鍋爐煙道氣脫硫除塵設備防腐的途徑

張超

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

腐蝕會給設備帶來損耗加劇、預期壽命縮減、維護成本升高等問題。同時，關鍵部位的腐蝕還會引起不必要的生產風險。國內多起重大事故都是由于忽視了重要部件的腐蝕，產生了嚴重的安全問題，釀成了不可彌補的大的損失。因此加強防腐措施具有實在的現實意義。鍋爐煙氣脫硫除塵設備普遍存在嚴重的腐蝕問題，導致設備使用壽命急劇縮短，維護成本居高不下，對火電廠鍋爐廢氣排放產生嚴重的阻礙，成為目前迫在眉睫的問題。本文將對煙氣脫硫和除塵設備腐蝕防護進行研究。

1 鍋爐煙道氣脫硫除塵設備腐蝕問題的概述

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，這種技術運用鈣基脫硫劑吸收煙氣中含有的SO2物質，并且產生CaSO4以及CaSO3物質，因這兩種物質的溶解度比較小，經常會黏附到鍋爐煙道，使整個鍋爐系統的運行受到影響。腐蝕問題是我國鍋爐煙氣脫硫除塵設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備在脫硫凈化過程中，酸劑和一些破壞性介質常相互滲透交替，會嚴重地腐蝕設備，增加了對脫硫防腐保護工作性能的要求[1]。

2 腐蝕機制分析

鍋爐煙氣脫硫除塵設備腐蝕的原因可分為4 類。

（1）化學腐蝕，即煙道之中的腐蝕性介質在一定溫度下與鋼鐵發生化學反應，生成可溶性鐵鹽，使金屬設備逐漸破壞。部分反應化學式如下。

（2）電化學腐蝕，鍋爐煙氣脫硫除塵設備使用濕法脫硫工藝，設備金屬表面有水及電解質，其表面形成原電池而產生電流，使金屬逐漸銹蝕，特別在焊縫接點處更易發生。部分反應化學式如下。

（3）結晶腐蝕，鍋爐煙氣脫硫除塵設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孔縫隙內。在鍋爐長期不運行的情況下，液相硫酸鹽或亞硫酸鹽通過自然干燥，生成固態結晶鹽，同時體積膨脹使防腐材料自身產生內應力，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備比經常應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備的煙道之中，固體顆粒與設備表面湍動摩擦，不斷更新其表面，加速腐蝕過程，使其逐漸變薄。

3 腐蝕環境區域

除塵脫硫系統運行使用過程中，粉塵和煙氣都是強腐蝕性介質，高溫潮濕，高磨耗，所以其在惡劣的腐蝕性條件下，煙氣脫硫對材料的耐蝕、耐磨性和耐溫要求十分苛刻。吸收塔、煙道選材和保護材料的選用直接關系到設備的壽命和運行，是煙氣脫硫設備設計與生產的重要技術。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）吸收塔的內壁襯里涂覆有玻璃鋼。

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

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

（4）要求進行防腐蝕的擋板門為煙氣排放擋板門和旁路擋板門。其機架、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℃，因為煙氣換熱器與換熱部件與煙氣直接接觸，故需進行防腐蝕處理。對受熱側殼體進行防腐蝕，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，漿液傳輸管路中應加入濾芯，漿液泵抽吸端設置濾網。濾芯通常使用鋼襯里或內襯的玻璃鋼，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 遵守相關的設計原則

煙氣脫硫設備生產中還普遍反映存在各種腐蝕防護問題。除了考慮應用上各種化學防腐材料處理外，還要通過定期調整鍋爐煙道氣脫硫除塵設備中的系統運行控制參數等來盡可能減少腐蝕。相關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備表面。當采用石灰水溶液等作濕法活性炭脫硫劑時，石灰漿液初始最佳pH 在6.9～8.9。在工業實際運用實踐中，一般可采用進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腐蝕。

鍋爐煙道氣脫硫除塵設備可根據實際情況布置在鍋爐間或專用型協助屋內，或者在降水量比較少的戶外環境里，但需實行合理的防腐措施，以提高鍋爐煙道氣脫硫除塵設備的使用期。鍋爐除塵設備應當與墻面和其他設備拉開距離，間距應不低于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備的使用壽命，使其具有較強的防腐性能，唯一的辦法就是把金屬設備致密包圍，有效地保護起來，切斷各種腐蝕途徑。

煙道煙氣脫硫除塵系統需要的防腐蝕材料要求如下。

（1）附著力強，不容易脫落，耐腐蝕，使用壽命長。整個脫硫體系的防腐工程費時費力，維修不便，所以耐蝕材料的使用壽命要長，免維護周期也要長。

（2）耐高溫、耐濕、熱腐蝕，對酸性介質的腐蝕性能有很高的要求，可以適應在酸性環境中長時間經受高溫煙氣腐蝕和腐蝕，并能適應酸性氣體的露點腐蝕。

（3）具有良好的耐熱穩定性，能抵抗因煙氣溫度急劇上升和下降而引起的腐蝕。或者是由于脫硫裝置的失效，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，能夠防止腐蝕介質的進一步滲透，從而防止基材被腐蝕。

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

（6）具有優良的黏合能力，防腐材料的結合強度必須很高，不但要有很高的粘接強度，還要有很高的接合能力，同時還要能防止龜裂、分層、剝離，并能很好地結合在一起，這樣才能確保耐腐蝕。一般情況下，在脫硫系統中，除換熱器、增壓風機外，一般都是離心泵，從塔底抽出漿液進行再循環，是脫硫過程中流量最大、使用條件最嚴格的一種，經常會因腐蝕、磨損而發生故障。

