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(jiǎn)單、占地面積小、一次性投資少、脫硫效率高、運(yùn)行成本低、控制簡(jiǎn)單、負(fù)荷適應(yīng)性好、單塔處理能力大等優(yōu)點(diǎn)。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(duì)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(shí)，工藝水迅速蒸發(fā)，在吸收劑表面形成液體膜太晚，對(duì)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(shí)間延長(zhǎng)，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(diǎn)溫度，消除石灰和SO₂反應(yīng)越好。但如果煙氣溫度過(guò)低，脫硫灰的流動(dòng)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(guò)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(diǎn)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(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)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(dòng)開(kāi)關(guān)閥、霧化噴嘴、回水氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、流量?jī)x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(cè)信號(hào)。兩者之間的差異是進(jìn)入吸收塔的實(shí)際噴水量。由于工藝泵出口母管流量相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)入吸收塔的噴水量可以通過(guò)調(diào)節(jié)回流量來(lái)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(kāi)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(gè)溫度測(cè)量信號(hào)，并進(jìn)行三取二計(jì)算，選擇最佳溫度作為控制信號(hào)。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(gè)穩(wěn)定值時(shí)，即可啟動(dòng)工藝水系統(tǒng)，此時(shí)吸收塔出口煙氣溫度目標(biāo)值設(shè)定為高于露點(diǎn)30℃左右，噴水調(diào)節(jié)閥打開(kāi)至全開(kāi)，切換至自動(dòng)控制模式。隨著噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)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(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度最小，并根據(jù)吸收塔出口煙氣溫度的變化自動(dòng)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(yùn)行時(shí)，工藝水系統(tǒng)停止運(yùn)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(kāi)度下工作時(shí)間較長(zhǎng)，需要選擇合適的閥門(mén)類(lèi)型和直徑，為系統(tǒng)提供更線性的安裝流量特性，減少閥門(mén)，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(kāi)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(huì)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(shí)，線性流量特性演變?yōu)榻瓶扉_(kāi)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(kāi)始S流量特性的選擇可參考：S>0.25~1時(shí)，應(yīng)選擇線性流量特性閥；S<0.25時(shí)，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(duì)行程變化引起的相對(duì)流量變化與相對(duì)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(duì)流量相同。

等百分比特性控制閥優(yōu)先：

1)實(shí)際可調(diào)范圍大。

2)開(kāi)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(dòng)較大。

5)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開(kāi)度下運(yùn)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(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度大，流量變化大，調(diào)節(jié)靈敏；運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，閥門(mén)開(kāi)度小，流量變化小，調(diào)節(jié)溫和?？梢钥闯觯瑖娝{(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(jì)算

4.計(jì)算和選擇1 調(diào)節(jié)閥口徑

1)確定計(jì)算流量Q。調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)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(kāi)度時(shí)的流量Q100.綜合考慮后確定工藝材料平衡計(jì)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(jì)管道的阻損ΔP1.除調(diào)節(jié)閥外，所有直管段、彎頭、變徑、手動(dòng)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(jì)算流量系數(shù)C_V：

其中，G流體的相對(duì)密度。

6）根據(jù)CV查閱廠家數(shù)據(jù)，選擇閥門(mén)口徑。

7)根據(jù)所選閥門(mén)的流量系數(shù)CV重新計(jì)算壓降ΔP_V，驗(yàn)算壓降比S與實(shí)際可調(diào)比R_S。

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4.2 調(diào)節(jié)閥應(yīng)用實(shí)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(jì)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(zhǎng)度為35.4m，壓損為100.64kPa，閥門(mén)和管件的當(dāng)量長(zhǎng)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(jì)算調(diào)節(jié)閥的壓降ΔP_V=63.23kPa（9.17psi）。

5)計(jì)算流量系數(shù)C_V=61.65。

6)檢查手冊(cè)選擇閥門(mén)口徑DN40，開(kāi)度90°時(shí)流量系數(shù)C_V=77.3。

7)重新計(jì)算壓降比S=0.21、實(shí)際可調(diào)比R_S=13.7。

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