從2000年起,國家加大了對燃煤鍋爐煙氣SO2的治理力度。目前在SO2治理措施中,有85%以上采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。該工藝采用資源豐富、價(jià)格低廉的石灰石作為吸收劑對鍋爐煙氣進(jìn)行循環(huán)洗滌吸收煙氣中的SO2,脫硫后的副產(chǎn)物作為石膏,不會(huì)產(chǎn)生二次污染,而且對煙氣的脫硫吸收都是在濕態(tài)中進(jìn)行,不會(huì)產(chǎn)生二次污染,而且脫硫效率在90%以上。但是,由于對煙氣的脫硫吸收都是在濕態(tài)中進(jìn)行,煙氣中SO2和SO3的腐蝕和其它污染物(如C1-和F-)的腐蝕,嚴(yán)重影響了脫硫裝置的建設(shè)投資和安全運(yùn)行。因此,如何對裝置設(shè)備和部件材料進(jìn)行合理的選擇,使脫硫裝置能夠經(jīng)濟(jì)、安全、長周期進(jìn)行,就成為工程技術(shù)人員急需解決的一個(gè)重要課題。
1腐蝕種類及產(chǎn)生的原因
在濕法脫硫系統(tǒng)中,腐蝕主要有金屬腐蝕和非金屬有機(jī)物(襯里)腐蝕,產(chǎn)生腐蝕的原因是多種多樣的,就金屬腐蝕而言有:
縫隙腐蝕[1] 縫隙腐蝕一般發(fā)生在采用螺栓連接的部位和漿液固體物沉淀的部位。比如,吸收塔煙道進(jìn)口表面,脫硫凈煙氣煙道法蘭連接部位,膨脹節(jié)法蘭連接部位,塔內(nèi)部件螺栓連接部位等??p隙腐蝕產(chǎn)生的原因是由于腐蝕介質(zhì)與材料相互接觸的縫隙中的液體的強(qiáng)酸性在缺氧狀態(tài)下?lián)p壞材料表面的鈍化膜而導(dǎo)致材料發(fā)生的腐蝕,是一種電化學(xué)腐蝕效應(yīng)。
點(diǎn)腐蝕[1] 點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕一樣,均屬于電化學(xué)腐蝕。其區(qū)別在于縫隙腐蝕發(fā)生在氣相或氣液兩相介質(zhì)接觸的金屬材料上,點(diǎn)腐蝕發(fā)生在與液相接觸的金屬材料上。
應(yīng)力腐蝕(晶間腐蝕和穿晶腐蝕) [1] 應(yīng)力腐蝕是C1-的一種腐蝕現(xiàn)象,是由于部件表面張應(yīng)力超過臨界張應(yīng)力,在外部腐蝕介質(zhì)的作用下,導(dǎo)致晶體或晶間結(jié)構(gòu)損壞而發(fā)生在金屬應(yīng)力腐蝕。
2濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕狀況
在濕法脫硫系統(tǒng)中,腐蝕環(huán)境隨介質(zhì)參數(shù)的變化以及不同的運(yùn)行方式而不同,濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕參數(shù)見表1。
3材料的選用
在煙氣脫硫裝置中,防腐蝕材料選擇的影響因素主要有:使用環(huán)境溫度、材料選擇的影響因素主要有:使用環(huán)境溫度、材料使用部位pH值、C1-濃度(包括可溶性F-濃度)以及耐磨性能等。通常使用的金屬防腐蝕材料包括926和C276;非金屬通常使用材料是丁基橡膠和鱗片樹脂,各種防腐蝕材料的對比情況見表2。
4防腐蝕材料的優(yōu)化配置
通過對各種防腐蝕材料的性價(jià)情況的研究,針對濕法煙氣脫硫裝置不同部位的腐蝕問題,從裝置的安全性和投資的經(jīng)濟(jì)性角度考慮,提出了濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中不同部位防腐蝕材料的優(yōu)化配置,見表3表示。
表1典型的濕法脫硫煙氣系統(tǒng)的腐蝕介質(zhì)參數(shù)
腐蝕位置
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腐蝕介質(zhì)
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腐蝕原因
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GGH進(jìn)口側(cè)至吸收塔進(jìn)口側(cè)
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PH值1-2的酸性液以及寒酸性物質(zhì)的飛灰
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煙氣中酸性物質(zhì)被GGH沖洗水吸收后顯酸性,GGH換熱后濕態(tài)煙氣溫度低于酸露點(diǎn),所形成酸液對金屬的腐蝕
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吸收塔進(jìn)口干濕界面處
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PH值3-4,w(C1-)為60000-80000μg/g,w(F-)為10000μg/g,w(SO3氣溶膠)為1000μg/g)
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煙氣和噴霧霧滴的相互滲透和擴(kuò)散,以及高溫?zé)煔獾睦鋮s蒸發(fā)作用
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吸收塔漿池
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PH值4-6,w(C1-)為5000-30000μg/g的石膏漿液
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吸收了煙氣中SO3和其它酸性物質(zhì)的石膏漿液呈強(qiáng)腐蝕性,在吸收塔內(nèi)外溫差作用下,滲透至碳鋼塔壁,造成腐蝕
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吸收塔噴淋區(qū)及除霧區(qū)
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附著在塔壁或支撐框架以及噴淋系統(tǒng)管道上的含高濃度酸性物質(zhì)的固體物
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固體物質(zhì)結(jié)垢附著,同時(shí)由于洗滌液的持續(xù)噴淋,在吸收塔內(nèi)外溫差作用下,含酸性物質(zhì)的液體滲透至碳鋼塔壁,造成腐蝕
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吸收塔出口至GGH凈煙氣進(jìn)口/GGH(若無GGH,則至煙囪出口)
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溫度為45-60℃,含少量液態(tài)水的飽和煙氣
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出口飽和煙氣結(jié)露凝結(jié)與煙氣中的酸結(jié)合生成腐蝕性酸液
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GGH凈煙氣出口至煙囪出口
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溫度為80℃左右,水蒸氣含量很高的過熱煙氣
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含酸性物質(zhì)的煙氣在煙囪正壓區(qū)滲透至煙囪內(nèi)部,造成腐蝕
