煙氣脫硫后處理循環(huán)泵腐蝕原因分析及應對措施

黃逸

摘要：濕法煙氣脫硫工藝中，漿液循環(huán)泵主要作用是將石灰石漿液從吸收塔底部送至噴淋系統(tǒng)。管道中的漿液固含粒度為左右，長期運轉(zhuǎn)會對葉輪等過流件產(chǎn)生物理磨損，導致葉輪防磨層脫落;漿液的值為漿液中存在著不同的金屬離子及高含量的氣離子，會對葉輪造成電化學腐蝕。在這樣工況下運行一段時間后，漿液循環(huán)泵會出現(xiàn)不同程度的腐蝕磨損，導致脫硫率下降，長期運行會帶來安全隱患。

關鍵詞：煙氣脫硫;循環(huán)泵腐蝕;原因分析

引言

目前，石灰石-石膏濕法脫硫工藝由于適用的煤種范圍廣、脫硫效率高、吸收劑利用率高、設備運轉(zhuǎn)率高、工作的可靠性高、脫硫劑-石灰石來源豐富且廉價等優(yōu)點。已經(jīng)成為火電廠最成熟的煙氣脫硫工藝，而濕法脫硫設備較多長期處于pH較低的介質(zhì)環(huán)境中，極易腐蝕，因此了解脫硫設備的腐蝕機理，選擇合適的防腐蝕耐沖刷材料作為襯里，對于設備的長周期安全穩(wěn)定運行至關重要?，F(xiàn)階段，脫硫系統(tǒng)防腐分為，罐體防腐，泵葉輪以及泵殼防腐，管道防腐，煙囪防腐，地坑防腐。所使用的防腐材料主要有玻璃鱗片、橡膠、環(huán)氧樹脂，?；u四種?，F(xiàn)就各設備的腐蝕機理以及防腐材料的選擇進行探討。

1后處理循環(huán)泵性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點

后處理循環(huán)泵設計為三臺，兩開一備，生產(chǎn)廠家為襄樊五二五，型號為HZ350，設計揚程為3m，密封形式為雙端面機械密封，葉輪為半開式葉輪，葉輪、蝸殼、軸、軸套、葉輪鎖緊螺母等材質(zhì)為2205雙相鋼，雙端面機械密封材質(zhì)為316奧氏體不銹鋼，沖洗方式為PLAN54，能夠有效地減小介質(zhì)對機械密封的沖刷和腐蝕。

2循環(huán)漿液泵

案例電廠濕法脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)設有五層噴淋，石灰石漿液可通過循環(huán)漿液泵傳送至吸收塔噴淋層，此時石灰石可與煙氣中二氧化硫發(fā)生反應，以此實現(xiàn)除硫。濕法脫硫系統(tǒng)中的循環(huán)漿液泵存在多種運行狀態(tài)，循環(huán)漿液泵運轉(zhuǎn)期間的流量規(guī)格不做調(diào)節(jié)，即循環(huán)漿液泵在大多數(shù)情況下均處于額定滿負荷狀態(tài)下，因此，在濕法脫硫系統(tǒng)中，可通過調(diào)節(jié)循環(huán)漿液泵運行數(shù)量對脫硫吸收塔石灰石漿液量進行控制。濕法脫硫系統(tǒng)中的循環(huán)漿液泵運行臺數(shù)越多，則石灰石漿液噴淋量越大，則產(chǎn)生能量耗損越高，此時應注意均衡循環(huán)漿液泵運行臺數(shù)、脫硫效率、能源損耗間的關系。除循環(huán)漿液泵運行臺數(shù)外，其能耗還受泵效率、泵揚程、吸收塔漿液流量的影響，吸收塔漿液流量由液氣比、煙氣量決定，其中液氣比為泵液噴淋量與煙氣量的比值，而煙氣量受負荷、煤種的影響。

3石灰石-石膏濕法脫硫設備的腐蝕機理

在去除SO2的過程中，由于石灰石溶解度較小，其對設備磨損較大，煙氣中的SO2溶于水后呈酸性，也會對設備造成化學腐蝕，以及電化學腐蝕，煙氣未經(jīng)處理前，凈煙氣煙道也會被煙氣中的粉煤灰沖刷腐蝕?？v觀整個脫硫系統(tǒng)的腐蝕過程，都是設備防腐層脫落、開膠、鼓包之后，介質(zhì)直接與設備接觸后造成的腐蝕。

3.1化學腐蝕

濕法脫硫工藝中化學腐蝕是酸與金屬反應的過程：鍋爐燃料（煤粉或者高、焦爐煤氣）中的硫、氟、氯等元素和硫化氫等化合物經(jīng)燃燒后，隨煙氣以SO2、SO3、HF、HCl等形式進入脫硫系統(tǒng)與設備接觸，并發(fā)生化學反應，產(chǎn)生硫酸鹽、亞硫酸鹽或其它化合物。脫硫后煙氣經(jīng)過與石灰石漿液的換熱，溫度由135℃降低至50℃以下，在煙氣露點溫度以下，未被吸收的SO2、SO3在煙道中形成亞硫酸以及硫酸，與煙道以及煙囪發(fā)生化學腐蝕。反應機理：煙氣中的SO2與漿液液滴中的水發(fā)生如下反應：

