濕法脫硫系統(tǒng)裝置腐蝕控制要點(diǎn)

趙秉政

（中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司火力發(fā)電技術(shù)研究院，北京 100043）

0 引言

濕法煙氣脫硫是國(guó)內(nèi)外大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的二氧化硫脫除技術(shù)，其特點(diǎn)為脫硫率高、煤質(zhì)適用面寬、工藝技術(shù)成熟、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)影響小、煙氣處理能力強(qiáng)等，其中應(yīng)用最多最成熟的脫硫技術(shù)為石灰石/石膏法，火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)85%以上應(yīng)用石灰石濕法脫硫。

通過(guò)我國(guó)近10多年電廠脫硫系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備改造情況來(lái)看，濕法脫硫系統(tǒng)表現(xiàn)具有介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、煙氣溫度高、吸收液固體含量大、磨損性強(qiáng)、設(shè)備防腐蝕區(qū)域大、施工技術(shù)質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，頻發(fā)腐蝕泄漏、部件損壞等缺陷，給脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)影響。隨著環(huán)保政策的不斷嚴(yán)格，脫硫系統(tǒng)裝置腐蝕問(wèn)題是影響企業(yè)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，安全穩(wěn)定的主要問(wèn)題。

1 脫硫系統(tǒng)腐蝕源和機(jī)理

1.1 二氧化硫的腐蝕[1]

煙氣中SO2極易溶于水，可以形成化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。在金屬表面吸附的水膜上形成pH值很低的酸液，在有氧的情況下，反應(yīng)生成硫酸鐵，硫酸鐵又可水解為酸，不斷循環(huán)使鐵腐蝕。

SO2本身又是強(qiáng)氧化劑，在陰極可進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)電極電位比金屬的穩(wěn)定電位高的多，金屬構(gòu)成腐蝕電池的陽(yáng)極而形成電化學(xué)反應(yīng)腐蝕。

1.2 三氧化硫的腐蝕

煙氣中的SO3主要是造成低溫結(jié)露腐蝕。SO3的存在造成酸露點(diǎn)較高，脫硫系統(tǒng)溫度在酸露點(diǎn)下，煙氣中的水蒸氣與SO3結(jié)合成為硫酸液，附著在金屬表面形成腐蝕。

1.3 氮氧化物的腐蝕

煙氣中氮氧化物遇水或水蒸氣生成硝酸，可對(duì)金屬表面形成酸腐蝕，屬化學(xué)腐蝕。

1.4 氯離子的腐蝕

氯離子直徑小，穿透能力強(qiáng)，有很強(qiáng)的被金屬吸附的能力，可以在金屬表面把氧排掉。氯離子和氧爭(zhēng)奪金屬表面吸附點(diǎn)，破壞了金屬的鈍化狀態(tài)，甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物，氯化物與金屬表面的吸附并不穩(wěn)定，形成了可溶性物質(zhì)，導(dǎo)致了腐蝕的加速。

1.5 鹽類(lèi)的結(jié)晶腐蝕[2]

漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)后，環(huán)境逐漸變干，溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶，隨后體積發(fā)生膨脹，使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力，尤其是帶結(jié)晶水的鹽在干濕交替作用下，體積膨脹，應(yīng)力更大，導(dǎo)致嚴(yán)重的剝離損壞。

1.6 高速流體及其攜帶顆粒物的腐蝕

濕法脫硫系統(tǒng)中高速漿液對(duì)部件表面能夠造成侵蝕。這種損害的漿液中包括氣體、水溶液以及其所含有的固體顆粒等，其中含在液體中的固體顆粒最嚴(yán)重。腐蝕機(jī)理不同于純機(jī)械力的破壞，它是一種包括機(jī)械、化學(xué)和電化學(xué)聯(lián)合作用的復(fù)雜過(guò)程。脫硫系統(tǒng)漿液中含有大量的石灰石、粉塵、硫酸鹽類(lèi)顆粒物，使得裝置表面切應(yīng)力的力矩增強(qiáng)，從而使磨損更加嚴(yán)重。

2 主要腐蝕設(shè)備部位和類(lèi)型

煙道設(shè)備：主要腐蝕部位有原煙氣入塔處干濕界面、塔出口煙道內(nèi)支撐件、水平段易積液部位等，主要腐蝕類(lèi)型是液滴的沖刷腐蝕、酸化學(xué)腐蝕和基體振動(dòng)或熱應(yīng)力破壞。