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表2各種防腐蝕材料的對比情況
指標(biāo)
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金屬材料
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非金屬材料
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926(Dinl.4529)
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C276(Dinl.4529)
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丁基橡膠
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鱗片樹脂
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聚脲
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耐溫/℃
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熔點(diǎn)1320-1390
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熔點(diǎn)1325-1370
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正常80,最高100
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正常120,最高180
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正常80,最高120
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抗介質(zhì)腐蝕和滲透腐蝕能力
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w(氮)為0.2%左右,提高鹵化物中抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力
耐點(diǎn)腐蝕指數(shù)(%Cr+3.3×%Mo)為47在中等PH值含有氯化物的強(qiáng)酸環(huán)境下,耐腐蝕能力優(yōu)異
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W(銘)為15.5%左右,w(鉬)為16.5%左右,提高鹵化物中抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力
耐點(diǎn)腐蝕指數(shù)(%Cr+3.3×%Mo)為47在中等值PH值含有氯化物的強(qiáng)酸環(huán)境下,耐腐能力優(yōu)異
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耐PH值條件
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4〈PH〈6.5
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1〈PH〈4
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耐C1-濃度/μg﹒g-1)
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〈70000
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〈70000
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耐酸濃度
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¢(H2SO4)為60%,溫度80℃,腐蝕速度〈0.1mm/a。Cr含量較低,不能用于強(qiáng)氧化性環(huán)境中,如熱硝酸
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¢(H2SO4)為65%,溫度100℃,腐蝕速度〈0.1mm/a。
Cr含量較低,不能用于強(qiáng)氧化性環(huán)境中,如熱硝酸
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對鹽酸、硫酸有極好的耐酸性;不能用于強(qiáng)氧化性環(huán)境
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對鹽酸、硫酸有極好的耐酸性;一般w(HF)不超過1000μg/g,不能用于強(qiáng)氧化環(huán)境
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對鹽酸、硫酸有極好的耐酸性;不能用于強(qiáng)氧化性環(huán)境
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施工維護(hù)性
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施工要求較高,工作區(qū)單獨(dú)分開或遠(yuǎn)離鐵、碳鋼區(qū),適合采用任何傳統(tǒng)焊接工藝與同種材料或其他金屬焊接
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施工要求較高,工作區(qū)單獨(dú)分開或遠(yuǎn)離鐵、碳鋼區(qū),適合采用任何傳統(tǒng)焊接工藝與同種材料或其他金屬焊接
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技術(shù)應(yīng)用廣泛、成熟。粘貼工藝,現(xiàn)場施工一般為預(yù)硫化性橡膠,粘合劑需添加硫化劑?,F(xiàn)場施工安全性要求較高
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技術(shù)應(yīng)用廣泛、成熟。有刷涂、噴漆兩種工藝。無接縫,施工較方便
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噴漆工藝,涂層表面光滑,無膠襯里的接縫及鱗片施工劑揮發(fā)后空穴,整體防腐性能良好,施工簡單,目前處于推廣階段
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同等維護(hù)條件下的使用壽命
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整體壽命20年
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整體壽命20年
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整體壽命20年
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整體壽命20年
