热源厂脱硫系统腐蚀分析及对策

李明(天津临港公用事业集团有限公司,天津 300452)

热源厂脱硫系统腐蚀分析及对策

李明(天津临港公用事业集团有限公司,天津 300452)

能源供应一直是现代化国家的发展命脉，在人们享受现代化带来的福利的同时，大量的能源消耗也带来巨大的污染物排放问题，硫化物作为主要污染物之一，给人类、土壤、水也带来不小的伤害。脱硫系统的应用可以显著减少硫化气体的排放，具有显著的社会效益和环境效益。本文结合热源企业脱硫系统实际应用情况，针对脱硫系统最严重的腐蚀问题，研究了其产生的原因和防治措施，希望对脱硫系统运行维护人员的日常工作有所帮助。

脱硫系统;腐蚀;分析;对策

0 引言

伴随着我国工业化和社会经济的发展，能源供应成为支撑区域发展的重要环节，是基础配套的重要组成部分，热源厂、热电厂是区域能源供应主要形式。这些能源供应项目的主要消耗燃料是煤炭。据国家统计局统计数据，2014年中国能源消费总量达到42.6亿吨标准煤。而在能源消费结构中，煤炭所占比例约为70%。2001年至2014年我国能源消费统计数据见下表(来源于国家统计局数据)。

表1 2001年至2014年我国能源消耗总量及构成

由表1可以看出，煤炭在我国能源消费中所占表中始终处于主导地位，所占比重始终处于60%以上。伴随着经济的发展，大气环境污染问题也随之而来。为了响应群众呼声，保证人民身体健康，国家对环境污染治理力度越来越大。《火电厂大气污染排放标准》(GB 13223-2011)规定了用高品质煤的过度期实施办法和污染物排放标准，国家大气污染防治法也经过多次修订，最新修订的大气污染防治法2015年8月经人大常委会审议通过，也于2016年1月1日起正式实施。各地政府也加大了污染防控和收费处罚措施，2014年7月1日，天津市《市发展改革委市财政局市环保局关于调整二氧化硫等4种污染物排污费征收标准的通知》规定，大幅度提高了二氧化硫、氮氧化物等污染物排放缴费标准。《天津大气污染防治条例》规定，排放大气污染物超过标准的，将被处以按日连续处罚。大气污染物排放相关法律规范的相继出台，加大了大气污染物防治力度，是关系广大人民群众福祉的重大举措，是大势所趋，同时也为燃煤企业污染物排放治理带来了巨大的挑战。

中国作为煤炭生产大国和消费大国，各地所产煤炭质量和成分不一。硫作为煤炭中所含的有害元素，是燃煤企业烟气排放的主要成分之一。烟气中所含的二氧化硫作为大气污染物主要成分，对环境的危害非常大。二氧化硫溶于水形成亚硫酸，对人的呼吸道有严重的腐蚀作用，过多的硫化物在大气中还会形成酸雨，对农作物会造成伤害、减产，还会污染土壤。

世界各国在工业化发展的过程中，也曾经面临比较严重的大气污染问题，伦敦雾都名称的由来也与此有关，各国特别是西方发达国家很早就开始研究脱硫技术。脱硫技术按照是否加水和相关产物的干湿状态，烟气脱硫主要分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫三种工艺。湿法脱硫工艺操作简单、效率高，是比较成熟的技术。其中石灰石-石膏湿法烟气脱硫因其脱硫效率高、工艺技术成熟，吸收反应剂来源丰富、价格低廉，副产品可利用等特点，而这被广泛采用，成为目前燃煤热电厂烟气脱硫应用最为广泛的方法。目前，在我国新建的热电厂烟气脱硫工艺技术中，占了近90%。

1 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统

1.1 石灰石-石膏湿法烟气脱硫原理及反应过程

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺化学反应原理如下：二氧化硫吸收过程：SO2+H2O→H2SO3

酸碱中和过程：CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O

氧化反应过程：CaSO3+1/2O2→CaSO4

结 晶 过 程：CaSO3+1/2H2O →CaSO31/2H2O CaSO4+2H2O→CaSO42H2O

PH控制：CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺化学反应过程如下：

烟气中的SO2由气相穿过气液界面，扩散、溶解；溶解的SO2的与水化合；在碱性介质中的解离；CaCO3固体颗粒的溶解及解离；碳酸盐的形成。

1.2 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统组成

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统主要由以下部分组成：石灰石制粉系统，浆液制备系统，吸收塔氧化风系统，吸收塔系统，浆液循环系统，事故浆液系统，石膏脱水系统，存储清运系统等。

