浅析环集烟气脱硫塔喷淋层腐蚀原因及对策

高泽磊，吕海波，魏志萍，秦 茜，叶新军

（金川集团股份有限公司，甘肃金昌737100）

某公司环集烟气脱硫系统建于2016年8月，用于处理环集烟气使其达标排放。由于系统建设施工过程中喷淋层施工质量不佳，在运行过程中出现脱硫塔喷淋层断裂、喷头掉落等问题，造成喷淋层喷淋吸收不均匀、脱硫液喷淋密度不足导致脱硫效率下降、尾气SO2浓度频繁超标，影响系统长周期连续稳定运行。

1 环集烟气脱硫塔喷淋层

环集烟气脱硫塔喷淋层布置见图1。

图1 环集烟气脱硫塔喷淋层布置

环集烟气由脱硫塔底部进入，与喷淋层自上而下喷出的w(NaOH)30%液碱逆向接触被充分洗涤吸收，然后通过机械除雾器和湿式电除雾器，自脱硫塔顶部烟囱排放。该脱硫系统设计烟气处理量为6×105m3/h，ρ(SO2)1~15 g/m3，尘(ρ)700 mg/m3，φ(O2)20%~21%。脱 硫 液 主 要 组 分 有Na2SO4，Na2SO3，NaHSO3及H2SO4等，腐蚀性较强。环集烟气脱硫废液固体体积分数约为4%，具有很强的磨蚀性，易导致管道泄漏。

脱硫塔喷淋层设4层，每层喷淋量为1 700 m3/h，为保证喷淋层的耐腐蚀性和喷头的耐磨蚀性，喷淋层采用玻璃钢材质管道+碳化硅材质空心锥喷头结构。每层由16个喷射角度为90°的喷头和24个喷射角度为120°的喷头组成。

由于喷淋层下方设置喷淋层支撑梁，造成喷淋层分布不均匀，喷淋密度下降，影响烟气脱硫效率，因而需安装倒T型喷淋层支管，将喷头延伸至支撑梁下方，保证喷淋层的喷淋密度。喷淋层支管示意见图2。

图2 喷淋层支管示意

2 脱硫塔喷淋层腐蚀破损原因分析

脱硫塔喷淋层腐蚀破损部位较多，主要表现为玻璃钢管道对接处存在较大缺口、玻璃钢主管结构层开裂、管道铺层脱落、喷淋管道分叉处开裂、喷头破损，造成上述腐蚀破损有多种原因。

2.1 管道对接处不平整及表面处理不到位

玻璃钢管道对接处存在较大缺口，经判断其形成原因为：管道对接时，未将管道对接平齐，管道内的腐蚀性脱硫液经管道之间的缝隙不断冲刷腐蚀玻璃钢铺层，导致管道泄漏形成管道孔洞。同时管道贴布铺层时，需对管道表面进行处理，使用磨光机打磨粗糙表面，使整个表面露出纤维，保证树脂胶料与管道充分黏合，避免出现管道和铺层分层现象。喷淋层支管管道与铺层分层见图3。

图3 喷淋层支管管道与铺层分层

2.2 未按施工要求在管道连接处打磨坡口

玻璃钢喷淋层支管结构层开裂是由于管道连接过程中未打磨坡口，导致树脂胶料未渗入管道连接处，无法对切开的玻璃钢管道结构层加以保护，腐蚀性脱硫液渗入玻璃钢管道结构层，对其造成破坏，管道分层而开裂，管道连接强度降低，导致玻璃钢支管脱落。被破坏的喷淋支管结构层见图4。

图4 被破坏的喷淋支管结构层

2.3 铺层树脂含量不足

树脂是决定玻璃钢管道质量好坏的基体材料，松散的玻璃纤维靠树脂黏结成整体，起传递应力作用。因此，树脂对玻璃钢管道的强度起重要作用，尤其是在抗压、弯曲、扭转和剪切强度等方面尤为显著。铺层树脂含量不足可造成表面粗糙，管道防腐性能不足，铺层脱落。

2.4 管道支撑未发挥作用

玻璃钢支管管道悬空，管道支撑未发挥作用。喷淋层开启时每个喷头都存在向上的推应力，停止运行后管道分叉处的自身质量产生向下的重力，因而导致管道分叉处开裂。管道断裂情况见图5。

