黃逸

摘要：濕法煙氣脫硫工藝中，漿液循環(huán)泵主要作用是將石灰石漿液從吸收塔底部送至噴淋系統(tǒng)。管道中的漿液固含粒度為左右，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)葉輪等過流件產(chǎn)生物理磨損，導(dǎo)致葉輪防磨層脫落;漿液的值為漿液中存在著不同的金屬離子及高含量的氣離子，會(huì)對(duì)葉輪造成電化學(xué)腐蝕。在這樣工況下運(yùn)行一段時(shí)間后，漿液循環(huán)泵會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕磨損，導(dǎo)致脫硫率下降，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)帶來安全隱患。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫;循環(huán)泵腐蝕;原因分析

引言

目前，石灰石-石膏濕法脫硫工藝由于適用的煤種范圍廣、脫硫效率高、吸收劑利用率高、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高、工作的可靠性高、脫硫劑-石灰石來源豐富且廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)成為火電廠最成熟的煙氣脫硫工藝，而濕法脫硫設(shè)備較多長(zhǎng)期處于pH較低的介質(zhì)環(huán)境中，極易腐蝕，因此了解脫硫設(shè)備的腐蝕機(jī)理，選擇合適的防腐蝕耐沖刷材料作為襯里，對(duì)于設(shè)備的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。現(xiàn)階段，脫硫系統(tǒng)防腐分為，罐體防腐，泵葉輪以及泵殼防腐，管道防腐，煙囪防腐，地坑防腐。所使用的防腐材料主要有玻璃鱗片、橡膠、環(huán)氧樹脂，?；u四種?，F(xiàn)就各設(shè)備的腐蝕機(jī)理以及防腐材料的選擇進(jìn)行探討。

1后處理循環(huán)泵性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

后處理循環(huán)泵設(shè)計(jì)為三臺(tái)，兩開一備，生產(chǎn)廠家為襄樊五二五，型號(hào)為HZ350，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為3m，密封形式為雙端面機(jī)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(zhì)為2205雙相鋼，雙端面機(jī)械密封材質(zhì)為316奧氏體不銹鋼，沖洗方式為PLAN54，能夠有效地減小介質(zhì)對(duì)機(jī)械密封的沖刷和腐蝕。

2循環(huán)漿液泵

案例電廠濕法脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)設(shè)有五層噴淋，石灰石漿液可通過循環(huán)漿液泵傳送至吸收塔噴淋層，此時(shí)石灰石可與煙氣中二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)除硫。濕法脫硫系統(tǒng)中的循環(huán)漿液泵存在多種運(yùn)行狀態(tài)，循環(huán)漿液泵運(yùn)轉(zhuǎn)期間的流量規(guī)格不做調(diào)節(jié)，即循環(huán)漿液泵在大多數(shù)情況下均處于額定滿負(fù)荷狀態(tài)下，因此，在濕法脫硫系統(tǒng)中，可通過調(diào)節(jié)循環(huán)漿液泵運(yùn)行數(shù)量對(duì)脫硫吸收塔石灰石漿液量進(jìn)行控制。濕法脫硫系統(tǒng)中的循環(huán)漿液泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)越多，則石灰石漿液噴淋量越大，則產(chǎn)生能量耗損越高，此時(shí)應(yīng)注意均衡循環(huán)漿液泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)、脫硫效率、能源損耗間的關(guān)系。除循環(huán)漿液泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)外，其能耗還受泵效率、泵揚(yáng)程、吸收塔漿液流量的影響，吸收塔漿液流量由液氣比、煙氣量決定，其中液氣比為泵液噴淋量與煙氣量的比值，而煙氣量受負(fù)荷、煤種的影響。

3石灰石-石膏濕法脫硫設(shè)備的腐蝕機(jī)理

在去除SO2的過程中，由于石灰石溶解度較小，其對(duì)設(shè)備磨損較大，煙氣中的SO2溶于水后呈酸性，也會(huì)對(duì)設(shè)備造成化學(xué)腐蝕，以及電化學(xué)腐蝕，煙氣未經(jīng)處理前，凈煙氣煙道也會(huì)被煙氣中的粉煤灰沖刷腐蝕?？v觀整個(gè)脫硫系統(tǒng)的腐蝕過程，都是設(shè)備防腐層脫落、開膠、鼓包之后，介質(zhì)直接與設(shè)備接觸后造成的腐蝕。

