烟气脱硫设备的防腐工作该如何进行

　　摘要：针对电厂脱硫设备的腐蚀，介绍了腐蚀发生的环境、现象和机理，叙述了常见的各种防腐材料，以及脱硫系统运行参数的控制，有效减少了设备的腐蚀。

　　一、概述

　　随着环保法律的逐步完善和实施，对电厂烟气排放标准的要求也愈来愈高，因此烟气脱硫设备被逐渐应用到大、中型火电厂中。但由于烟气中含有粉尘、 水蒸汽以及其他多种化学组分，加之脱硫工艺中烟气温度变化大，会给设备带来物理、化学、温度和机械等多方面的腐蚀或磨损[1] 。因此，烟气脱硫工程中的防腐工作刻不容缓。

　　二、烟气脱硫设备的腐蚀机理

　　1、设备的腐蚀环境

　　锅炉排放烟气中含有 SO2 、SO 3 、NOx 等多种腐蚀性酸性气体，在烟气脱硫脱硝过程中，烟气的温度会降低到露点(空气湿度达到饱和时的温度)以下，此时水蒸汽就会冷凝成液态水，进而和 SO2 、SO 3 等酸性气体反应，形成稀硫酸、亚硫酸等酸性溶液雾滴或液膜，由此造成设备腐蚀。烟气的露点温度取决于烟气组分和含量，露点越高，水蒸气就越易于冷凝出水。但烟气中含有烟气中含有的SO2 、SO 3 、NOx 等成会使露点温度显著提高，酸露点温度可达100 ℃以上。

　　2、腐蚀的主要现象和腐蚀机理

　　a. 化学腐蚀：烟气中的腐蚀性介质在一定温度下与钢铁发生化学反应。生成可溶性铁盐。使金属设备逐渐破坏。反应方程式如下：

　　Fe + SO2 + H2O = FeSO3 + H2

　　Fe + SO2 + O2 = FeSO4

　　2HCl + Fe = FeCl2 + H2

　　进一步有 H2 扩散金属内部，并发生如下反应：

　　Fe3C + 2H2 =3Fe + CH4

　　使系统内部的衬里碳钢脱碳，金相组织被破坏[2]。

　　b. 电化学腐蚀：湿法脱硫金属表面有水及电解质，形成原电池而产生电流，使金属表面逐渐锈蚀。特别在焊接点处更易发生。

　　阳极(氧化)：

　　Fe Fe2+ + 2e

　　阴极(还原)：

　　O2 + 2H2O + 4e =4OH-

　　Fe2 ++ 2OH-=Fe (OH) 2

　　4Fe (OH) 2 + 2H2O + O2 =4Fe (OH) 3

　　Fe (OH) 2 + 2Fe (OH) 3 =Fe3O4 + 4H2O

　　以上两类反应同时发生在防腐层脱落的金属表面[3]

　　c. 晶间腐蚀：石灰石—石膏法的浆液属碱性液体，吸收SO2后生成可溶性的CaSO4或 CaSO3。其溶液渗入表面防腐层的毛细孔内，当该设备停用时，由于自然干燥，该溶液会生成结晶型盐，同时体积膨胀使设备自身的防腐材料产生内应力，而使其脱皮、粉化、疏松或裂缝损坏。尤其因干湿交替作用，带结晶的盐类体积可增加几倍或几十倍，腐蚀更加严重[4-5]。

　　d. 磨损腐蚀：烟气脱硫工艺中，固体脱硫剂直接与设备表面发生湍流摩擦，不断更新表面使其逐渐变薄，加速腐蚀过程[6]。

　　三、烟气脱硫设备的防腐方法

　　从上面分析知，提高脱硫设备的使用寿命，使其具有较强的防腐性能，主要的办法就是把金属设备致密包围，有效的保护起来，切断各种腐蚀途径。

　　1) 防腐材料的选择原则

　　要使脱硫设备具有较强的防腐性能，材料起着至关重要的作用，，所用的防腐材料应当耐温，在烟气温度下长期工作不老化，不龟裂，具有一定的强度和韧性;第二，采用的材料必须易于传热，不因温度长期波动而起壳或脱落。

　　2) 防腐材料的分类

　　一般来说防腐材料可分为无机材料和有机材料两大类。常见的无机材料有水玻璃胶泥、硫磺胶泥、耐酸瓷砖、陶瓷等，而常见的有机材料有涂料、内衬玻璃钢。内衬玻璃钢又分为合成树脂和内衬橡胶。目前国内外常用的烟气脱硫装置防腐材料主要机材料有以下几种。

　　a. 玻璃鳞片涂料(或胶泥)[7]。实际应用中，往往和其它材料一起使用。国内目前生产这种涂层 (或胶泥)的技术主要来自日本或美国，本国自己开发的鳞片和树脂在性能上与国外还有一定差距。

　　b. 合金钢。一种是在关键部件上整体采用合金钢，如吸收塔烟气入口烟道的壁板;另一种是在价格低廉的碳钢上衬合金钢箔形成复合板，用于烟道和吸收塔内表面的防腐。

　　c. 橡胶材料。合成橡胶具有耐磨耐腐蚀，弹性好及化学稳定性好等特点，有的性能甚至超过了合金钢，因此橡胶材料可广泛应用于烟气脱硫设备[8] 。

　　d. 玻璃钢。玻璃钢作为衬里或整体用于防腐已显示出独特优势，与高镍合金材料相比它造价低，防腐效果好，同时还可以阻止热震引起的热破坏和分层。

　　e. 复合结构。鳞片树脂涂料—玻璃钢衬里结构应用于脱硫系统中，可大大改善防护层的抗渗性、耐磨性、耐温性，增强了整体性和粘结力。

　　f. 无机材料。在无机材料中，麻石、陶瓷等具有极其良好的性能价格比，是符合我国国情的防腐材料。

　　3) 脱硫系统的运行参数要求

　　烟气脱硫设备中普遍存在腐蚀问题，除了应用各种防腐材料外，也可以通过调整脱硫系统的运行参数来减少腐蚀。

　　a. pH值控制。洗涤液的pH值偏低，会对吸收塔内壁造成严重腐蚀，一般针对石灰—石灰石湿法脱硫工艺，新鲜浆液的pH值通常控制在8—9，当采用石灰作脱硫剂时，石灰浆液的pH值控制在6.9—8.9[9]为宜。当采用石灰石作脱硫剂时，石灰石浆液的pH值宜控制在5.5—6[10]的范围。

　　b. 排烟温度控制。在实际运用中，一般采用烟气再热装置，使出口的烟气温度控制在露点温度以上，以减少露点腐蚀的产生。

　　四、结论

　　湿法烟气脱硫系统中，可以采取分区分段的防腐策略，在腐蚀环境较强的区域，应加强防腐层厚度或者选用较高等级的防腐材料;防腐材料的施工工艺和施工质量对其防腐性能也有很大影响，应当严格要求。

　　此外，优化脱硫系统运行的参数指标，也能大大减少设备腐蚀。

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