图5 断裂的管道

2.5 喷头破损

喷头采用碳化硅材质，支管采用玻璃钢材质，管道连接时需进行加固处理。若未加固，易造成喷头受应力影响而脱落，同时碳化硅材质的喷头强度很低，外物撞击容易导致喷头破损。破损的喷头见图6。

图6 破损的喷头

3 脱硫塔喷淋层防护对策

3.1 提高表面处理质量

玻璃钢管道施工前，清除管道表面影响黏结强度的物质，保证表面清洁、干燥。如果管道表面潮湿，采用电吹风等加热工具吹干，不能用明火烤干。表面打磨宽度应大于铺层宽度100 mm，打磨面应粗糙，不能有未打磨到的漏点，使管道整个表面露出纤维。

3.2 提高管道对接工艺质量

喷淋层内介质压力较高，对管道对接工艺的质量要求较高。管道切割或开孔，切口端面需平整，管道切口端面与管道轴中心线垂直；三通连接不得开方孔，需根据对接管道尺寸计算划线，保证两管道连接面对接尺寸准确，两管道轴中心线垂直。打磨坡口时需确保坡口宽度，且坡口应平整，不能凹凸不平。

3.3 提高铺层施工质量

脱硫塔喷淋层位于潮湿、腐蚀介质的环境中，施工时应特别注意玻璃钢支管必须做到内、外壁均具有防腐能力。因此，对接铺层施工时，必须先将打磨区域、坡口及管道接口端均匀涂刷一遍底漆，不得漏涂、厚薄不均、有气孔或流淌；然后再进行铺层，铺层顺序为表面毡2层、玻璃纤维短切毡9层、玻璃纤维布7层、表面毡2层与面漆2层，其中玻璃纤维短切毡和玻璃纤维布交替使用。铺层时，先在已涂刷完底漆的管道对接面上均匀涂刷一层树脂胶料，随即衬贴一层玻璃纤维布或玻璃纤维短切毡，并消除气泡、皱褶，贴实后再涂刷树脂胶料。树脂胶料要充分浸透玻璃纤维布或玻璃纤维短切毡，随后再衬贴一层玻璃纤维布或玻璃纤维短切毡。每次衬贴完固化后，表面不得有气泡、气孔、缺口、龟裂、干斑、纤维外露和凹坑等缺陷。在铺层最后一次完成固化合格后，涂刷第一层面漆，第一层面漆固化完全后再涂刷第二层面漆，第二层面漆刷完后随即贴一层塑料薄膜阻隔空气。涂刷面漆厚薄应均匀，不得有漏涂、流淌，塑料薄膜贴合应严实，不得有气泡、皱褶等缺陷。

3.4 提高树脂固化效果

面漆施工完成后，在15~35 ℃固化14 d后管道才能投入使用。若现场抢修，应采取加热措施，在40~60 ℃固化8 h以上才能投入使用。

3.5 优化喷头对接工艺

将玻璃钢支管使用切割机切成水平面，使用磨光机打磨玻璃钢支管全管，将玻璃钢支管与碳化硅喷头对齐，对接口使用4层玻璃纤维短切毡和环氧己烯基树脂固定连接，宽度为200 mm，固化后再次打磨；然后将喷淋支管侧100 mm位置与碳化硅喷头使用玻璃纤维方格布和环氧己烯基树脂进行整体缠绕包裹500 mm，固化后再次打磨，然后再包裹500 mm，固化后即可使用。

使用玻璃钢进行整体全覆盖包裹，可提高喷头和玻璃钢支管之间的连接强度，同时避免喷头因异物撞击导致破损，保证喷头可靠运行。

3.6 采取喷头防堵塞措施

空心锥喷头口径大，易被塑料布等大块杂物堵塞，影响喷淋层喷淋密度与脱硫塔脱硫效率。喷淋层正常运行期间，需定期对脱硫液置换和检查，一旦发现有杂物堵塞喷淋层喷头，必须及时清理。同时需要在循环泵管道入口处加装网格间隙小于喷头直径的防护装置，避免杂物进入喷淋层。

4 结语

在环保要求日益严格的情况下，环集烟气脱硫系统的生产运行情况直接影响到系统的生产运行，对脱硫塔喷淋层进行严格防护可保证塔喷淋层正常使用，维持脱硫系统长周期稳定运行。