4.3 材料比較

防腐材料在鍋爐煙道氣脫硫除塵設備中具有加強腐蝕保護的重要作用。防腐材料一般分為兩種：無機材料和有機材料。

4.3.1 無機材料

（1）水玻璃水泥，其主要優點為耐酸、耐腐蝕、耐高溫、耐磨損，但水玻璃水泥抗酸堿侵蝕較差，抗滲性差。

（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。其主要有點有耐酸、防水、固化快、強度高，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，施工程序復雜，使用不便。

（3）耐酸瓷磚，鍋爐煙道氣脫硫除塵設備內壁粘貼耐酸瓷磚時，應使用耐腐蝕砂漿，耐酸瓷磚具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和耐磨性，但是其必須根據設備尺寸提前制造，沒有標準件，容易折斷或掉縫。

4.3.2 有機材料

（1）涂層，由于各種防銹漆膜層較薄，在濕熱變化、酸堿轉移、空氣精煉、脫硫設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，同時能夠進行適當的人工調節，因此物理性質和化學性質比較靈活，能夠取長補短，具有質量較輕、剛硬程度佳、耐熱性能良好、化學性質穩定等顯著優勢。

4.3.3 綜合應用防腐材料

使用單一防腐材料已經不能完全滿足鍋爐煙道氣脫硫除塵設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。筆者認為，脫硫設備較方便可行的防腐材料為強耐蝕玻璃鋼。通用型不飽和聚酯樹脂玻璃鋼不能滿足脫硫設備防腐要求，因其耐濕熱性、耐堿性差；單一的環氧玻璃鋼耐溫性能差。采用耐溫性、耐酸堿性較強的呋喃樹脂與粘接性較好的環氧樹脂復配，并加入耐磨、導熱和抗老化的填料和助劑，用合成的改性有機胺樹脂為固化劑，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、抗剪切力學性能均優于普通玻璃鋼。由加速老化對比實驗知，其抗老化性能遠大于普通玻璃鋼。

為實現有效的控制高溫煙氣中脫硫對除塵脫硫設備造成的化學腐蝕，需要盡可能保證鍋爐煙道氣脫硫除塵設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。設備的氧化層、油脂和灰塵都要完全去除，而大型的機器則要進行噴沙處理。機床內外壁面不能出現過度的弧度，且過渡半徑超過3mm 確保噴嘴不突出到機器的內表面，如果工藝需要，應采用雙面焊接[3]。

4.4 保證施工質量

為了保證持續增強的煙氣和脫硫等除塵治理設備系統的整體防腐凈化效果，在選擇防腐修復材料時，要注重選擇性能更容易修復的材料。在防腐工程中，其前期處理方法包括基材補焊打磨、噴砂及膠片打磨。經過噴沙處理，襯膠層和玻璃板的表面清潔程度應達SA2.5，粗糙率為75μm。在建造期間，需要采用質量標準樣板，用來作為一個標準值來進行判斷，也需要對其表面開展一定的檢驗工作。與此同時，還需要進一步檢測以及控制噴砂壓縮空氣的質量，不能夠壓縮相關的油污和水汽。對于噴吹介質而言，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。工作人員應留意夜間溫度驟降，必要時可在底層涂防銹漆，對吸附器進行了拋光后的焊接進行染色。

4.5 對施工環境條件進行一定的控制

在對襯膠及玻璃鱗片進行施工的過程中，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生剝落。有關工作人員應依據裝置內部各個部分的媒體流動情況來決定膠片的疊合方式，此過程中，要仔細地檢驗黏合劑的搭接位置，確保接頭的正確取向[4]。

4.6 提升脫硫除塵設備的管理方法

提升高壓容器、管道的檢測和管理，提升機械設備的管理水平，使設備的腐蝕狀況及早發現解決，進而實現脫硫設備平穩、長周期運行。近幾年，硫化橡膠工業一直在研究和設計一種具有過熱蒸汽、連續、無污水工業廢氣的廢舊橡膠原料粉脫硫裝置，但該裝置存在著易揮發性化學物質泄漏、螺旋式黏性物質堵塞等問題，機器設備不完善、生產制造出的硫化橡膠質量不穩定等缺陷，這種設備已經被淘汰，被新產品代替。

由于不加水作為工作介質，不會產生蒸汽的工作壓力，進料和倒料口的開啟和關閉，汽缸中的蒸汽過多，選擇電流磁場作用加熱，不加水可以節省蒸汽變化的工號，煙氣脫硫后的橡膠粉末在機筒中冷卻到常溫排出，沒有有機廢氣，污水，綠色環保，采用結構型控制模塊化結構，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 減少液化氣介質中的水分

氣體介質中的水分組成和水分存在形式對煙氣排放系統的影響很大，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，降低結晶體物的轉化率，因此，在實際運行中，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 涂層的養護和維護

涂料從施工到可以使用的這一期間叫做養護期，養護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行徹底的檢測和局部修復。

5 結語

綜上所述，煙氣濕法脫硫與除塵等設備腐蝕會受到化學介質腐蝕、電學介質腐蝕、產品腐蝕和設備磨損腐蝕。鍋爐煙氣脫硫除塵設備普遍存在嚴重的腐蝕問題，造成裝置的壽命大幅減少，對脫硫除塵環保產業的發展是一個嚴重的阻礙。為能保證煙氣脫硫與除塵設備正常的工作使用壽命，加強內部防腐技術處理，合理搭配選用優質防腐處理材料，提高設備金屬表面的高清潔度，保證長期煙氣脫硫凈化和設備長效的防腐保護效果十分必要。