吸收塔：主要腐蝕部位有大梁、噴淋層塔壁、泵入口濾網(wǎng)周?chē)?，腐蝕類(lèi)型為顆粒物沖刷、酸化學(xué)腐蝕、氯離子腐蝕和鹽類(lèi)結(jié)晶腐蝕；漿液噴淋管道和噴嘴，主要腐蝕類(lèi)型是顆粒物的沖刷。

轉(zhuǎn)機(jī)管道閥門(mén)：主要腐蝕部位有葉輪、護(hù)板、機(jī)封、泵出入口變徑管件、管道法蘭根部、漿液閥門(mén)門(mén)餅、凈煙氣擋板門(mén)門(mén)板轉(zhuǎn)軸等。主要腐蝕類(lèi)型均為顆粒物沖刷腐蝕、酸化學(xué)腐蝕、氯離子腐蝕等。

3 腐蝕控制要點(diǎn)

濕法脫硫系統(tǒng)腐蝕控制根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用情況分析，設(shè)計(jì)（包括材料的選擇），防腐施工工藝質(zhì)量和運(yùn)行系統(tǒng)控制這三方面最為關(guān)鍵。

3.1 設(shè)計(jì)

脫硫防腐設(shè)計(jì)是工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，其一是防腐材料的選擇，要在設(shè)備招標(biāo)前進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求。材料的選擇要根據(jù)系統(tǒng)不同部位和腐蝕類(lèi)型有針對(duì)性的選擇耐蝕材料，要求具有施工方便性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，能夠滿足脫硫主體系統(tǒng)運(yùn)行檢修周期的要求。脫硫系統(tǒng)主要防腐蝕材料和適用部位如表1所示；

表1 脫硫主要防腐材料和適用部位[3]

其二是防腐工藝的設(shè)計(jì)，主要指脫硫系統(tǒng)煙道和吸收塔的防腐設(shè)計(jì)，這兩類(lèi)設(shè)備都是現(xiàn)場(chǎng)制作，現(xiàn)場(chǎng)施工，而且與腐蝕介質(zhì)接觸面大，各部位腐蝕溫度、腐蝕類(lèi)型和強(qiáng)度均不同。因此對(duì)每個(gè)不同的區(qū)域，特殊部位和細(xì)節(jié)都要設(shè)計(jì)腐蝕控制要求，明確防腐蝕的材料，材料的性能，耐蝕材料適用的溫度，主要耐蝕工藝和厚度等等。特殊部位可以采用兩種方式累加，例如噴淋大梁在玻璃鱗片防腐后，也可再采用覆蓋PP板的耐沖刷措施。煙道設(shè)計(jì)合理的坡度和積液排出系統(tǒng)是防腐措施之一。

鱗片襯里的耐溫性、施工性、修補(bǔ)性、耐熱老化性、本體強(qiáng)度等均優(yōu)橡膠襯里，在濕法脫硫系統(tǒng)裝置中應(yīng)用最多。鱗片采用乙烯基樹(shù)脂效果最好，再依據(jù)介質(zhì)溫度、腐蝕類(lèi)型和強(qiáng)度的不同而有不同的鱗片組合結(jié)構(gòu)。表2為脫硫系統(tǒng)常用鱗片類(lèi)型和適用條件、部位，供設(shè)計(jì)參考。

表2 常用鱗片類(lèi)型特點(diǎn)、適用條件及部位

3.2 施工工藝質(zhì)量

出現(xiàn)腐蝕失效問(wèn)題大多數(shù)均為施工工藝質(zhì)量不高造成。因此做好施工驗(yàn)收階段的防腐控制尤為 重要。

（1）脫硫系統(tǒng)裝置防腐施工必須制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案，方案中說(shuō)明施工范圍、防腐工藝、材料、施工工具、施工條件、過(guò)程步驟施工要點(diǎn)、特殊部位增強(qiáng)防腐、分部質(zhì)量控制、施工驗(yàn)收。防腐蝕施工隊(duì)伍和作業(yè)人員必須有防腐蝕施工資質(zhì)及人員等特種作業(yè)資質(zhì)證書(shū)；

（2）施工中使用的設(shè)備、材料、器件等應(yīng)符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有供貨方提供的產(chǎn)品合格證。施工前防腐材料要進(jìn)行性能檢驗(yàn)試驗(yàn)，提供檢驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告。非金屬防腐層驗(yàn)收監(jiān)測(cè)儀器電火花針孔檢測(cè)儀、測(cè)厚儀等符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，并在儀器檢定有效期內(nèi)；

