烟气脱硫后处理循环泵腐蚀原因分析及应对措施

张英海，程 刚

（1.中国石油乌鲁木齐石化分公司检维修中心，新疆 乌鲁木齐 830019；2.新疆消防总队，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 装置简介

化肥厂锅炉烟气超低排放装置，2019年10月完成建设，是乌石化公司环保“红线项目”。

装置主要包括化肥厂新建的50万Nm3/h锅炉烟气脱硫系统，改造过的原有吸收塔（设计烟气处理量25万Nm3/h）和改造后的脱硫后处理系统。新装置烟气系统实现了原脱硫系统和新脱硫系统一开一备并列布置，从而保证锅炉烟气在任何情况下都能不间断排放。

装置外排烟气达到环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局2015年12月11日关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知（环发[2015]164号）指标要求，脱硫后烟气中：SO2≤35mg/m3，粉尘≤8mg/m3，氨逃逸浓度≤3mg/m3。脱硫效率达到98.8%以上，总除尘效率达到99.6%以上（从电除尘入口到排放口），年减排SO2约12453t，微尘约11138t（计算标准按烟气排放量50万Nm3/h，每年运行8400h），对控制和消减乌石化公司的二氧化硫和粉尘排放总量有显著的效果。另外，烟气脱硫副产品硫酸铵品质符合电力标准《硫酸铵》（DL/P808-2002）中的合格品要求。

改造后后处理工段采用蒸发结晶工艺来获得硫酸铵成品。浓缩至40%～50%（质量百分比）硫酸铵的循环浆液，通过三台P305A/B/C后处理循环泵分别进入一、二、三效分离器（E301/E302/E303）边加热，边蒸发，部分内部循环，继续在一、二、三效内蒸发浓缩，最终使浆液以过饱和状态进入旋流器，当固含量达到30%以上后进入离心机进行固液分离，分离后的晶体进入流化床干燥，计量打包，即为成品。

一、二、三效加热器的热源是S5蒸汽，三效并列蒸发是减压蒸发，抽真空可方便地降低蒸发器的操作压力和溶液温度。三效并列蒸发后面设置了蒸发冷凝器，冷却循环水通过间接冷凝器把系统的热量带出（见表1）。

表1

后处理循环泵是脱硫装置的关键设备之一，通过循环蒸发达到提纯出料的目的，通过改造三台循环泵和一二三效换热器实现两开一备（见图1）。

图1

2 后处理循环泵性能参数和结构特点

后处理循环泵设计为三台，两开一备，生产厂家为襄樊五二五，型号为HZ350，设计扬程为3m，密封形式为双端面机械密封，叶轮为半开式叶轮，叶轮、蜗壳、轴、轴套、叶轮锁紧螺母等材质为2205双相钢，双端面机械密封材质为316奥氏体不锈钢，冲洗方式为PLAN54，能够有效地减小介质对机械密封的冲刷和腐蚀。

3 后处理循环泵的腐蚀问题

2019年12月后处理循环泵运行两周后出现了严重的腐蚀现象，叶轮叶片腐蚀脱落，长轴套、叶轮锁紧螺母等腐蚀严重，双端面机械密封弹簧、基体已腐蚀破碎。叶轮及锁紧螺母腐蚀情况详见图2、图3。

图2

图3

4 原因分析及减少腐蚀的应对措施

发现问题后，从工艺介质方面进行分析，核对近期浆液pH值偏低控制在下线左右，要求氧化循环槽浆液pH值控制在5.5 ～6.2 之间，氯离子含量从开车运行逐渐增加，已经超过20000mg/L。从设备腐蚀情况分析，主要是酸性和高氯离子环境下的均匀腐蚀，从工艺流程图可以看出，随着一、二、三效换热器提浓后，浆液的酸性会增强，对循环泵的腐蚀性会增强。下面对高氯离子环境的产生原因进行分析，主要有以下几个方面：

（1）煤炭燃烧后灰尘中的氯离子，主要以氯化钙、氯化镁、氯化钾等形式存在；

（2）新水补加中含有的氯离子；

（3）浆液的反复重复使用，造成氯离子的逐渐积累。

根据工艺参数和运行状况分析，从工艺上要提高浆液的pH值，同时还要利于硫酸铵溶液结晶和晶粒长大，提高含固量和颗粒度，降低氯离子含量，减小酸性条件下氯离子腐蚀，同时减小晶粒颗粒度过小对设备过流件的冲刷磨损，主要采取了以下措施：

（1）控制超低脱硫塔液位和浓度，氧化槽浆液的浓度和pH值。通过现场实测和仪表监测两种方法共同控制脱硫塔液位在2.5 m-3.0 m之间，来确保塔内浆液的浓度，用试纸和仪表参数比对的办法控制浆液pH值，当两者偏差较大时提取浆液进行分析，使pH值控制在5.5 -6.2的偏上线值。

（2）提高脱硫塔密度达到1210kg/m3以上时，硫胺罐进液，一、二、三效换热器进蒸汽对浆液进行提浓处理。通过控制浆液浓度来提高出料量，缩短浆液在后处理循环周期，减小浆液对循环泵的冲刷和腐蚀，有利于硫酸铵晶粒的生成和长大，提高出料率。

（3）控制烟气中的含灰量，防止带有大量氯化物的灰尘颗粒，进入吸收塔浆液系统。通过控制烟气温度≥160℃和烟尘含量≦10.0 mg/m3，来减少氯离子的摄入量。（4）减少废浆液的循环，适当增加新水投入量，加大废水排出量，同时控制新水中氯离子含量。

5 结束语

通过调整和控制工艺参数，有效地控制了脱硫后处理循环泵的腐蚀速率，在不进行设备材质升级的情况下能够达到设备运行周期的要求，同时减小后处理其他设备的腐蚀速率。