電力行業煙氣脫硫腐蝕技術介紹

胡開兵

摘要：現今，國內外已開發出數百種煙氣脫硫技術。我國作為發展中國家，在經濟實力有限的情況下，如何科學地評估和優選先進、經濟、實用的煙氣脫硫技術，是控制火電廠SO2，排放迫切需要解決的問題。本文在環境保護與治理的經濟學理論研究的基礎上，以電力行業煙氣脫硫腐蝕技術為個案進行經濟評價分析，從而為今后中國電力系統環境保護所面臨的挑戰提供參考對策。

關鍵詞：濕法煙氣脫硫，氨法煙氣脫硫，煙氣脫硫系統

一、濕法煙氣脫硫

濕法煙氣脫硫就是采用液體吸收劑洗滌煙氣，吸收煙氣中含有的SO2。目前實際應用中被普遍采用的濕法煙氣脫硫有石灰/石灰石-石膏法、雙堿法、碳酸鈉法、氨法等。濕法煙氣脫硫具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。

二、氨法煙氣脫硫簡介

氨法煙氣脫硫利用NH3吸收煙氣中的SO2，生產的脫硫產物在進行處理，從而脫除SO2。氨法煙氣脫硫工藝過程一般分成三大步驟：脫硫吸收、中間產品處理、副產品制造。其主要化學反應式如下：

（1）吸收過程：

脫硫吸收過程是氨法煙氣脫硫技術的核心，它以水溶液中的SO2和NH3的反應為基礎：

SO2+H2O+xNH3 = （NH4） xH2-XSO3 （1）

得到亞硫酸銨中間產品。其中，x=1.2-1.4。

直接將亞銨制成產品即為亞硫酸銨法

（2）中間產品處理

中間產品的處理主要分為兩大類：直接氧化和酸解。

a） 直接氧化——氨-硫銨肥法

在多功能脫硫塔中，鼓入空氣將亞硫銨氧化成硫銨，其反應為：

（NH4）XH2-XSO3+1/2O2 +（2-x）NH3=（NH4）2SO4 （2）

b） 酸解——氨酸法

用硫酸、磷酸、硝酸等酸將脫硫產物亞硫銨酸解，生成相應的銨鹽和氣體二氧化硫。

（3）副產品制造

中間產品經處理后形成了銨鹽及氣體二氧化硫。銨鹽送制肥裝置制成成品氮肥或復合肥;氣體二氧化硫既可制造液體二氧化硫又可送硫酸制酸裝置生產硫酸。而生產所得的硫酸又可用于生產磷酸、磷肥等【1】。

三、氨法煙氣脫硫的腐蝕機理

吸收塔內部的腐蝕主要是由于氨水混合物噴淋液中氯化物的含量過高引起的麻點腐蝕及煙氣從刷帶來的磨損腐蝕。含SO2的煙氣經過脫硫系統的每個環節都會造成對設備的腐蝕，腐蝕的形式多種多樣，主要有化學腐蝕、電化學腐蝕、結晶腐蝕。氨法脫硫固體顆粒少，磨蝕基本不存在。

3.1化學腐蝕

煙氣中的腐蝕介質在一定的溫度、濕度下和金屬材料發生化學反應，生產可溶解性鹽，使設備逐漸被腐蝕。主要化學反應方程式為：

水解生產游離的硫酸：

4 FeSO4+10H2O+O2=4Fe（OH）3+4H2SO4

2HCl+Fe=FeCl2+H2

如此循環反復，使腐蝕不斷進行下去。

3.2電化學腐蝕

在潮濕的條件下，金屬表面直接與煙氣介質發生化學反應，導致電化學腐蝕，在焊縫處特別容易發生。主要反應為：

Fe→Fe2+ +2e

Fe2+ + 8FeO·OH +2e→3Fe3O4 + 4H2O

四、煙氣脫硫系統的防腐措施

長期以來，人們對煙氣脫硫系統采取了多種多樣的防腐蝕措施，歸納起來大致分為兩大類。

4.1 采用耐腐蝕材料

國外對煙氣脫硫系統的防腐蝕重點，首先是煙道和脫硫塔 ，主要采用以下措施：

（1）應用不銹鋼

根據煙氣脫硫腐蝕介質特點，一般選擇耐化學腐蝕的不銹鋼，如316或317不銹鋼，即00Crl7NiI4Mo3和0CrI 8NiI2Mo3"I～ 這是一類超低碳和低碳的奧氏體不銹鋼，這類不銹鋼既能耐氧化性介質腐蝕，電能抗還原性介質腐蝕：同時由于Mo和Ti的加入，還增加了其抗孔蝕和晶間腐蝕的能力。因此，在不少煙氣脫硫系統尤其早期工程的煙道和脫硫塔中都采用了316或317不銹鋼。盡管如此，使用效果并不十分理想，有些也發生了點蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕等現象【2】。