（3）防腐襯里鋼結(jié)構(gòu)施工滿足HG/T 20678 襯里鋼殼設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，驗(yàn)收合格?；w防腐前表面油污、銹蝕和非銹蝕污染物清理干凈，清潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)，滿足防腐專(zhuān)項(xiàng)類(lèi)型相應(yīng)的國(guó)家和行業(yè)驗(yàn)收 規(guī)范；

（4）玻璃鱗片施工環(huán)境溫度在要求范圍內(nèi)，基體表面溫度應(yīng)高于環(huán)境露點(diǎn)溫度3℃，環(huán)境相對(duì)濕度小于85%。每一道底漆、鱗片、面漆要求配制不同的顏色，方便施工觀察驗(yàn)收，按規(guī)定量配置，配置數(shù)量，使用間隔、時(shí)間符合要求。玻璃鱗片涂抹的驗(yàn)收嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目進(jìn)行。底涂2次后、鱗片涂抹滾壓（測(cè)厚和電火花針孔檢測(cè)）、局部纖維補(bǔ)強(qiáng)和修補(bǔ)、面漆、固化等分步驗(yàn)收，不可缺項(xiàng)；

（5）現(xiàn)場(chǎng)施工防腐后固化氧化周期達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，玻璃鱗片固化時(shí)間不少于7d；

（6）襯里容器在防腐整體驗(yàn)收合格，保養(yǎng)完成后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行整體壓力或氣密性試驗(yàn)。真空設(shè)備按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抽真空試驗(yàn)。壓力和試驗(yàn)時(shí)間符合要求；

（7）耐蝕合金的焊接采用專(zhuān)用的配套焊條和焊絲，嚴(yán)格執(zhí)行耐蝕合金焊接工藝。煙道貼合C276采用全氬弧焊，設(shè)置合理的焊點(diǎn)，防止焊接區(qū)域產(chǎn)生晶間腐蝕問(wèn)題。

3.3 運(yùn)行

煙氣脫硫反應(yīng)過(guò)程中煙氣溫度、硫分、漿液pH值、漿液密度、結(jié)晶、雜物等對(duì)裝置腐蝕控制均有影響，因此要控制各參數(shù)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。脫硫運(yùn)行參數(shù)控制的好壞影響脫硫系統(tǒng)腐蝕部件的壽命，其影響效果是一個(gè)積累過(guò)程，往往被忽視。

（1）脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行中硫分不得超設(shè)計(jì)值長(zhǎng)期運(yùn)行；

（2）脫硫系統(tǒng)入口煙塵符合設(shè)計(jì)要求，防止大量煙塵超標(biāo)進(jìn)入脫硫系統(tǒng)；

（3）脫硫系統(tǒng)工藝水總硬度不宜超過(guò)450mg/L，氯離子不宜超過(guò)300mg/L[4]；

（4）進(jìn)入濕磨機(jī)的石灰石塊粒徑不宜超過(guò)20mm，進(jìn)入吸收塔的石灰石粒徑宜在28～63μm的范圍內(nèi)；

（5）石灰石中二氧化硅含量不宜超過(guò)3%。石灰石粉的細(xì)度不低于250目90%的過(guò)篩率；

（6）按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制吸收塔漿液pH、密度、氯離子含量，一般要求石膏漿液pH值宜控制在5.0～6.0之間，漿液密度控制在1080～1180kg/m3，石膏漿液Cl-含量宜控制在10000mg/L以內(nèi)[5]。定期進(jìn)行pH計(jì)、密度計(jì)、氯離子含量的比對(duì)檢測(cè)與測(cè)試；

（7）脫硫系統(tǒng)設(shè)備啟停必須進(jìn)行水沖洗，防止硫酸鹽類(lèi)結(jié)晶造成系統(tǒng)堵塞，磨損和腐蝕；

（8）加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)裝置運(yùn)行監(jiān)控和化學(xué)化驗(yàn)分析，完善記錄報(bào)表，確保及時(shí)預(yù)警。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段在濕法脫硫系統(tǒng)中玻璃鱗片防腐內(nèi)襯應(yīng)用最廣泛。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)、施工工藝、運(yùn)行三個(gè)階段防腐控制的要點(diǎn)和技術(shù)要求執(zhí)行，會(huì)大幅減少脫硫系統(tǒng)裝置腐蝕缺陷，延長(zhǎng)脫硫裝置的使用壽命。

隨著濕法脫硫技術(shù)的不斷應(yīng)用和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，防腐蝕控制工程技術(shù)也將不斷的發(fā)展和提高，在全生命周期各階段摸索更合理的要求以及防腐新材料、新技術(shù)的研發(fā)，使得脫硫系統(tǒng)裝置的可靠性、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性將會(huì)大大提高。