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整體壽命20年
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表3推薦的設(shè)備和部件防腐材料選擇
系統(tǒng)設(shè)備或部件
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腐蝕介質(zhì)
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防腐蝕/襯里
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備注
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煙道系統(tǒng)
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高溫?zé)煹溃?ge;80℃
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硫酸、亞硝酸、鹽酸、氯化氫、氟化氫冷凝液
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鱗片樹脂噴涂
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低溫?zé)煹溃?lt;80℃
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硫酸、亞硝酸、鹽酸、氯化氫、氟化氫冷凝液
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聚脲噴漆
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低溫高濕煙氣擋板
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硫酸、亞硝酸、鹽酸、氯化氫、氟化氫冷凝液
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框架:高溫鱗片軸和葉片:1.4539或1.4529及相當(dāng)
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在機(jī)組鍋爐煙氣旁路時(shí),擋板接觸介質(zhì)為高溫?zé)煔猓谶M(jìn)行框架內(nèi)襯材料選擇時(shí)應(yīng)考慮
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GGH殼體
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硫酸、亞硝酸、鹽酸、氯化氫、氟化氫冷凝液
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鱗片樹脂
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煙囪內(nèi)襯
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以硫酸為主
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玻璃鋼板拼接
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吸收塔
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吸收塔進(jìn)口煙道
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硫酸、亞硝酸、鹽酸、氯化氫、氟化氫冷凝液
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C276/高溫鱗片
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吸收塔內(nèi)壁
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吸收了煙氣中SO3和其它酸性物質(zhì)呈強(qiáng)腐蝕性的漿液
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鱗片
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吸收塔內(nèi)部件連接
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吸收了煙氣中SO3和其它酸性物質(zhì)呈強(qiáng)腐蝕性的漿液
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1.4529或相當(dāng)
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噴淋層管道/噴嘴
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溶解在漿液中的鹵化物(C1-和F-),以C1-為主
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FRP或PP/SiC-N
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除霧器除霧元件
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飽和煙氣攜帶的酸液
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pp
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吸收塔攪拌妻軸/ 葉輪
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溶解在漿液中的鹵化物(C1-和F-),以C1-為主
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雙相合金鋼
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漿液管道
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溶解在漿液中的鹵化物(C1-和F-),以C1-為主
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ERP或碳鋼襯塑/襯膠
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5結(jié)論
濕法煙氣脫硫裝置中可選的防腐蝕材料種類很多,性價(jià)比差別很大。在進(jìn)行選擇時(shí),首先應(yīng)根據(jù)濕法煙氣脫硫裝置不同部位的腐蝕環(huán)境,首先應(yīng)根據(jù)濕法煙氣脫硫裝置不同部位的腐蝕環(huán)境,在滿足腐蝕要求和保證裝置長周期安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上,再根據(jù)鎳基合金和非金屬防腐蝕材料的性價(jià)比來對濕法煙氣脫硫裝置的防腐蝕材料進(jìn)行優(yōu)化配置,達(dá)到用最省的資金來解決濕法煙氣脫硫裝置的腐蝕問題這一目的。