（2）應用碳鋼和高合金鋼復合鋼板

高合金鋼由于臺金含量低于不銹鋼而價格便宜，由它與碳鋼組成的復合鋼板與純不銹鋼相比，既具有優越的機械強度，又有一定的耐腐蝕性能。因此，在早期的煙氣脫硫設備上采用此種材料的較多。但是通過多年運行考核發現，其點蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕也相當嚴重。因此在脫硫系統的主要部件上已不再采用。

（3）應用鎳基合金

鎳基合金是以鎳為主與Co，Mo，Fe，W，Cr等形成的連續固溶體合金，其中以蒙耐爾合金和哈氏合金為代表。它們的耐腐蝕性能和加工性能都相當優越，使用效果也非常理想。但由于價格昂貴，現在一般不再設計采用。

（4）應用整體玻璃鋼

玻璃鋼是以合成樹脂為粘合劑，以玻璃纖維制品作增強材料而制成的，它質輕、比強度高、成型工藝簡單、化學穩定性好。性能優良的玻璃鋼使用溫度可達IO0'C一120℃，個別可達160℃ 。要使用玻璃鋼制作大型的脫硫塔相當困難，主要是模具問題。而采用玻璃鋼制作管道，法蘭，閥門等卻是一種很好的材料。國外有采用整體玻璃鋼煙道的。但玻璃鋼容易產生加工缺陷，如氣泡、裂紋等，加之煙氣脫硫條件苛刻，顯得安全可靠性不足，因此可以考慮在工業鍋爐的煙氣脫硫系統中使用，但要注意使用溫度。

4.2 采用非金屬材料襯里

由于整體采用耐腐蝕材料價格昂貴或性能達不到要求，因此，以碳鋼作基體，采用相對便宜的非金屬耐腐蝕材料作襯里，是煙氣脫硫系統防腐蝕的一種重要手段，也是目前的通用方法。

（1）橡膠襯里

橡膠襯里技術己成為煙氣脫硫系統防腐蝕的主要技術之一，其材料已納入煙氣脫硫的防腐蝕設計規范。實踐證明，橡膠襯里可以長期有效地適應煙氣脫硫的腐蝕環境。橡膠襯里的突出優點首先是與鋼鐵的結合力強，襯層致密，無針孔和氣泡，抗滲性強：再是具有定的彈性，抗機械沖擊和熱沖擊性能好，在煙氣脫硫中抗磨性也較好。目前使用的材料多為合成橡膠，這類材料在耐溫、耐磨、耐油、抗滲、耐蝕等方面，均優于天然橡膠。

（2）玻璃鋼襯里

玻璃鋼襯里主要也是起屏蔽作用，將基體金屬與腐蝕介質隔開。目前使用的玻璃鋼因樹臘不同而異，它的使用溫度以及耐蝕、抗滲性能各有差異。在煙氣脫硫中多用在吸收塔類、液體輸送管道等溫度相對較低的部位作襯里材料。由于玻璃鋼加工中易出現針孔、起泡和微裂紋，所以對要求安全可靠、使用壽命長的電廠煙氣脫硫系統，只能部分采用。

（3）玻璃鱗片樹脂襯里

此項技術是70年代末8O年代初在樹臘涂層基礎上發展起來的。純粹的樹脂涂層雖抗蝕、耐溫（如乙烯酯樹脂干燥時可耐180℃），但抗滲性能差，而在此基礎上開發出的玻璃鱗片樹～lfl，lJ具有優良的性能。這種涂層首先在國外得到了大面積應用，我國在8O年代末期也開發成功并應用于煙氣脫硫系統的許多部位。所謂玻璃鱗片樹脂，是將一定片徑（0.4 mm～2.4 ram）和一定厚度（6 grn～40 m）的玻璃鱗片與樹脂混合制成的膠泥或涂料，將其用涂抹或噴涂的方法涂敷于金屬表面即成為防腐涂層。這種襯里技術已成為煙氣脫硫防腐的首選技術，在發達國家，其材料及施工技術己完全標準化。經考核，其使用性能良好，有的己安全使用100 000 h以上。我國現行引進的煙氣脫硫裝置中均采用此技術。

參考文獻：

【1】戚瑞闖.一流高職院校建設與高職院校可持續發展研究[J].濟南職業學院學報，2020，（3）：14-16.

【2】田超凱.玻璃鋼煙道在電廠脫硫系統中的設計與應用[J].纖維復合材料，2008（3）：7-10.