燃煤電廠濕法煙氣脫硫的腐蝕與防護(hù)

摘 要 ：現(xiàn)在我國(guó)主要以煤炭發(fā)電為主，產(chǎn)生的SO2數(shù)量相當(dāng)多，全國(guó)正在進(jìn)行超低排改造，將尾氣排放達(dá)到國(guó)家環(huán)保法的要求，所以腐蝕的問(wèn)題就相對(duì)嚴(yán)重，本文就是從脫硫腐蝕的機(jī)理到防腐材料的選擇，給本行業(yè)的人員提供一些參考。也介紹了一些常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)，重點(diǎn)介紹了鱗片膠泥這種防腐材料的特點(diǎn)，

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；腐蝕；防腐材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.021

1 前言

我國(guó)的發(fā)電來(lái)源仍然以煤炭為主，所以火電廠生產(chǎn)的SO2數(shù)量相當(dāng)之多，大約占到全國(guó)SO2總排放的44%，現(xiàn)全國(guó)的燃煤電廠都在進(jìn)行超低排改造，脫硫設(shè)備吸收了絕大多數(shù)的SO2，以石灰石濕法脫硫?yàn)槔摲椒▽煔馍a(chǎn)的SO2轉(zhuǎn)化成CaSO4。在脫除SO2的過(guò)程中，不可避免地造成對(duì)脫硫設(shè)備的腐蝕，所以濕法脫硫工藝的防腐問(wèn)題一直是脫硫行業(yè)中非常重要的問(wèn)題，其所涉及到的腐蝕機(jī)理十分復(fù)雜，它將物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕集合起來(lái)，對(duì)設(shè)備造成的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。脫硫設(shè)備種類(lèi)較多，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，所以很多設(shè)備都存在著腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，每種設(shè)備的防腐措施并不一樣，所以對(duì)脫硫設(shè)備防腐措施的研究十分重要。

2 濕法脫硫的腐蝕機(jī)理和形態(tài)

濕法脫硫中吸收塔內(nèi)部的環(huán)境十分復(fù)雜，固體、液體、氣體交匯，腐蝕就更加容易產(chǎn)生，而且吸收塔是濕法脫硫最重要的設(shè)備之一，如果腐蝕嚴(yán)重，將造成不可重大的損失，在這樣的一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中，腐蝕的形式多種多樣，主要有化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕，磨損腐蝕，結(jié)晶腐蝕，電腐蝕等。

2.1 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是最基本的腐蝕，也是較為常見(jiàn)的一種腐蝕，化學(xué)腐蝕是金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過(guò)程。在脫硫過(guò)程中，煙氣中含有的一些腐蝕性介質(zhì)在一定的條件下與設(shè)備發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成物為可溶性的鹽類(lèi)，設(shè)備從而會(huì)被逐漸腐蝕。主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

SO2 + H2O=H2SO3

Fe + H2SO3 = FeSO3 + H2

在吸收塔漿液內(nèi)有溶解的氧氣存在，可將FeSO3氧化成FeSO4，這兩種鹽都是可溶性鹽，所以長(zhǎng)期會(huì)對(duì)吸收塔塔壁造成化學(xué)腐蝕。

2.2 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)反應(yīng)是在濕態(tài)的環(huán)境中一種最為常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的破壞。反應(yīng)的金屬表面上有著陽(yáng)極和陰極，所以會(huì)有電流的存在，陽(yáng)極上金屬不斷地失去電子成為離子進(jìn)入到溶液中，所以導(dǎo)致金屬被不斷地溶解，從而造成了腐蝕。這種電化學(xué)腐蝕在脫硫系統(tǒng)中表現(xiàn)最為常見(jiàn)的形態(tài)就是縫隙腐蝕。

2.3 磨損腐蝕

磨損腐蝕主要是由于固體顆粒或者氣體在高速流體里與金屬表面沖擊碰撞發(fā)生的一種腐蝕形態(tài)，在脫硫系統(tǒng)中，由于漿液中仍然含有固體顆粒，漿液流體的速度較高，與管道發(fā)生了沖擊，造成腐蝕。在漿液循環(huán)泵中，也有氣蝕浸蝕磨損，其原因是在液體中的氣蝕現(xiàn)象而產(chǎn)生的一種磨損。