SO2（g）→SO2（aq）（1）

SO2（aq）+H2O→H2SO3→HSO3-+H+（2）

HSO3-→H++SO32-（3）

2H++Fe→Fe2++H2（4）

3.2泵過流件腐蝕磨損原因分析

石灰石石膏濕法脫硫中漿液循環(huán)泵葉輪材質(zhì)采用白口高鉻合金鑄鐵，漿液循環(huán)泵輸送的介質(zhì)主要是石耷漿液，值在之間。酸性介質(zhì)流過泵體時，對過流部件表面產(chǎn)生一定的腐蝕作用。此外，固體粒徑在左右，固體顆粒以一定的流速流經(jīng)零件表面時，對葉輪、護板等表面也會產(chǎn)生沖刷和磨損。一般情況下，漿液循環(huán)泵葉輪損壞的原因應歸結(jié)為腐蝕、汽蝕和磨損等諸多因素綜合作用的結(jié)果。

3.3電化學腐蝕

電化學腐蝕就是金屬與介質(zhì)組成了兩個電極，形成了腐蝕原電池。在濕法脫硫工藝中，電化學腐蝕伴隨著整個脫硫過程，分為全面腐蝕和局部腐蝕，其中局部腐蝕占80%，局部腐蝕又可以分為電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕（點腐蝕）、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂等。通常局部腐蝕集中在個別位置急劇發(fā)生、腐蝕破壞快速、隱蔽性強、難以預計、控制難度大、危害大，易突發(fā)事故。例如漿液循環(huán)泵泵殼、葉輪的不銹鋼孔蝕反應機理：孔內(nèi)反應：

Fe→Fe2++2e

Ni→Ni2++2e

Cr→Cr3++3e孔外反應：

H2O+O2+4e→4OH-

陰陽極彼此分離，二次腐蝕產(chǎn)物在孔口形成，不起保護作用，孔口介質(zhì)的pH逐漸升高，介質(zhì)中可溶性鹽轉(zhuǎn)化成沉淀，銹層和垢層在孔口沉積--形成閉塞電池，孔內(nèi)介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解氧不易向內(nèi)擴散，金屬難以鈍化，金屬離子不易向內(nèi)擴散，金屬離子增加，氯離子遷入以維持氯化亞鐵濃度，高濃度氯化物水解，孔內(nèi)酸度增加，金屬陽極溶解加快，蝕孔高速深化，由于閉塞電池引起孔內(nèi)酸化加速腐蝕的作用，也就是自催化酸化作用。

4設備腐蝕問題及解決措施

由于煙氣中含有SO2、HF等酸性氣體，容易形成酸液從而腐蝕設備，尤其是焊縫部位。同時吸收塔溶液中的硫酸鹽以及亞硫酸鹽中析出的結(jié)晶會導致溫度改變，使得內(nèi)襯與基質(zhì)不同步膨脹，從而降低內(nèi)襯黏度。為了解決這一問題需要選擇合適的脫硫設備以及配套的防腐內(nèi)襯，至少能長期承受160℃的煙氣以及20min的180℃煙氣。嚴格控制內(nèi)襯的安裝質(zhì)量，做好原材料驗收以及預處理的控制。對原裝材料的品種、硬度、厚度以及外觀進行有效控制。防腐內(nèi)襯需要進行預處理來提高其使用時間，現(xiàn)場加工溫度控制在15～30℃，濕度控制在70%，施工過程中需要對配料、流程、涂料的施工工藝進行有效控制。安裝過程中需要確保焊縫光滑無缺陷，且內(nèi)支撐需要使用圓鋼或方鋼，不能使用槽鋼、工字鋼，外接管則需要使用法蘭連接。防腐材料目前國內(nèi)通常使用2～4mm的玻璃鱗片，脫硫攪拌器通常使用頂進式攪拌器，低溫煙道可以使用內(nèi)襯玻璃鱗片，吸收塔漿液的pH值為4～6，需要定期采集漿液進行酸堿值測定，檢測Cl-濃度，避免其酸度過高，加強肥水管理，避免Cl-富集，避免系統(tǒng)內(nèi)部各設備的磨損程度增加，同時要及時疏通管道，此外還需要合理設置石灰石漿液的投入量以及除霧器的運行時間，監(jiān)控漿液塔的液位以及濃度。

