鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備防腐的途徑

張超

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

腐蝕會給設(shè)備帶來損耗加劇、預(yù)期壽命縮減、維護(hù)成本升高等問題。同時(shí)，關(guān)鍵部位的腐蝕還會引起不必要的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。國內(nèi)多起重大事故都是由于忽視了重要部件的腐蝕，產(chǎn)生了嚴(yán)重的安全問題，釀成了不可彌補(bǔ)的大的損失。因此加強(qiáng)防腐措施具有實(shí)在的現(xiàn)實(shí)意義。鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備普遍存在嚴(yán)重的腐蝕問題，導(dǎo)致設(shè)備使用壽命急劇縮短，維護(hù)成本居高不下，對火電廠鍋爐廢氣排放產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙，成為目前迫在眉睫的問題。本文將對煙氣脫硫和除塵設(shè)備腐蝕防護(hù)進(jìn)行研究。

1 鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備腐蝕問題的概述

目前，鍋爐煙道氣脫硫中使用的工藝最多的是濕法脫硫工藝，即石灰石/石灰—石膏煙氣脫硫工藝，這種技術(shù)運(yùn)用鈣基脫硫劑吸收煙氣中含有的SO2物質(zhì)，并且產(chǎn)生CaSO4以及CaSO3物質(zhì)，因這兩種物質(zhì)的溶解度比較小，經(jīng)常會黏附到鍋爐煙道，使整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響。腐蝕問題是我國鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備所面臨的重要問題，煙氣含有煤灰燼成分和其他各種有毒腐蝕性成分，一般包括二氧化硫、氮氧化物和鹽霧等。在鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備在脫硫凈化過程中，酸劑和一些破壞性介質(zhì)常相互滲透交替，會嚴(yán)重地腐蝕設(shè)備，增加了對脫硫防腐保護(hù)工作性能的要求[1]。

2 腐蝕機(jī)制分析

鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備腐蝕的原因可分為4 類。

（1）化學(xué)腐蝕，即煙道之中的腐蝕性介質(zhì)在一定溫度下與鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成可溶性鐵鹽，使金屬設(shè)備逐漸破壞。部分反應(yīng)化學(xué)式如下。

（2）電化學(xué)腐蝕，鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備使用濕法脫硫工藝，設(shè)備金屬表面有水及電解質(zhì)，其表面形成原電池而產(chǎn)生電流，使金屬逐漸銹蝕，特別在焊縫接點(diǎn)處更易發(fā)生。部分反應(yīng)化學(xué)式如下。

（3）結(jié)晶腐蝕，鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備使用堿性液體吸收SO2后生成可溶性硫酸鹽或亞硫酸鹽，液相硫酸鹽或亞硫酸鹽會滲入表面防腐層的毛細(xì)孔縫隙內(nèi)。在鍋爐長期不運(yùn)行的情況下，液相硫酸鹽或亞硫酸鹽通過自然干燥，生成固態(tài)結(jié)晶鹽，同時(shí)體積膨脹使防腐材料自身產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而使其脫皮、粉化、疏松或裂縫損壞。閑置的鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備比經(jīng)常應(yīng)用的更容易受到腐蝕[2]。

（4）磨損腐蝕，即鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備的煙道之中，固體顆粒與設(shè)備表面湍動摩擦，不斷更新其表面，加速腐蝕過程，使其逐漸變薄。

3 腐蝕環(huán)境區(qū)域

除塵脫硫系統(tǒng)運(yùn)行使用過程中，粉塵和煙氣都是強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，高溫潮濕，高磨耗，所以其在惡劣的腐蝕性條件下，煙氣脫硫?qū)Σ牧系哪臀g、耐磨性和耐溫要求十分苛刻。吸收塔、煙道選材和保護(hù)材料的選用直接關(guān)系到設(shè)備的壽命和運(yùn)行，是煙氣脫硫設(shè)備設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的重要技術(shù)。吸熱塔可以采用合金鋼、玻璃鋼或碳鋼、襯里玻璃鋼、橡膠、磚塊、鱗片涂料等，需要在以下部位做好防腐工作。

（1）吸收塔的內(nèi)壁襯里涂覆有玻璃鋼。

（2）在煙氣式系統(tǒng)中設(shè)置了GGH 的脫硫設(shè)備時(shí)，在原有煙道進(jìn)口彎管到煙道管的煙道處需要進(jìn)行防腐蝕處理，使用的防腐蝕材質(zhì)為玻璃鋼。

