1.0 MPa，屬于D類流體范疇［11］，兩種類型的鋼管均能滿足使用要求。為了平衡節(jié)省工程投資與盡可能提高項(xiàng)目可靠性之間的矛盾，在業(yè)主方無特殊要求的情況下，建議脫硫碳鋼管口徑DN≤300的采用20#無縫鋼管，DN＞300為Q235A焊接鋼管。焊接鋼管多為直焊縫電焊鋼管或螺旋縫電焊鋼管。漿液管道采用襯膠鋼管或FRP，DN＞300為Q235A焊接鋼管，內(nèi)壁襯膠；襯膠鋼管宜選用直縫電焊鋼管。除了循環(huán)泵管道口徑DN＞300，其他漿液管道一般口徑DN≤300。詳見表1。

表1 脫硫管道材質(zhì)及法蘭壓力等級(jí)

3 管徑及壁厚

3.1 管道外徑系列

外徑系列參照HG/T 20553—2011《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系列》［12］及GB/T9119—2010《板式平焊鋼制管法蘭》［13］的規(guī)定，分為Ⅰ、Ⅱ系列。Ⅰ系列為大外徑系列，部分外徑含小數(shù)，未圓整。Ⅱ系列為小外徑系列。Ⅰ系列為推薦系列，Ⅱ系列為國內(nèi)沿用系列。Ⅰ作為優(yōu)選系列，有特殊要求或考慮與原廠一致時(shí)也可選用Ⅱ系列。需要注意的是在選用外徑系列時(shí)要與所選用的管件、法蘭、閥門配套。HG/T 20592～20635—2009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》［14］中大外徑系列稱為A系列，小外徑系列稱為B系列。

3.2 管道壁厚選取

根據(jù)石灰石—石膏濕法脫硫工程常用工況，利用SH/T 3059—2012《石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用規(guī)范》［5］規(guī)定的壁厚計(jì)算公式可計(jì)算出不同壓力、不同溫度、不同材質(zhì)下的碳鋼及不銹鋼管道系列壁厚，供設(shè)計(jì)時(shí)選取。其中，脫硫循環(huán)泵管道按壓力0.6 MPa選取管道，其他管道選取壓力均小于1.0 MPa，詳見表2。

玻璃鋼管 （長絲纏繞型）管道壁厚選取以HG/T21633—1991《玻璃鋼管和管件》［15］PN10 管道壁厚為基礎(chǔ)壁厚，在此基礎(chǔ)上附加耐磨層厚度作為管道壁厚，見表2。

表2根據(jù)脫硫系統(tǒng)常用工況計(jì)算，無縫鋼管材質(zhì)為20#鋼， 適用于 P≤1.0 MPa，t≤150 ℃或 P≤0.6 MPa，t≤425 ℃的工況；焊接鋼管材質(zhì)為Q235A，常用于循環(huán)泵出入口管道，適用于P≤0.6 MPa，t≤150℃的工況；玻璃鋼管道為長絲纏繞成型，適用于P≤1.0 MPa的工況。表中數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)人員參考，如遇特殊工況，可根據(jù)壁厚計(jì)算方法自行選取。

選用PP塑料管道時(shí)材料表中標(biāo)注壓力等級(jí)即可，不必單獨(dú)注明壁厚。

表2 脫硫系統(tǒng)不同材質(zhì)管道壁厚的選取

4 總結(jié)

通過對(duì)石灰石—石膏濕法脫硫工藝輸送不同介質(zhì)的管道的材質(zhì)、壁厚及法蘭壓力等級(jí)的分析，力求使設(shè)計(jì)工作者做設(shè)計(jì)過程中，能更為準(zhǔn)確、方便地對(duì)管道進(jìn)行選取。同時(shí)，管道的合理選取還需考慮介質(zhì)的流速等因素，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)在選取時(shí)綜合考慮。