4.1規(guī)避循環(huán)泵常見故障

為減低由循環(huán)漿液泵造成的能源損耗，應對循環(huán)漿液泵進行定期調(diào)節(jié)，使循環(huán)漿液泵運行參數(shù)與脫硫效率良好匹配，以此保障脫硫效率，但在實際脫硫作業(yè)期間，需控制循環(huán)漿液泵調(diào)節(jié)頻率，避免由頻繁調(diào)節(jié)現(xiàn)象，造成額外能源損耗，并縮短脫硫系統(tǒng)運行壽命。循環(huán)漿液泵在應用期間常發(fā)生機械密封性不足、葉輪磨損、汽濁等故障，為防止故障發(fā)生損壞設備性能，降低脫硫效率，應在濕法脫硫期間注意避免常見循環(huán)漿液泵故障。結(jié)合以往經(jīng)驗，可從以下幾個方面對濕法脫硫循環(huán)漿液泵進行調(diào)節(jié)控制：（1）調(diào)整循環(huán)漿液泵葉輪通氣孔數(shù)量及位置，保障平衡;（2）加大對吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)的重視，定期檢查并清理循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)，規(guī)避濾網(wǎng)堵塞故障問題，以此保障循環(huán)漿液泵運行效果;（3）定期組織循環(huán)漿液泵密封性檢測，確保循環(huán)漿液泵密封情況;（4）循環(huán)漿液泵停止運行后需立即清洗，使循環(huán)漿液泵始終處于高效穩(wěn)定狀態(tài)下;（5）循環(huán)漿液泵運行期間，應以實際情況為依據(jù)，動態(tài)調(diào)整吸收塔液位、漿液酸堿性等關鍵參數(shù)。

4.2加強檢修工藝

安裝除霧器時，要清理干凈除霧器板片、支撐梁、吸收塔內(nèi)壁表面的積垢，應選擇完好無損的除霧器，要注意直段朝上安裝，防止反裝。在拆除除霧器進行垢物清理后，不要將第二級除霧器安裝到第一級。要對沖洗水噴淋裝置、漿液循環(huán)噴淋裝置進行仔細檢查，疏通堵塞的噴嘴，避免出現(xiàn)沖洗死角，對磨損較重的噴嘴要及時更換。在封人孔門前，應先做除霧器沖洗試驗，觀察沖洗效果，調(diào)整沖洗壓力，運行中發(fā)現(xiàn)沖洗水門內(nèi)漏應及時處理。

4.3石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中防腐材料的選用

在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中防腐材料的選用過程中，工程造價和材料的耐磨性成為一對矛盾。發(fā)達國家在煙氣脫硫系統(tǒng)中常采用價格高昂的鎳基合金。尋找經(jīng)濟耐用的材料是一個國際性題目。煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐重點是煙道和吸收塔，已采用過的耐腐蝕材料有：鎳基合金：鎳基合金是以鎳為主與Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的連續(xù)固溶體合金，其中以蒙耐而合金和哈氏合金為代表。比較典型的有Nicrofer5923hMo—59合金（2.4605），Microfer3127hMo—31合金（1.4562），Cronifer1925hMo—926合金（1.4529）等，通常不低于1.4529。能和良好的機械強度，具有良好的加工和焊接性能，無焊縫開裂題目，并具有良好的熱穩(wěn)定性，使用效果較為理想，國際上有使用十多年未出現(xiàn)腐蝕的例子。但鎳基合金造價昂貴，增加了投資。

4.4加強電除塵治理

電除塵效率的高低不但對脫硫效率有影響，而且會引起GGH的堵塞和除霧器的結(jié)垢，在電除塵效率下降時，要及時查清原因，予以消除。在振打裝置投入運行時，應及時通知脫硫運行值班員增加吸收塔漿液循環(huán)泵的數(shù)量，同時加強對除霧器的沖洗。

4.5保證沖洗水質(zhì)量

一般情況下，不可使用水質(zhì)硬度高的地下水或工藝回收水作為除霧器的沖洗水，防止生成大量的亞硫酸鈣/硫酸鈣，導致板片結(jié)垢。受條件限制必須使用這些水源時，應先進行軟化處理。在使用合格的地表水作沖洗水時，要注意檢查石灰石漿液系統(tǒng)沖洗水門的內(nèi)漏情況，及時處理。要避免工藝水泵出口壓力低于石灰石各漿液泵出口壓力，防止石灰石漿液通過內(nèi)漏的閥門進入工藝水箱，再通過除霧器沖洗水泵進入吸收塔，惡化除霧器沖洗水水質(zhì)。

4.6環(huán)氧樹脂防腐涂料

以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，加入一定量的顏料、填料、助劑、溶劑等配制而成的涂料，稱之為環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料。由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有極性高的羥基和醚鍵，故涂膜的耐化學性好，耐堿性好，耐熱堿性介質(zhì)更好。又因其結(jié)構(gòu)含有剛性和苯環(huán)和頭型的烴鏈交替排列，故涂膜的物理機械性能也相當好。由于極性基團的存在，使涂膜會有一定的親水性，如果配方選擇得當，也能得到耐水性良好的涂膜。環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料的品種很多，應用最廣泛的是胺類或其衍生物固化環(huán)氧涂料和瀝青環(huán)氧防腐涂料具有成本低、不易燃燒、毒性小、污染性小、施工效率高等優(yōu)點。主要用于水下建筑物及潮濕表面涂裝，不僅有防腐蝕作用，還具有防滲、堵漏等功效。

結(jié)束語

通過調(diào)整和控制工藝參數(shù)，有效地控制了脫硫后處理循環(huán)泵的腐蝕速率，在不進行設備材質(zhì)升級的情況下能夠達到設備運行周期的要求，同時減小后處理其他設備的腐蝕速率。

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