0 引言

循環(huán)流化床（CFB-FGD）半干煙氣脫硫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于燃煤發(fā)電機(jī)組和垃圾焚燒工程的煙氣凈化。該技術(shù)具有工藝流程簡單、占地面積小、一次性投資少、脫硫效率高、運行成本低、控制簡單、負(fù)荷適應(yīng)性好、單塔處理能力大等優(yōu)點。特別適用于煙氣含硫量低的中小機(jī)組和缺水區(qū)。

1 噴水量對脫硫系統(tǒng)的影響

脫硫吸收塔煙氣溫度控制為CFB-FGD半干法工藝控制的三大回路之一。消除石灰和SO2處于最佳反應(yīng)狀態(tài)，改善SO吸收反應(yīng)效率，需要在吸收塔內(nèi)噴入適量的工藝水，以降低和穩(wěn)定煙氣溫度。

在其他情況下，系統(tǒng)的脫硫率隨著噴水量的增加而增加。當(dāng)噴水量較小時，工藝水迅速蒸發(fā)，在吸收劑表面形成液體膜太晚，對脫硫效率影響不大。隨著噴水量的增加，煙氣溫度進(jìn)一步降低，工藝水蒸發(fā)時間延長，粘附在吸收劑表面形成一定厚度的穩(wěn)定液體膜，消除石灰和SO₂為了提高脫硫效率，反應(yīng)變成了快速的離子反應(yīng)。因此，煙氣溫度越接近其露點溫度，消除石灰和SO₂反應(yīng)越好。但如果煙氣溫度過低，脫硫灰的流動性降低，容易造成系統(tǒng)粘壁堵塞和冷凝，不利于除塵器的除塵。此外，煙氣溫度過低，煙氣吸力小，不易上升，不利于煙氣排放。因此，需要準(zhǔn)確控制進(jìn)入吸收塔的工藝水量，使吸收塔出口的煙氣溫度高于露點溫度，形成溫差，保持穩(wěn)定，既能保證脫硫效率，又能保證整個系統(tǒng)的安全運行，防止下游設(shè)備腐蝕。

2 噴水調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用及控制

工藝水系統(tǒng)由水箱、高壓水泵、供水氣動開關(guān)閥、霧化噴嘴、回水氣動調(diào)節(jié)閥、氣動開關(guān)閥、流量儀表等組成。工藝水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1

工藝噴水調(diào)節(jié)閥安裝在回水管道上，工藝泵出口母管和回水管道上設(shè)有流量檢測信號。兩者之間的差異是進(jìn)入吸收塔的實際噴水量。由于工藝泵出口母管流量相對穩(wěn)定，進(jìn)入吸收塔的噴水量可以通過調(diào)節(jié)回流量來調(diào)節(jié)，從而保持吸收塔出口煙氣溫度的穩(wěn)定。

噴水調(diào)節(jié)閥的開度主要受吸收塔出口溫度的控制，吸收塔的出口設(shè)有三個溫度測量信號，并進(jìn)行三取二計算，選擇最佳溫度作為控制信號。當(dāng)循環(huán)流化床已經(jīng)建立，吸收塔床層壓降達(dá)到一個穩(wěn)定值時，即可啟動工藝水系統(tǒng)，此時吸收塔出口煙氣溫度目標(biāo)值設(shè)定為高于露點30℃左右，噴水調(diào)節(jié)閥打開至全開，切換至自動控制模式。隨著噴水調(diào)節(jié)閥開度的逐漸降低，霧化水量逐漸增加，吸收塔出口煙氣溫度最終降至設(shè)定值附近。當(dāng)系統(tǒng)運行穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)閥開度最小，并根據(jù)吸收塔出口煙氣溫度的變化自動調(diào)節(jié)。當(dāng)吸收塔床層壓降低于設(shè)定值或脫硫系統(tǒng)停止運行時，工藝水系統(tǒng)停止運行，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

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選擇3 噴水調(diào)節(jié)閥

由于調(diào)節(jié)閥在正常工小的開度下工作時間較長，需要選擇合適的閥門類型和直徑，為系統(tǒng)提供更線性的安裝流量特性，減少閥門，減少工藝偏差。