（3）主煙管旁通擋板的后端，即凈煙氣側(cè)（含煙管中的導(dǎo)流管），其內(nèi)部也要進(jìn)行防腐蝕處理。

（4）要求進(jìn)行防腐蝕的擋板門為煙氣排放擋板門和旁路擋板門。其機(jī)架、葉片、軸、螺栓及密封件都是由鎳合金制成。

（5）煙氣換熱器（GGH）在煙氣換熱器后，溫度不能小于80℃，因?yàn)闊煔鈸Q熱器與換熱部件與煙氣直接接觸，故需進(jìn)行防腐蝕處理。對受熱側(cè)殼體進(jìn)行防腐蝕，使用玻璃鋼漆，而傳熱總成通常采用的是琺瑯漆。

（6）漿液處理裝置中，漿液傳輸管路中應(yīng)加入濾芯，漿液泵抽吸端設(shè)置濾網(wǎng)。濾芯通常使用鋼襯里或內(nèi)襯的玻璃鋼，而濾芯則是由鎳合金制成。貯存泥漿的箱、罐、池都要進(jìn)行防腐處理。

4 煙氣煙氣脫硫和除塵裝置的防腐蝕措施

4.1 遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)原則

煙氣脫硫設(shè)備生產(chǎn)中還普遍反映存在各種腐蝕防護(hù)問題。除了考慮應(yīng)用上各種化學(xué)防腐材料處理外，還要通過定期調(diào)整鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備中的系統(tǒng)運(yùn)行控制參數(shù)等來盡可能減少腐蝕。相關(guān)工作人員需要注意溶液pH 的控制，石灰初始pH 長期偏低，會逐漸腐蝕鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備表面。當(dāng)采用石灰水溶液等作濕法活性炭脫硫劑時(shí)，石灰漿液初始最佳pH 在6.9～8.9。在工業(yè)實(shí)際運(yùn)用實(shí)踐中，一般可采用進(jìn)口煙氣的再傳熱降溫裝置，使其出口后的煙氣溫度盡可能控制保持在溫度以上，可以大大減少煙氣露點(diǎn)腐蝕。

鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備可根據(jù)實(shí)際情況布置在鍋爐間或?qū)Ｓ眯蛥f(xié)助屋內(nèi)，或者在降水量比較少的戶外環(huán)境里，但需實(shí)行合理的防腐措施，以提高鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備的使用期。鍋爐除塵設(shè)備應(yīng)當(dāng)與墻面和其他設(shè)備拉開距離，間距應(yīng)不低于1.5m。

4.2 合理選擇防腐材料

要想延長鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備的使用壽命，使其具有較強(qiáng)的防腐性能，唯一的辦法就是把金屬設(shè)備致密包圍，有效地保護(hù)起來，切斷各種腐蝕途徑。

煙道煙氣脫硫除塵系統(tǒng)需要的防腐蝕材料要求如下。

（1）附著力強(qiáng)，不容易脫落，耐腐蝕，使用壽命長。整個(gè)脫硫體系的防腐工程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維修不便，所以耐蝕材料的使用壽命要長，免維護(hù)周期也要長。

（2）耐高溫、耐濕、熱腐蝕，對酸性介質(zhì)的腐蝕性能有很高的要求，可以適應(yīng)在酸性環(huán)境中長時(shí)間經(jīng)受高溫?zé)煔飧g和腐蝕，并能適應(yīng)酸性氣體的露點(diǎn)腐蝕。

（3）具有良好的耐熱穩(wěn)定性，能抵抗因煙氣溫度急劇上升和下降而引起的腐蝕?；蛘呤怯捎诿摿蜓b置的失效，造成了直接排放的煙氣瞬間升溫等原因，需要良好的溫變特性。

（4）具有良好的防水和防滲能力，能夠防止腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步滲透，從而防止基材被腐蝕。

（5）涂層具有良好的機(jī)械性能、良好的耐磨性和較高的強(qiáng)度，能夠承受液體中的固體粒子的沖刷磨損。

（6）具有優(yōu)良的黏合能力，防腐材料的結(jié)合強(qiáng)度必須很高，不但要有很高的粘接強(qiáng)度，還要有很高的接合能力，同時(shí)還要能防止龜裂、分層、剝離，并能很好地結(jié)合在一起，這樣才能確保耐腐蝕。一般情況下，在脫硫系統(tǒng)中，除換熱器、增壓風(fēng)機(jī)外，一般都是離心泵，從塔底抽出漿液進(jìn)行再循環(huán)，是脫硫過程中流量最大、使用條件最嚴(yán)格的一種，經(jīng)常會因腐蝕、磨損而發(fā)生故障。

