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石灰石—石膏湿法脱硫装置磨损腐蚀问题分析

2013-10-07 09:03

石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺是一种较为成熟的脱硫工艺,被广泛应用到火电厂烟气脱硫工程中。据统计,目前国内火电厂石灰石——石膏湿法脱硫装置运行中存在较多问题,磨损和腐蚀是影响脱硫系统运行的主要因素之一。
  1、 主要磨损腐蚀环境及防护措施
    1.1 高温烟气气段
    高温烟气温度一般在110-140度之间,高于酸露点,腐蚀不明显,在脱硫系统设计时基本不需要采取额外的防腐措施。该段一般含尘量较高,对烟道及设备存在一定的磨损,烟道内撑件需要采取相应的防腐措施。CCH疏水沟后和CCH与吸取塔之间的烟道存在冲洗疏水及水汽凝露,需要采取防腐措施,一般采用耐高温玻璃鳞片树脂。
    1.2 低温烟气段
    低温烟气段主要指吸取塔出口烟道,烟温较低,水分含量较高,低于酸露点和水露点,主要腐蚀成分为H2O、SO2、HCI、烟气中携带的浆液等。防护措施主要考虑耐腐蚀和耐水汽渗透,一般采用耐水汽渗透性较好的玻璃鳞片树脂。
    1.3 旁路烟道
    旁路烟道中可能存在高、低温烟气交替,因此,一般选择同时耐高温和耐水汽渗透的两种玻璃鳞片树脂结合施工的方法。
    1.4 吸取塔入口干湿面界    
    吸取塔入口存在一个烟气与浆液接触的干湿界面;该部分同时存在烟气腐蚀和浆液腐蚀,且由于冷热交替,对防腐材料的破坏较严重,同时热烟气蒸干浆液而造成结垢,属于严重腐蚀结垢并存区域。目前,国内通常有两种做法,一种是采用碳钢贴衬C276合金钢的方式,另外一种是采用碳钢+耐高温玻璃鳞片树脂+局部贴衬耐酸砖的方案。
    1.5 吸取塔反应槽底部区域
    腐蚀介质主要是浆液,腐蚀成分是氯离子、酸腐蚀。浆液pH一般在5.5左右,CI含量一般在20000-40000mg/L。浆液处于流动状态,固体物含量12%-20%范围内,腐蚀的同时存在较强的磨损。具体的措施:对于衬胶防腐的喷淋塔,一般采用双层衬胶的方案;对于玻璃鳞片树脂防腐的喷淋塔,一般采用双层厚度的玻璃鳞片防腐,外表层采用添加陶瓷粉磨耐磨的玻璃鳞片树脂涂层。
    1.6 吸取塔喷淋区
    腐蚀介质主要是浆液、冷却饱和烟气等。该区域布置有喷淋管喷嘴,存在着较为严重的浆液冲刷。防护措施一般与吸取塔底部区域相同,采用加强防护的方法;除此之外还应优化喷淋层及喷嘴的訉地,减少对塔壁及支撑梁的冲刷。
    1.7 浆液系统的管道及设备
    浆液系统分为石灰厂浆液和石膏浆液两部分。对于石灰石浆液,由于一般采用石膏脱水后的滤液水制桨,因此,浆液里存在较高的氯离子,且桨液固体物含量较高,对管道及设备存在着严重的磨损及腐蚀。对于石膏桨液,主要是氯离子、酸腐蚀,同时由于桨液物体物含量也较高,对管道及设备也存在较重的磨损及腐蚀。国内大部分石灰石-石膏湿法脱硫工程采用碳钢衬胶管道,少部分工程采用玻璃铜管道。衬胶管道属于预制件,现场更改的难度较大,且存在调整段安装后需要返厂衬胶二次安装的问题;对于玻璃铜管道,由于材质的伸缩性较大,刚度稍差,设计时需充分考虑管道的支撑和伸缩问题。
    桨液系统的泵类设备,目前防腐方式主要包括三类:一是全金属泵,泵壳及叶轮均采用双相不锈钢铸造而成;二是衬胶泵,泵壳采用铸铁+橡胶泵壳,叶轮采用双相不锈钢或者橡胶;三是陶瓷泵,泵壳采用用铸铁+陶瓷树脂,叶轮采用陶瓷树脂铸造。相对来说,前两种泵国内使用的较多;陶瓷泵刚刚起步,业绩不是很多。桨液系统箱罐一般采用碳钢+玻璃鳞片树脂防腐。箱罐的小型搅拌机采用双相不锈钢材质或者碳钢衬胶。
  2、 湿法脱硫装置中磨损腐蚀问题分析
    2.1 泵及搅拌机磨损腐蚀
    通过对在运的石灰石-石膏湿法脱硫装置运行情况调查发现,目前浆液系统泵及搅拌机类设备存在严重的磨损及腐蚀现象。泵及搅拌机设备机械密封损坏严重,尤其是外围泵的机械密封,实际可用寿命基本都在1年以下。泵壳、泵叶轮及搅拌机叶轮磨损腐蚀严重。通过对现场设备损坏情况的了解,泵、搅拌机的损坏应该是磨损和腐蚀联合作用的结果。双相不锈钢的防腐机理是在金属表面形成一层钝化膜,避免金属的进一步腐蚀。由于泵、搅拌机等设备与桨液存在较高的相对运行,桨液中的固体物会在运行过程中对设备金属表面的钝化膜形成破坏作用,为腐蚀的发展创造了条件。
    2.2 吸取塔喷淋层的冲刷腐蚀
    在稍早期的脱硫工程中对吸取塔喷淋层部分对塔壁的冲刷估计不足,部分工况喷淋区部分未做防磨处理,或者即使做了防磨处理,但是由于喷淋层设计不合理,冲刷严重,破坏了塔壁的防腐层,腐蚀性的桨液对塔壁腐蚀造成塔壁穿孔影响系统的安全性。另外设计不合理的喷淋层,喷嘴直接冲刷支撑梁,也会造成喷淋层支撑梁防腐结构的破坏,进而腐蚀喷淋层支撑梁,对塔的安全运行造成影响。
    2.3 衬胶管道的磨损腐蚀
    大部分石灰石-石膏湿法脱硫工艺浆液管道采用衬胶管道,脱硫装置运行过程中衬胶管道尤其是弯头,三通、异径管等管件存在严重的磨损及腐蚀现象。目前,国内衬胶管道生产厂家较多,部分厂家质量把关不严,生产过程中胶层与金属管道之间没有结合紧密,或者存在气泡等因素,在使用过程中随着温度变化,衬胶层脱落,桨液直接对碳钢管道接触,造成磨损及腐蚀。另外在设计环节上,部分系统管道流速设计不合理,使用过程中磨损,气蚀、腐蚀联合作用,使得胶皮脱落,管道穿孔。   
    2.4 施工质量差引起的设备腐蚀
    由于脱硫工程工期比较紧张,部分脱硫工程的防腐施工安排在冬季,虽采取一定措施,但施工质量仍然难以保证。另外,吸取塔出口烟道及伸缩节等处存在积水,造成腐蚀加剧。
  3、 结语
石灰石-石膏湿法烟气脱硫根据不同的腐蚀环境,一般会采取相应的防腐措施,常规的方法有衬胶、玻璃鳞片树脂涂层、设备采用双相不锈钢制造、贴衬镍基不锈钢等。通过对在运湿法脱硫工程存在突出的磨损和磨蚀问题的分析,为今后的工程中设计和施工质量提供借鉴;运营人员也可以了解湿法脱硫装置突出的腐蚀问题的主要原因并采取相应的措施,提高系统运行的可靠性。
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