摘要：針對電廠脫硫設(shè)備的腐蝕，介紹了腐蝕發(fā)生的環(huán)境、現(xiàn)象和機(jī)理，敘述了常見的各種防腐材料，以及脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的控制，有效減少了設(shè)備的腐蝕。
一、概述
隨著環(huán)保法律的逐步完善和實(shí)施，對電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求也愈來愈高，因此煙氣脫硫設(shè)備被逐漸應(yīng)用到大、中型火電廠中。但由于煙氣中含有粉塵、 水蒸汽以及其他多種化學(xué)組分，加之脫硫工藝中煙氣溫度變化大，會(huì)給設(shè)備帶來物理、化學(xué)、溫度和機(jī)械等多方面的腐蝕或磨損[1] 。因此，煙氣脫硫工程中的防腐工作刻不容緩。
二、煙氣脫硫設(shè)備的腐蝕機(jī)理
1、設(shè)備的腐蝕環(huán)境
鍋爐排放煙氣中含有 SO2 、SO 3 、NOx 等多種腐蝕性酸性氣體，在煙氣脫硫脫硝過程中，煙氣的溫度會(huì)降低到露點(diǎn)(空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)的溫度)以下，此時(shí)水蒸汽就會(huì)冷凝成液態(tài)水，進(jìn)而和 SO2 、SO 3 等酸性氣體反應(yīng)，形成稀硫酸、亞硫酸等酸性溶液霧滴或液膜，由此造成設(shè)備腐蝕。煙氣的露點(diǎn)溫度取決于煙氣組分和含量，露點(diǎn)越高，水蒸氣就越易于冷凝出水。但煙氣中含有煙氣中含有的SO2 、SO 3 、NOx 等成會(huì)使露點(diǎn)溫度顯著提高，酸露點(diǎn)溫度可達(dá)100 ℃以上。
2、腐蝕的主要現(xiàn)象和腐蝕機(jī)理
a. 化學(xué)腐蝕：煙氣中的腐蝕性介質(zhì)在一定溫度下與鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生成可溶性鐵鹽。使金屬設(shè)備逐漸破壞。反應(yīng)方程式如下：
Fe + SO2 + H2O = FeSO3 + H2
Fe + SO2 + O2 = FeSO4
2HCl + Fe = FeCl2 + H2
進(jìn)一步有 H2 擴(kuò)散金屬內(nèi)部，并發(fā)生如下反應(yīng)：
Fe3C + 2H2 =3Fe + CH4
使系統(tǒng)內(nèi)部的襯里碳鋼脫碳，金相組織被破壞[2]。
b. 電化學(xué)腐蝕：濕法脫硫金屬表面有水及電解質(zhì)，形成原電池而產(chǎn)生電流，使金屬表面逐漸銹蝕。特別在焊接點(diǎn)處更易發(fā)生。
陽極(氧化)：
Fe Fe2+ + 2e
陰極(還原)：
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
以上兩類反應(yīng)同時(shí)發(fā)生在防腐層脫落的金屬表面[3]
c. 晶間腐蝕：石灰石—石膏法的漿液屬堿性液體，吸收SO2后生成可溶性的CaSO4或 CaSO3。其溶液滲入表面防腐層的毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)該設(shè)備停用時(shí)，由于自然干燥，該溶液會(huì)生成結(jié)晶型鹽，同時(shí)體積膨脹使設(shè)備自身的防腐材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而使其脫皮、粉化、疏松或裂縫損壞。尤其因干濕交替作用，帶結(jié)晶的鹽類體積可增加幾倍或幾十倍，腐蝕更加嚴(yán)重[4-5]。
d. 磨損腐蝕：煙氣脫硫工藝中，固體脫硫劑直接與設(shè)備表面發(fā)生湍流摩擦，不斷更新表面使其逐漸變薄，加速腐蝕過程[6]。
三、煙氣脫硫設(shè)備的防腐方法
從上面分析知，提高脫硫設(shè)備的使用壽命，使其具有較強(qiáng)的防腐性能，主要的辦法就是把金屬設(shè)備致密包圍，有效的保護(hù)起來，切斷各種腐蝕途徑。
1) 防腐材料的選擇原則