4.3 材料比較

防腐材料在鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備中具有加強(qiáng)腐蝕保護(hù)的重要作用。防腐材料一般分為兩種：無機(jī)材料和有機(jī)材料。

4.3.1 無機(jī)材料

（1）水玻璃水泥，其主要優(yōu)點(diǎn)為耐酸、耐腐蝕、耐高溫、耐磨損，但水玻璃水泥抗酸堿侵蝕較差，抗?jié)B性差。

（2）硫磺水泥，其主要成分包括硫磺粉、輝綠巖粉、石墨粉、石棉絨、聚硫樹脂。其主要有點(diǎn)有耐酸、防水、固化快、強(qiáng)度高，但是不耐高溫，溫度不能超過70℃，否則容易變形，只能在有水浸的濕法脫硫塔底部使用。硫磺水泥必須煮沸，施工程序復(fù)雜，使用不便。

（3）耐酸瓷磚，鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備內(nèi)壁粘貼耐酸瓷磚時(shí)，應(yīng)使用耐腐蝕砂漿，耐酸瓷磚具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和耐磨性，但是其必須根據(jù)設(shè)備尺寸提前制造，沒有標(biāo)準(zhǔn)件，容易折斷或掉縫。

4.3.2 有機(jī)材料

（1）涂層，由于各種防銹漆膜層較薄，在濕熱變化、酸堿轉(zhuǎn)移、空氣精煉、脫硫設(shè)備粉塵磨損等方面存在一定的問題，并且其使用壽命較短。

（2）制作玻璃鋼防腐材料的主要元素是合成樹脂，這是一種比較容易獲取的黏合劑。玻璃鋼作為一種以各向異性為基本特征的防腐材料，其制作原料和添加物分布廣泛且選擇空間廣闊，同時(shí)能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯ふ{(diào)節(jié)，因此物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)比較靈活，能夠取長補(bǔ)短，具有質(zhì)量較輕、剛硬程度佳、耐熱性能良好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等顯著優(yōu)勢。

4.3.3 綜合應(yīng)用防腐材料

使用單一防腐材料已經(jīng)不能完全滿足鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備防腐的基本工藝要求，需要由多種新型防腐工藝材料加以組合使用。筆者認(rèn)為，脫硫設(shè)備較方便可行的防腐材料為強(qiáng)耐蝕玻璃鋼。通用型不飽和聚酯樹脂玻璃鋼不能滿足脫硫設(shè)備防腐要求，因其耐濕熱性、耐堿性差；單一的環(huán)氧玻璃鋼耐溫性能差。采用耐溫性、耐酸堿性較強(qiáng)的呋喃樹脂與粘接性較好的環(huán)氧樹脂復(fù)配，并加入耐磨、導(dǎo)熱和抗老化的填料和助劑，用合成的改性有機(jī)胺樹脂為固化劑，以玻璃布為骨架，即得到滿足脫硫要求的耐蝕玻璃鋼。實(shí)踐證明，該材料耐溫、耐磨、耐水、耐濕熱、防腐性能好，使用壽命長，抗拉、抗壓、抗剪切力學(xué)性能均優(yōu)于普通玻璃鋼。由加速老化對比實(shí)驗(yàn)知，其抗老化性能遠(yuǎn)大于普通玻璃鋼。

為實(shí)現(xiàn)有效的控制高溫?zé)煔庵忻摿驅(qū)Τ龎m脫硫設(shè)備造成的化學(xué)腐蝕，需要盡可能保證鍋爐煙道氣脫硫除塵設(shè)備表面焊縫間的良好平整度，保證其表面潔凈無明顯焊邊、焊渣殘痕和縫隙。設(shè)備的氧化層、油脂和灰塵都要完全去除，而大型的機(jī)器則要進(jìn)行噴沙處理。機(jī)床內(nèi)外壁面不能出現(xiàn)過度的弧度，且過渡半徑超過3mm 確保噴嘴不突出到機(jī)器的內(nèi)表面，如果工藝需要，應(yīng)采用雙面焊接[3]。

4.4 保證施工質(zhì)量

為了保證持續(xù)增強(qiáng)的煙氣和脫硫等除塵治理設(shè)備系統(tǒng)的整體防腐凈化效果，在選擇防腐修復(fù)材料時(shí)，要注重選擇性能更容易修復(fù)的材料。在防腐工程中，其前期處理方法包括基材補(bǔ)焊打磨、噴砂及膠片打磨。經(jīng)過噴沙處理，襯膠層和玻璃板的表面清潔程度應(yīng)達(dá)SA2.5，粗糙率為75μm。在建造期間，需要采用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣板，用來作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行判斷，也需要對其表面開展一定的檢驗(yàn)工作。與此同時(shí)，還需要進(jìn)一步檢測以及控制噴砂壓縮空氣的質(zhì)量，不能夠壓縮相關(guān)的油污和水汽。對于噴吹介質(zhì)而言，工作人員可以使用鐵礦砂或者是銅礦砂，但需要注意的是不能夠使用河沙。工作人員應(yīng)留意夜間溫度驟降，必要時(shí)可在底層涂防銹漆，對吸附器進(jìn)行了拋光后的焊接進(jìn)行染色。