常用控制閥的理想流量特性有線性流量特性，如百分比流量特性和快開流量特性。

控制閥與管道串聯(lián)安裝后，其理想的流量特性會發(fā)生變化，變化程度與系統(tǒng)的壓降比S有關(guān)壓降比S<0.25時，線性流量特性演變?yōu)榻瓶扉_流量特性，等百分比流量特性演變?yōu)榻凭€性流量特性。因此，從壓降比開始S流量特性的選擇可參考：S>0.25~1時，應(yīng)選擇線性流量特性閥；S<0.25時，應(yīng)選擇等百分比流量特性閥。

等百分比流量特性是指控制閥單位相對行程變化引起的相對流量變化與相對流量成正比，其增益與流量成正比。等百分比流量特性控制閥在不同行程中相同，相對流量相同。

等百分比特性控制閥優(yōu)先：

1)實際可調(diào)范圍大。

2)開度變化，閥上差壓變化較大。

3)管道系統(tǒng)壓力損失大。

4)工藝系統(tǒng)負(fù)荷波動較大。

5)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運行。

根據(jù)半干脫硫工藝控制工藝的要求，工藝水系統(tǒng)啟動時，調(diào)節(jié)閥開度大，流量變化大，調(diào)節(jié)靈敏；運行穩(wěn)定時，閥門開度小，流量變化小，調(diào)節(jié)溫和。可以看出，噴水調(diào)節(jié)閥的特性要求與上述理想流量特性等百分比的調(diào)節(jié)閥一致。因此，在工藝回水管道上適合選擇等百分比的調(diào)節(jié)閥。

4 噴水調(diào)節(jié)閥口徑的計算

4.計算和選擇1 調(diào)節(jié)閥口徑

1)確定計算流量Q。調(diào)節(jié)閥口徑計算的流量應(yīng)為系統(tǒng)管道工作的最大流量Qmax，調(diào)節(jié)閥最大開度時的流量Q100.綜合考慮后確定工藝材料平衡計算結(jié)果。

2)根據(jù)規(guī)范和工藝要求選擇管道內(nèi)速，確定管徑。

3)估計管道的阻損ΔP1.除調(diào)節(jié)閥外，所有直管段、彎頭、變徑、手動閥、節(jié)流裝置等的阻力壓降之和。

4)根據(jù)管道系統(tǒng)的壓降比S確定調(diào)節(jié)閥的壓降ΔP_V：

5)按調(diào)節(jié)閥壓降ΔPV和流量Q計算流量系數(shù)C_V：

其中，G流體的相對密度。

6）根據(jù)CV查閱廠家數(shù)據(jù)，選擇閥門口徑。

7)根據(jù)所選閥門的流量系數(shù)CV重新計算壓降ΔP_V，驗算壓降比S與實際可調(diào)比R_S。

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4.2 調(diào)節(jié)閥應(yīng)用實例

某電廠300MW在機(jī)組循環(huán)流化床半干煙氣脫硫工程中，相關(guān)參數(shù)和基本條件如下：

BMCR降溫用水量31m³/h，水泵供水量46m³/h，霧化噴嘴最大流量36m³/h，最小流量3.6m³/h，選擇具有等百分比特性的調(diào)節(jié)閥V調(diào)調(diào)球閥。

調(diào)節(jié)閥口徑計算如下：

1)回水管道最大流量為42.4m³/h，最小流量為10m³/h。

2）選擇管徑DN65，管內(nèi)最大流速為3.57m/s（11.71ft/s）。

3)管道堵塞。直管段長度為35.4m，壓損為100.64kPa，閥門和管件的當(dāng)量長度為16.51m，壓損為46.91kPa，總壓損為147.55kPa。

4)初步確定調(diào)節(jié)閥的壓降。選擇壓降比S=0.3.計算調(diào)節(jié)閥的壓降ΔP_V=63.23kPa（9.17psi）。

5)計算流量系數(shù)C_V=61.65。

6)檢查手冊選擇閥門口徑DN40，開度90°時流量系數(shù)C_V=77.3。

7)重新計算壓降比S=0.21、實際可調(diào)比R_S=13.7。

根據(jù)上述方法計算和選擇的調(diào)節(jié)閥在實際工程應(yīng)用中具有良好的控制效果，可滿足不同煙氣負(fù)荷下工藝流量的調(diào)節(jié)要求。