3.1化學(xué)腐蝕

濕法脫硫工藝中化學(xué)腐蝕是酸與金屬反應(yīng)的過程：鍋爐燃料（煤粉或者高、焦?fàn)t煤氣）中的硫、氟、氯等元素和硫化氫等化合物經(jīng)燃燒后，隨煙氣以SO2、SO3、HF、HCl等形式進(jìn)入脫硫系統(tǒng)與設(shè)備接觸，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸鹽、亞硫酸鹽或其它化合物。脫硫后煙氣經(jīng)過與石灰石漿液的換熱，溫度由135℃降低至50℃以下，在煙氣露點(diǎn)溫度以下，未被吸收的SO2、SO3在煙道中形成亞硫酸以及硫酸，與煙道以及煙囪發(fā)生化學(xué)腐蝕。反應(yīng)機(jī)理：煙氣中的SO2與漿液液滴中的水發(fā)生如下反應(yīng)：

SO2（g）→SO2（aq）（1）

SO2（aq）+H2O→H2SO3→HSO3-+H+（2）

HSO3-→H++SO32-（3）

2H++Fe→Fe2++H2（4）

3.2泵過流件腐蝕磨損原因分析

石灰石石膏濕法脫硫中漿液循環(huán)泵葉輪材質(zhì)采用白口高鉻合金鑄鐵，漿液循環(huán)泵輸送的介質(zhì)主要是石耷漿液，值在之間。酸性介質(zhì)流過泵體時(shí)，對(duì)過流部件表面產(chǎn)生一定的腐蝕作用。此外，固體粒徑在左右，固體顆粒以一定的流速流經(jīng)零件表面時(shí)，對(duì)葉輪、護(hù)板等表面也會(huì)產(chǎn)生沖刷和磨損。一般情況下，漿液循環(huán)泵葉輪損壞的原因應(yīng)歸結(jié)為腐蝕、汽蝕和磨損等諸多因素綜合作用的結(jié)果。

3.3電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕就是金屬與介質(zhì)組成了兩個(gè)電極，形成了腐蝕原電池。在濕法脫硫工藝中，電化學(xué)腐蝕伴隨著整個(gè)脫硫過程，分為全面腐蝕和局部腐蝕，其中局部腐蝕占80%，局部腐蝕又可以分為電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕（點(diǎn)腐蝕）、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等。通常局部腐蝕集中在個(gè)別位置急劇發(fā)生、腐蝕破壞快速、隱蔽性強(qiáng)、難以預(yù)計(jì)、控制難度大、危害大，易突發(fā)事故。例如漿液循環(huán)泵泵殼、葉輪的不銹鋼孔蝕反應(yīng)機(jī)理：孔內(nèi)反應(yīng)：

Fe→Fe2++2e

Ni→Ni2++2e

Cr→Cr3++3e孔外反應(yīng)：

H2O+O2+4e→4OH-

陰陽極彼此分離，二次腐蝕產(chǎn)物在孔口形成，不起保護(hù)作用，孔口介質(zhì)的pH逐漸升高，介質(zhì)中可溶性鹽轉(zhuǎn)化成沉淀，銹層和垢層在孔口沉積--形成閉塞電池，孔內(nèi)介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解氧不易向內(nèi)擴(kuò)散，金屬難以鈍化，金屬離子不易向內(nèi)擴(kuò)散，金屬離子增加，氯離子遷入以維持氯化亞鐵濃度，高濃度氯化物水解，孔內(nèi)酸度增加，金屬陽極溶解加快，蝕孔高速深化，由于閉塞電池引起孔內(nèi)酸化加速腐蝕的作用，也就是自催化酸化作用。