要使脫硫設(shè)備具有較強(qiáng)的防腐性能，材料起著至關(guān)重要的作用，，所用的防腐材料應(yīng)當(dāng)耐溫，在煙氣溫度下長期工作不老化，不龜裂，具有一定的強(qiáng)度和韌性;第二，采用的材料必須易于傳熱，不因溫度長期波動(dòng)而起殼或脫落。
2) 防腐材料的分類
一般來說防腐材料可分為無機(jī)材料和有機(jī)材料兩大類。常見的無機(jī)材料有水玻璃膠泥、硫磺膠泥、耐酸瓷磚、陶瓷等，而常見的有機(jī)材料有涂料、內(nèi)襯玻璃鋼。內(nèi)襯玻璃鋼又分為合成樹脂和內(nèi)襯橡膠。目前國內(nèi)外常用的煙氣脫硫裝置防腐材料主要機(jī)材料有以下幾種。
a. 玻璃鱗片涂料(或膠泥)[7]。實(shí)際應(yīng)用中，往往和其它材料一起使用。國內(nèi)目前生產(chǎn)這種涂層 (或膠泥)的技術(shù)主要來自日本或美國，本國自己開發(fā)的鱗片和樹脂在性能上與國外還有一定差距。
b. 合金鋼。一種是在關(guān)鍵部件上整體采用合金鋼，如吸收塔煙氣入口煙道的壁板;另一種是在價(jià)格低廉的碳鋼上襯合金鋼箔形成復(fù)合板，用于煙道和吸收塔內(nèi)表面的防腐。
c. 橡膠材料。合成橡膠具有耐磨耐腐蝕，彈性好及化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，有的性能甚至超過了合金鋼，因此橡膠材料可廣泛應(yīng)用于煙氣脫硫設(shè)備[8] 。
d. 玻璃鋼。玻璃鋼作為襯里或整體用于防腐已顯示出獨(dú)特優(yōu)勢，與高鎳合金材料相比它造價(jià)低，防腐效果好，同時(shí)還可以阻止熱震引起的熱破壞和分層。
e. 復(fù)合結(jié)構(gòu)。鱗片樹脂涂料—玻璃鋼襯里結(jié)構(gòu)應(yīng)用于脫硫系統(tǒng)中，可大大改善防護(hù)層的抗?jié)B性、耐磨性、耐溫性，增強(qiáng)了整體性和粘結(jié)力。
f. 無機(jī)材料。在無機(jī)材料中，麻石、陶瓷等具有極其良好的性能價(jià)格比，是符合我國國情的防腐材料。
3) 脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)要求
煙氣脫硫設(shè)備中普遍存在腐蝕問題，除了應(yīng)用各種防腐材料外，也可以通過調(diào)整脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)來減少腐蝕。
a. pH值控制。洗滌液的pH值偏低，會(huì)對吸收塔內(nèi)壁造成嚴(yán)重腐蝕，一般針對石灰—石灰石濕法脫硫工藝，新鮮漿液的pH值通�？刂圃�8—9，當(dāng)采用石灰作脫硫劑時(shí)，石灰漿液的pH值控制在6.9—8.9[9]為宜。當(dāng)采用石灰石作脫硫劑時(shí)，石灰石漿液的pH值宜控制在5.5—6[10]的范圍。
b. 排煙溫度控制。在實(shí)際運(yùn)用中，一般采用煙氣再熱裝置，使出口的煙氣溫度控制在露點(diǎn)溫度以上，以減少露點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生。
四、結(jié)論
濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，可以采取分區(qū)分段的防腐策略，在腐蝕環(huán)境較強(qiáng)的區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)防腐層厚度或者選用較高等級的防腐材料;防腐材料的施工工藝和施工質(zhì)量對其防腐性能也有很大影響，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格要求。
此外，優(yōu)化脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)指標(biāo)，也能大大減少設(shè)備腐蝕。
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