1.3 石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统主要设备

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统主要设备包括：引风机、烟气挡板门、回转式烟气换热器、吸收塔、浆液循环泵、氧化风机、除雾器、喷淋管、破碎机、湿式球磨机、石灰石旋流器、石膏旋流器、真空皮带脱水机、衬胶管道和阀门等。

2 湿法脱硫系统腐蚀常见现象及原因分析

2.1 湿法脱硫系统腐蚀常见区域

烟气输送及热交换系统

该系统主要包括：原烟气及换热器进口烟道、换热器原烟气出口至吸收塔进口烟道、吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、换热器净烟气出口烟道至烟囱、原烟气旁路烟道至烟气挡板、烟气增压风机。

(2)SO2吸收及氧化系统

该系统主要包括：吸收塔、氧化空气注入管、氧化池、塔内支撑架。

(3)浆液传输及回收系统

该系统主要包括：石灰石浆液储罐、石膏浆液储罐、废水储罐、过滤水储罐、真空带式过滤机、水力分离器、浆液泵，循环泵、浆液集管、浆液循环管、浆液喷射头、事故浆池、浆液排放沟、废水排放沟等。

2.2 腐蚀常见现象

湿法脱硫系统腐蚀常见的现象主要包括以下四个方面：工艺管道的腐蚀泄露，设备、管道连接面接口的腐蚀泄漏，结构件的腐蚀，转动设备叶片的腐蚀磨损。这四个腐蚀现象是脱硫系统运行维护中最常遇到的腐蚀问题。某厂浆液循环泵叶片及泵体腐蚀磨损见下图：

2.3 原因分析

导致脱硫系统腐蚀的主要腐蚀源是SO2，还有部分NOX这些酸性气体，在系统流通、强制氧化、水解、化学反应的过程中，形成的酸性液体和硫酸盐等化学物质，排烟及脱硫系统的余热，增加了介质温度，稀硫酸、亚硝酸、水中的氯离子等物质处于活化腐蚀温度状态，腐蚀速度快，渗透能力强。在系统冲刷、表面粗糙、保护层破坏的情况下，酸性物质和金属基产生反应，从而产生腐蚀，进而造成应力破坏和系统泄漏，从而影响设备稳定运行。

通过总结分析，各系统腐蚀主要原因包括：原干燥环境存在露点，形成亚硫酸还原性腐蚀；防腐蚀性垫层高温热应力失效导致衬层介质渗透、热应力破坏等物理腐蚀失效；物料冲刷、冲击、磨损、疲劳破坏引起的防腐蚀性垫层失效导致的腐蚀；由于运行原因导致排烟温度高引起的防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效而导致的腐蚀；防腐蚀衬层机械力损伤失效而导致的腐蚀等。

3 防腐蚀对策

目前，作为环保设施的脱硫系统是热源厂、热电厂生产运行装置的重要组成部分，影响区域的整体环境，在国家不断加强环保治理力度的大背景下，二氧化硫排放采用联网监控，在不达标排放严格惩罚的治理政策下，保证脱硫系统稳定运行的压力之大不言而喻。对于防范脱硫系统腐蚀可以采取以下措施：

(1)采用低硫煤。腐蚀压力的大小与腐蚀物质的浓度有很大关系，国家对工业用煤出台有具体的规范，有其严格的标准，在进行技术经济性评价的情况下，在经济承受能力允许的，尽量采用低硫煤控制腐蚀性物质产生的总量。

(2)做好生产装置的优化运行。做好装置优化运行，使燃料充分燃烧，控制好排烟温度，降低腐蚀气体温度和活性，既有经济效益也有环境效益。

(3)做好设备检修消缺管理。做好运行监控、设备点巡检，发现缺陷及时处理，可以有效控制工艺运行的环境，防止因意外故障、事故带来的损失。

(4)选用防腐蚀设备、管线和材料。在各个工艺环节选用不锈钢、带防腐蚀垫层的管线，应用新材料、新技术，可以增强系统抗腐蚀能力，降低日常的检修、消缺工作量，保障设备长周期稳定运行。

4 结语

脱硫系统在电力、供热、冶炼等工业领域应用越来越广泛，脱硫技术的应用为减少酸雨、保护环境、打造居民健康生活起到了重要作用。脱硫设备的运行环境也比较恶劣，脱硫系统构成和化学反应过程比较复杂。通过本文的分析，希望有关从业的技术人员能将系统性思维应用到企业的生产技术管理过程中去，科学的分析问题、解决问题，从而保证脱硫系统安全、稳定的长周期运行，从而为企业和社会创造经济效益和环境效益。

[1]智研咨询集团.2015-2020年中国洁净煤市场行情动态及行业前景预测报告[D].中国产业信息网，2015.

[2]薛建明，等.湿法烟气脱硫设计及设备选型手册[M].中国电力出版社，2011.

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