4設(shè)備腐蝕問題及解決措施

由于煙氣中含有SO2、HF等酸性氣體，容易形成酸液從而腐蝕設(shè)備，尤其是焊縫部位。同時(shí)吸收塔溶液中的硫酸鹽以及亞硫酸鹽中析出的結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致溫度改變，使得內(nèi)襯與基質(zhì)不同步膨脹，從而降低內(nèi)襯黏度。為了解決這一問題需要選擇合適的脫硫設(shè)備以及配套的防腐內(nèi)襯，至少能長(zhǎng)期承受160℃的煙氣以及20min的180℃煙氣。嚴(yán)格控制內(nèi)襯的安裝質(zhì)量，做好原材料驗(yàn)收以及預(yù)處理的控制。對(duì)原裝材料的品種、硬度、厚度以及外觀進(jìn)行有效控制。防腐內(nèi)襯需要進(jìn)行預(yù)處理來提高其使用時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)加工溫度控制在15～30℃，濕度控制在70%，施工過程中需要對(duì)配料、流程、涂料的施工工藝進(jìn)行有效控制。安裝過程中需要確保焊縫光滑無缺陷，且內(nèi)支撐需要使用圓鋼或方鋼，不能使用槽鋼、工字鋼，外接管則需要使用法蘭連接。防腐材料目前國內(nèi)通常使用2～4mm的玻璃鱗片，脫硫攪拌器通常使用頂進(jìn)式攪拌器，低溫?zé)煹揽梢允褂脙?nèi)襯玻璃鱗片，吸收塔漿液的pH值為4～6，需要定期采集漿液進(jìn)行酸堿值測(cè)定，檢測(cè)Cl-濃度，避免其酸度過高，加強(qiáng)肥水管理，避免Cl-富集，避免系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備的磨損程度增加，同時(shí)要及時(shí)疏通管道，此外還需要合理設(shè)置石灰石漿液的投入量以及除霧器的運(yùn)行時(shí)間，監(jiān)控漿液塔的液位以及濃度。

4.1規(guī)避循環(huán)泵常見故障

為減低由循環(huán)漿液泵造成的能源損耗，應(yīng)對(duì)循環(huán)漿液泵進(jìn)行定期調(diào)節(jié)，使循環(huán)漿液泵運(yùn)行參數(shù)與脫硫效率良好匹配，以此保障脫硫效率，但在實(shí)際脫硫作業(yè)期間，需控制循環(huán)漿液泵調(diào)節(jié)頻率，避免由頻繁調(diào)節(jié)現(xiàn)象，造成額外能源損耗，并縮短脫硫系統(tǒng)運(yùn)行壽命。循環(huán)漿液泵在應(yīng)用期間常發(fā)生機(jī)械密封性不足、葉輪磨損、汽濁等故障，為防止故障發(fā)生損壞設(shè)備性能，降低脫硫效率，應(yīng)在濕法脫硫期間注意避免常見循環(huán)漿液泵故障。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，可從以下幾個(gè)方面對(duì)濕法脫硫循環(huán)漿液泵進(jìn)行調(diào)節(jié)控制：（1）調(diào)整循環(huán)漿液泵葉輪通氣孔數(shù)量及位置，保障平衡;（2）加大對(duì)吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)的重視，定期檢查并清理循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)，規(guī)避濾網(wǎng)堵塞故障問題，以此保障循環(huán)漿液泵運(yùn)行效果;（3）定期組織循環(huán)漿液泵密封性檢測(cè)，確保循環(huán)漿液泵密封情況;（4）循環(huán)漿液泵停止運(yùn)行后需立即清洗，使循環(huán)漿液泵始終處于高效穩(wěn)定狀態(tài)下;（5）循環(huán)漿液泵運(yùn)行期間，應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整吸收塔液位、漿液酸堿性等關(guān)鍵參數(shù)。