2.4 結(jié)晶腐蝕

結(jié)晶腐蝕又叫做應(yīng)力腐蝕。因酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)浸入到建筑物或材料內(nèi)部生成結(jié)晶鹽，由于這種結(jié)晶鹽的體積膨脹作用使建筑物或材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而引起的破壞現(xiàn)象。在濕法煙氣脫硫中，由于漿液中有一些亞硫酸鹽和硫酸鹽，在流動(dòng)中滲入到縫隙中，等到自然風(fēng)干之后，產(chǎn)生了結(jié)晶鹽，此時(shí)體積變大，且液相鹽類(lèi)變?yōu)楣滔嘟Y(jié)晶鹽類(lèi)，所以硬度增大，使得防腐材料自身產(chǎn)生了應(yīng)力，從而造成了腐蝕。

3 防腐蝕技術(shù)

在燃煤的電廠中，由于國(guó)家環(huán)保法的出臺(tái)，對(duì)二氧化硫和氮氧化物的排放要求日益嚴(yán)格，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外比較有效的方法是煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡(jiǎn)稱(chēng)“FGD”）。現(xiàn)在基本上國(guó)內(nèi)外都采用了濕法石灰石-石膏脫硫法。對(duì)于濕法石灰石-石膏脫硫的防腐工藝，其基本過(guò)程是：煙氣中的SO2、SO3、HF或其它有害化學(xué)成份在高溫狀態(tài)下與一些化學(xué)介質(zhì)相遇，并發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生稀硫酸、硫酸鹽或其它化合物，此時(shí)煙氣溫度也降低到了露點(diǎn)以下，這時(shí)脫硫設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題。所以，濕法脫硫系統(tǒng)對(duì)材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求非常嚴(yán)格；現(xiàn)在由于不允許打開(kāi)旁路煙道，所以就要求脫硫系統(tǒng)跟主機(jī)必須是同時(shí)運(yùn)行，同時(shí)退出，所以對(duì)脫硫系統(tǒng)的可靠性、利用率和使用壽命要求也相當(dāng)高。那么，對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐性能也提高了要求。

4 防腐材料的選擇

4.1 鱗片膠泥的防腐機(jī)理

鱗片膠泥含有10%-40% 片徑不等的玻璃鱗片，膠泥在施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹(shù)脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長(zhǎng)，相當(dāng)于有效地增加了防腐蝕層的厚度。

4.2 鱗片膠泥的特點(diǎn)

鱗片膠泥的特點(diǎn)是很多的，首先其具有很好的耐腐蝕性能，從而也有了很低的滲透率。這是鱗片膠泥最大的特點(diǎn)，其次，鱗片膠泥的熱沖擊性能也比較好。這是因?yàn)樵邝[片膠泥的涂層中會(huì)有很多的玻璃鱗片，從而減少了涂層與鐵間的線膨脹系數(shù)的差別。再者，鱗片膠泥也有很強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，正因?yàn)樗泻軓?qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，所以能夠保證鱗片膠泥的耐蝕性。當(dāng)然，鱗片膠泥還有其他很多的特點(diǎn)，比如說(shuō)耐磨性也是很好的，因?yàn)樗湍バ詾?30mg，當(dāng)鱗片膠泥受到外界的機(jī)械磨損的時(shí)候，它的破壞擴(kuò)散也比較小，破壞也就成了局部磨損，這樣的話有利于修復(fù)。鱗片膠泥的造價(jià)也是相對(duì)來(lái)說(shuō)便宜的，比國(guó)內(nèi)外所用的合金，玻璃鋼之類(lèi)的材料更為便宜。所以鱗片膠泥是很有優(yōu)勢(shì)的一種防腐材料。

5 結(jié)語(yǔ)

濕法石灰石脫硫技術(shù)日益成熟，改進(jìn)的空間越來(lái)越少，在目前國(guó)家環(huán)保法對(duì)尾氣排放更加嚴(yán)格的情況下，對(duì)設(shè)備的要求也更高，所以我們對(duì)防腐蝕的研究應(yīng)該更加深入。防腐材料的選擇其實(shí)是多樣化的，也有研究人員研究新型的材料。這方面可以再進(jìn)行探索。

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作者介紹：劉超（1990-），安徽淮南人，化工過(guò)程機(jī)械碩士，從事技術(shù)研究。