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b0脱硫系统的腐蚀原因及防腐材料的选择


2008年6月第3期

湿法烟气脱硫系统的腐蚀原因及防腐材料的选择——时瑞生

?61-

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2环保与综合利用;
“?争?t争?÷?÷??争啼?—争??争?々?+-÷?寺-??争峥,。

湿法烟气脱硫系统的腐蚀

原因及防腐材料的选择
时瑞生
(哈尔滨动力设备股份有限公司,黑龙江哈尔滨,150040)

[摘要】分析了湿法烟气脱硫装置腐蚀的原因,提出了区域防腐概念,针对不同腐蚀区域,提出了不同的防腐方 法和材料,介绍了湿法烟气脱硫系统防腐材料的选用及其在目前火力发电企业的防腐实践及效果。 [关键词】烟气脱硫(FGD);腐蚀;防腐材料

[中图分类号]Ⅺ05

[文献标识码】B

[文章编号】1008—5122(2008)03一0061—04

C0rrosiVe

reasons

for the wet fl

ue

gas desul furization

system

and choice of anti?cOrrosion
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material

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Wet

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this kind of material in present

the眦al

power station.

Key words:flue gas

desulfurization(FGD);corrosive;Anti一∞rrosion material

根据国家环保标准的要求,我国新建大型火力 发电机组必须采用烟气脱硫装置控制二氧化硫的排 放。目前我国建设中的火力发电厂大多采用引进的 石灰石一石膏湿法FGD(烟气脱硫)工艺,这一工艺 也是当今世界上应用最为普遍、技术最为成熟的脱 硫工艺。腐蚀是湿法FGD系统中存在的一个严重 问题,它直接影响系统能否安全稳定地运行。解决 腐蚀问题是保证系统安全运行的关键,所以防腐工 艺和措施就显得非常重要。系统中不同区域腐蚀特 性不同,选择的防腐材料也不相同。防腐材料的选 择直接影响工程造价、设备使用寿命、检修维护难度 等问题。

1湿法烟气脱硫系统的腐蚀原因
除尘后的高温烟气含有S02、S03、HCl、HF、 NO"烟尘及水汽等成分,喷淋浆液中含有大量石膏 晶体和石灰石颗粒,金属腐蚀和磨损同时发生且过 程机理很复杂,一般认为发生的腐蚀原因主要有以 下几种。
1.1

s02和s03引起的化学腐蚀 S02、S03引起的腐蚀主要是它们和水结合生成

了亚硫酸和硫酸。
S102+H20=H2S0§

(1) (2)

S03+H20=H2S04

2H2s0§+2H++4e=s20j一+3H20
【收稿日期】2008—04—11 [作者简介】时瑞生(1970一),男,黑龙江哈尔滨市人, 大学本科,工程师,主要从事烟气脱硫项目管理工作。
Eo=+0.40 V

(3)
Eo=+0.08 V

H2S03+H++2e=H2Sof+2H20

(4)

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有色冶金节能
Fe+S02+02=FeS04 4 FeS04+10 H20+02=

口环保与综合利用

(5)

系统和废水处理系统等组成。烟气系统主要包括烟 道、增压风机和烟气换热器等。S02吸收系统包括 吸收塔、浆液喷淋装置、吸收塔搅拌器、吸收塔浆液 循环泵及浆液循环管道。在吸收塔内烟气中的S02 气体被喷淋浆液中的石灰石颗粒吸收而脱除。 烟道和吸收塔是发生腐蚀的主要场所。根据腐 蚀特性不同,可划分为5个主要的腐蚀区,即原烟气 腐蚀区、温烟气腐蚀区、入口烟道干湿界面腐蚀区、 吸收塔内腐蚀区和净烟气腐蚀区。原烟气腐蚀区指 原烟气至烟气换热器的烟道,高温烟气温度高于酸 露点,该区域腐蚀特性一般;温烟气腐蚀区指烟气换 热器本体至吸收塔入口烟道,烟气温度低于酸露点, 有凝露发生,腐蚀特性较强;入口烟道干湿界面腐蚀 区指烟气和吸收塔喷淋浆液接触区域,该区域干湿 交替、冷热交替,低pH和高温使与浆液接触的烟道 发生强烈的氧化还原反应,腐蚀极为强烈;吸收塔内


4Fe(0H)4+4H2S04

(6)

以上反应使金属构成腐蚀电极的阳极加快腐 蚀,同时硫酸的循环再生也引起连续的腐蚀发生。
1.2

cr和F一引起的电化学腐蚀 氯离子和氟离子是引起金属腐蚀和应力腐蚀的

主要原因。试验表明,氯化物的含量与局部腐蚀及 pH值有明确的关系,Cl一、F一被吸附在金属的表面, 使金属的钝化状态遭到破坏而引起局部腐蚀。 1.3流体冲涮引起的机械腐蚀 流体包含烟气流体及浆液流体。在流动过程 中,流体对金属表面造成冲涮和摩擦,这是一种以机 械腐蚀作用为主的腐蚀过程。流体中含有的固体颗 粒,使切应力的力矩增大。进而使金属磨损更为严 重。

2湿法烟气脱硫系统内主要腐蚀区域 的划分及环境
湿法FGD系统主要由石灰石浆液制备系统、烟 气系统、S02吸收系统、石膏脱水系统、工艺补给水

腐蚀区指塔体内设备及构件与喷淋浆液和烟气接触 区域,该区域腐蚀和磨损并存,腐蚀特性较强;净烟 气腐蚀区域指吸收塔出口烟道至烟囱,脱硫后的低 温烟气含有HCl和HF,凝结成酸性小液滴,对烟道 造成强烈的腐蚀。不同区域的腐蚀环境见表1。