4.2加強(qiáng)檢修工藝

安裝除霧器時(shí)，要清理干凈除霧器板片、支撐梁、吸收塔內(nèi)壁表面的積垢，應(yīng)選擇完好無損的除霧器，要注意直段朝上安裝，防止反裝。在拆除除霧器進(jìn)行垢物清理后，不要將第二級(jí)除霧器安裝到第一級(jí)。要對(duì)沖洗水噴淋裝置、漿液循環(huán)噴淋裝置進(jìn)行仔細(xì)檢查，疏通堵塞的噴嘴，避免出現(xiàn)沖洗死角，對(duì)磨損較重的噴嘴要及時(shí)更換。在封人孔門前，應(yīng)先做除霧器沖洗試驗(yàn)，觀察沖洗效果，調(diào)整沖洗壓力，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)沖洗水門內(nèi)漏應(yīng)及時(shí)處理。

4.3石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中防腐材料的選用

在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中防腐材料的選用過程中，工程造價(jià)和材料的耐磨性成為一對(duì)矛盾。發(fā)達(dá)國家在煙氣脫硫系統(tǒng)中常采用價(jià)格高昂的鎳基合金。尋找經(jīng)濟(jì)耐用的材料是一個(gè)國際性題目。煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐重點(diǎn)是煙道和吸收塔，已采用過的耐腐蝕材料有：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(xù)固溶體合金，其中以蒙耐而合金和哈氏合金為代表。比較典型的有Nicrofer5923hMo—59合金（2.4605），Microfer3127hMo—31合金（1.4562），Cronifer1925hMo—926合金（1.4529）等，通常不低于1.4529。能和良好的機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的加工和焊接性能，無焊縫開裂題目，并具有良好的熱穩(wěn)定性，使用效果較為理想，國際上有使用十多年未出現(xiàn)腐蝕的例子。但鎳基合金造價(jià)昂貴，增加了投資。

4.4加強(qiáng)電除塵治理

電除塵效率的高低不但對(duì)脫硫效率有影響，而且會(huì)引起GGH的堵塞和除霧器的結(jié)垢，在電除塵效率下降時(shí)，要及時(shí)查清原因，予以消除。在振打裝置投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知脫硫運(yùn)行值班員增加吸收塔漿液循環(huán)泵的數(shù)量，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)除霧器的沖洗。

4.5保證沖洗水質(zhì)量

一般情況下，不可使用水質(zhì)硬度高的地下水或工藝回收水作為除霧器的沖洗水，防止生成大量的亞硫酸鈣/硫酸鈣，導(dǎo)致板片結(jié)垢。受條件限制必須使用這些水源時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行軟化處理。在使用合格的地表水作沖洗水時(shí)，要注意檢查石灰石漿液系統(tǒng)沖洗水門的內(nèi)漏情況，及時(shí)處理。要避免工藝水泵出口壓力低于石灰石各漿液泵出口壓力，防止石灰石漿液通過內(nèi)漏的閥門進(jìn)入工藝水箱，再通過除霧器沖洗水泵進(jìn)入吸收塔，惡化除霧器沖洗水水質(zhì)。

4.6環(huán)氧樹脂防腐涂料

以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，加入一定量的顏料、填料、助劑、溶劑等配制而成的涂料，稱之為環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料。由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有極性高的羥基和醚鍵，故涂膜的耐化學(xué)性好，耐堿性好，耐熱堿性介質(zhì)更好。又因其結(jié)構(gòu)含有剛性和苯環(huán)和頭型的烴鏈交替排列，故涂膜的物理機(jī)械性能也相當(dāng)好。由于極性基團(tuán)的存在，使涂膜會(huì)有一定的親水性，如果配方選擇得當(dāng)，也能得到耐水性良好的涂膜。環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料的品種很多，應(yīng)用最廣泛的是胺類或其衍生物固化環(huán)氧涂料和瀝青環(huán)氧防腐涂料具有成本低、不易燃燒、毒性小、污染性小、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。主要用于水下建筑物及潮濕表面涂裝，不僅有防腐蝕作用，還具有防滲、堵漏等功效。

結(jié)束語

通過調(diào)整和控制工藝參數(shù)，有效地控制了脫硫后處理循環(huán)泵的腐蝕速率，在不進(jìn)行設(shè)備材質(zhì)升級(jí)的情況下能夠達(dá)到設(shè)備運(yùn)行周期的要求，同時(shí)減小后處理其他設(shè)備的腐蝕速率。

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