4.5 對施工環(huán)境條件進(jìn)行一定的控制

在對襯膠及玻璃鱗片進(jìn)行施工的過程中，需要將溫度控制在15～30℃，濕度也需要將其保持在75%以下。相關(guān)工作人員需要注意的是，如果遇到溫度過低或者在雨天相對濕度過大的情況下開展施工工作，膠板及玻璃鱗片很可能會發(fā)生剝落。有關(guān)工作人員應(yīng)依據(jù)裝置內(nèi)部各個(gè)部分的媒體流動情況來決定膠片的疊合方式，此過程中，要仔細(xì)地檢驗(yàn)黏合劑的搭接位置，確保接頭的正確取向[4]。

4.6 提升脫硫除塵設(shè)備的管理方法

提升高壓容器、管道的檢測和管理，提升機(jī)械設(shè)備的管理水平，使設(shè)備的腐蝕狀況及早發(fā)現(xiàn)解決，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硫設(shè)備平穩(wěn)、長周期運(yùn)行。近幾年，硫化橡膠工業(yè)一直在研究和設(shè)計(jì)一種具有過熱蒸汽、連續(xù)、無污水工業(yè)廢氣的廢舊橡膠原料粉脫硫裝置，但該裝置存在著易揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)泄漏、螺旋式黏性物質(zhì)堵塞等問題，機(jī)器設(shè)備不完善、生產(chǎn)制造出的硫化橡膠質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，這種設(shè)備已經(jīng)被淘汰，被新產(chǎn)品代替。

由于不加水作為工作介質(zhì)，不會產(chǎn)生蒸汽的工作壓力，進(jìn)料和倒料口的開啟和關(guān)閉，汽缸中的蒸汽過多，選擇電流磁場作用加熱，不加水可以節(jié)省蒸汽變化的工號，煙氣脫硫后的橡膠粉末在機(jī)筒中冷卻到常溫排出，沒有有機(jī)廢氣，污水，綠色環(huán)保，采用結(jié)構(gòu)型控制模塊化結(jié)構(gòu)，滾動軸承支撐，螺旋絞龍葉片自動清潔，使用維修維修方便。

4.7 減少液化氣介質(zhì)中的水分

氣體介質(zhì)中的水分組成和水分存在形式對煙氣排放系統(tǒng)的影響很大，如果蒸汽中含有大量的水分，會在表面形成一層水膜，從而加劇腐蝕。因此，可以加入脫硫催化劑，降低結(jié)晶體物的轉(zhuǎn)化率，因此，在實(shí)際運(yùn)行中，通過提高冷卻塔流道分離器、間隔器、出口分離器的廢水處理，可以有效地減輕脫硫裝置和管路的腐蝕[5]。

4.8 涂層的養(yǎng)護(hù)和維護(hù)

涂料從施工到可以使用的這一期間叫做養(yǎng)護(hù)期，養(yǎng)護(hù)期的長短取決于涂料的硬化程度，通常夏季放置5d 或更多，冬季至少放置10d 或以上。如果預(yù)先使用，可以采用加熱方法加快涂料的硬化速度，60℃需要4h，80℃需要2h。為了能最大限度地延長玻璃鱗片漆的使用壽命，還要對所用的涂層進(jìn)行徹底的檢測和局部修復(fù)。

5 結(jié)語

綜上所述，煙氣濕法脫硫與除塵等設(shè)備腐蝕會受到化學(xué)介質(zhì)腐蝕、電學(xué)介質(zhì)腐蝕、產(chǎn)品腐蝕和設(shè)備磨損腐蝕。鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)備普遍存在嚴(yán)重的腐蝕問題，造成裝置的壽命大幅減少，對脫硫除塵環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)嚴(yán)重的阻礙。為能保證煙氣脫硫與除塵設(shè)備正常的工作使用壽命，加強(qiáng)內(nèi)部防腐技術(shù)處理，合理搭配選用優(yōu)質(zhì)防腐處理材料，提高設(shè)備金屬表面的高清潔度，保證長期煙氣脫硫凈化和設(shè)備長效的防腐保護(hù)效果十分必要。