表1不同区域的腐蚀环境

注:喷淋液成分为石膏晶体颗粒、石灰石颗粒、卿一、s唠一、盐、a一、F一等。

3湿法烟气脱硫系统的防腐材料
由于烟气中含有S02、S03、HCl、HF、NO:,烟

尘、水汽等成分,同时在运行过程中存在酸碱交替、 冷热交替、干湿交替等现象,腐蚀与磨损并存。因 此,湿法FGD系统对防腐材料的要求标准很高。目

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湿法烟气脱硫系统的腐蚀原因及防腐材料的选择——时瑞生

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前国内外电厂湿法FGD系统采用的防腐材料通常 有:镍基合金、玻璃鳞片树脂、橡胶衬里、玻璃钢

(FRP)、耐蚀塑料(PP)和耐蚀化工陶瓷,其的性能 特点见表2。

表2湿法烟气脱硫系统常用所用防腐材料及使用特点

就工程造价而言,耐蚀塑料和玻璃鳞片树脂最 低,镍基合金材料最高。但从30~50年的长周期寿 命成本来比较,则采用合金材料如合金复合板或合 金要比橡胶衬里、玻璃鳞片树脂衬里要低,就是采用 625、G276这些昂贵的合金也比橡胶衬里低,并且 可以做到30年不大修,使FGD的稳定性远高于锅 炉。脱硫塔内的橡胶和鳞片树脂防腐层大约在5年 内可免修,但可能会有小面积的修补。在5~10年 内可能出现大面积的维护,约8年需重衬一次,此时 的价格是初期投资的1.5~2倍。 一般在烟道或是脱硫塔中使用C276或是C 22复合板。其生命周期费用最低。但在其他一些罐

池、地坑中,采用FRP、玻璃鳞片或是橡胶或铺耐蚀 化工瓷砖,其生命周期费用更低。

4我国湿法烟气脱硫系统防腐材料的 迓用
目前,我国的经济实力有限,在湿法FGD中大 量采用耐蚀合金材料尚不现实。但为了降低工程造 价、延长设备使用寿命、降低检修维护费以及保障 FGD的稳定运行,在关键防腐部位,合理经济地选 用防腐材料是很必要的。不同部位防腐材料的选择 见表3。

表3国内湿法烟气脱硫系统不同区域防腐材料的选择

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有色冶金节能

口环保与综合利用

从目前我国的火力发电厂湿法烟气脱硫系统运 行的效果来看,针对不同区域的腐蚀特性所选用的 防腐材料能较好地满足防腐要求,和系统安全稳定 运行。除使用整体镍基合金防腐区域外,其他防腐 区域在运行约8年后需要维修一次,造价要高于初 投资。

国的经济实力,对防腐材料进行经济评价,在投资和 维护费用方面找到平衡点。 [参考文献】
[1] 郭东明.脱硫工程技术与设备[M].化学工业出版社。
2007.6。P:378—381.

5结束语
腐蚀是湿法烟气脱硫系统中存在的一个严重问 题,它影响整个系统安全稳定运行。应根据不同区 域的腐蚀特性,选择不同的防腐材料,同时要根据我

[2]

曾庭华等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M]. 中国电力出版社.2003。P:200一209.

[3]邓徐真等.石灰石.石膏湿法烟气脱硫装置的防腐蚀 [J].电力环境保护,2002,18(2):11—16.

金川公司节约用水综合技术改造国债项目通过验收
日前,金川集团公司设计日处理能力为50
000

除油,相对传统的加压溶气式气浮设备,具有投资 少,运行稳定、除油效率高、运行成本低的优势;(3) 借鉴目前国际水处理行业最先进的法国德利曼公司 的过滤技术,开发应用了全自动气水反冲洗过滤工 艺设计,采用石英砂单层均质滤料恒速恒水位过滤, 具有滤料截污能力强、过滤效率高,产水水质好、反 冲洗水耗低、运行稳定等特点。项目投入运行后,各 项指标均达到了设计指标。投入运行的当年(2006 年)回用中水808万m3,2007年回用中水1 万m3。 根据设计,公司年产电解镍4万t、电解铜2万t 时,年用水量为8 800万m3。2007年,金川公司年 有色金属产品总量增加到36万t,但新水使用量却 逐年下降,年用水量为5 208万m3,水的重复利用率 已达到87.5%。有效缓解了金昌地区水资源匮乏的 矛盾,取得了显著的环境和社会效益,实现了节能减 排的目标。
050

m3的节约用水综合技术改造(综合污水处理总站) 国债项目,通过了甘肃经济委员会的竣工验收。 此项目,是2003年3月国家经济贸易委员会、 国家发展计划委员会和财政部下达的第一批国债专 项资金国家重点技术改造项目。该项目2004年5 月28日开工建设,2006年2月份建成投产,实际完 成投资7 600多万元,其中国家补助资金450万元, 地方补助资金225万元,银行贷款资金3 750万元。 项目采用具有国内领先水平的混合废水组合处 理工艺,主要承担金川公司选冶化厂区各单位生产 废水和生活污水的处理和处理后中水的回用任务。 主要技术工艺创新表现在:(1)在全自动撇油沉砂池 内,利用大颗粒污染因子的自然沉降属性和浮油的 上浮性质,在一个处理构筑物内。成功地实现了除油 与沉砂一体的连续分离,属国内首创;(2)利用涡凹 式气浮设备,通过筛选破乳剂,成功实现了水的深度

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