煙氣脫硫后處理循環泵腐蝕原因分析及應對措施

張英海，程 剛

（1.中國石油烏魯木齊石化分公司檢維修中心，新疆 烏魯木齊 830019；2.新疆消防總隊，新疆 烏魯木齊 830000）

1 裝置簡介

化肥廠鍋爐煙氣超低排放裝置，2019年10月完成建設，是烏石化公司環保“紅線項目”。

裝置主要包括化肥廠新建的50萬Nm3/h鍋爐煙氣脫硫系統，改造過的原有吸收塔（設計煙氣處理量25萬Nm3/h）和改造后的脫硫后處理系統。新裝置煙氣系統實現了原脫硫系統和新脫硫系統一開一備并列布置，從而保證鍋爐煙氣在任何情況下都能不間斷排放。

裝置外排煙氣達到環境保護部、國家發展和改革委員會、國家能源局2015年12月11日關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知（環發[2015]164號）指標要求，脫硫后煙氣中：SO2≤35mg/m3，粉塵≤8mg/m3，氨逃逸濃度≤3mg/m3。脫硫效率達到98.8%以上，總除塵效率達到99.6%以上（從電除塵入口到排放口），年減排SO2約12453t，微塵約11138t（計算標準按煙氣排放量50萬Nm3/h，每年運行8400h），對控制和消減烏石化公司的二氧化硫和粉塵排放總量有顯著的效果。另外，煙氣脫硫副產品硫酸銨品質符合電力標準《硫酸銨》（DL/P808-2002）中的合格品要求。

改造后后處理工段采用蒸發結晶工藝來獲得硫酸銨成品。濃縮至40%～50%（質量百分比）硫酸銨的循環漿液，通過三臺P305A/B/C后處理循環泵分別進入一、二、三效分離器（E301/E302/E303）邊加熱，邊蒸發，部分內部循環，繼續在一、二、三效內蒸發濃縮，最終使漿液以過飽和狀態進入旋流器，當固含量達到30%以上后進入離心機進行固液分離，分離后的晶體進入流化床干燥，計量打包，即為成品。

一、二、三效加熱器的熱源是S5蒸汽，三效并列蒸發是減壓蒸發，抽真空可方便地降低蒸發器的操作壓力和溶液溫度。三效并列蒸發后面設置了蒸發冷凝器，冷卻循環水通過間接冷凝器把系統的熱量帶出（見表1）。

表1

后處理循環泵是脫硫裝置的關鍵設備之一，通過循環蒸發達到提純出料的目的，通過改造三臺循環泵和一二三效換熱器實現兩開一備（見圖1）。

圖1

2 后處理循環泵性能參數和結構特點

后處理循環泵設計為三臺，兩開一備，生產廠家為襄樊五二五，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為2205雙相鋼，雙端面機械密封材質為316奧氏體不銹鋼，沖洗方式為PLAN54，能夠有效地減小介質對機械密封的沖刷和腐蝕。

3 后處理循環泵的腐蝕問題

2019年12月后處理循環泵運行兩周后出現了嚴重的腐蝕現象，葉輪葉片腐蝕脫落，長軸套、葉輪鎖緊螺母等腐蝕嚴重，雙端面機械密封彈簧、基體已腐蝕破碎。葉輪及鎖緊螺母腐蝕情況詳見圖2、圖3。

圖2

圖3

4 原因分析及減少腐蝕的應對措施

發現問題后，從工藝介質方面進行分析，核對近期漿液pH值偏低控制在下線左右，要求氧化循環槽漿液pH值控制在5.5 ～6.2 之間，氯離子含量從開車運行逐漸增加，已經超過20000mg/L。從設備腐蝕情況分析，主要是酸性和高氯離子環境下的均勻腐蝕，從工藝流程圖可以看出，隨著一、二、三效換熱器提濃后，漿液的酸性會增強，對循環泵的腐蝕性會增強。下面對高氯離子環境的產生原因進行分析，主要有以下幾個方面：

（1）煤炭燃燒后灰塵中的氯離子，主要以氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等形式存在；

（2）新水補加中含有的氯離子；

（3）漿液的反復重復使用，造成氯離子的逐漸積累。

根據工藝參數和運行狀況分析，從工藝上要提高漿液的pH值，同時還要利于硫酸銨溶液結晶和晶粒長大，提高含固量和顆粒度，降低氯離子含量，減小酸性條件下氯離子腐蝕，同時減小晶粒顆粒度過小對設備過流件的沖刷磨損，主要采取了以下措施：

（1）控制超低脫硫塔液位和濃度，氧化槽漿液的濃度和pH值。通過現場實測和儀表監測兩種方法共同控制脫硫塔液位在2.5 m-3.0 m之間，來確保塔內漿液的濃度，用試紙和儀表參數比對的辦法控制漿液pH值，當兩者偏差較大時提取漿液進行分析，使pH值控制在5.5 -6.2的偏上線值。

（2）提高脫硫塔密度達到1210kg/m3以上時，硫胺罐進液，一、二、三效換熱器進蒸汽對漿液進行提濃處理。通過控制漿液濃度來提高出料量，縮短漿液在后處理循環周期，減小漿液對循環泵的沖刷和腐蝕，有利于硫酸銨晶粒的生成和長大，提高出料率。

（3）控制煙氣中的含灰量，防止帶有大量氯化物的灰塵顆粒，進入吸收塔漿液系統。通過控制煙氣溫度≥160℃和煙塵含量≦10.0 mg/m3，來減少氯離子的攝入量。（4）減少廢漿液的循環，適當增加新水投入量，加大廢水排出量，同時控制新水中氯離子含量。

5 結束語

通過調整和控制工藝參數，有效地控制了脫硫后處理循環泵的腐蝕速率，在不進行設備材質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。