脫硫吸收塔襯膠防腐

我們先來了解下脫硫設(shè)備腐蝕機(jī)理：

脫硫設(shè)備主要是由金屬材料制成，也包括一部分非金屬材料。

一、金屬材料腐蝕機(jī)理

1、一般腐蝕

一般腐蝕是金屬表面的均勻腐蝕，其腐蝕速度一般以mm/a來表示，它是危害性最小的一種腐蝕類型。一般腐蝕反應(yīng)可分為陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，它們同時(shí)不連續(xù)發(fā)生在金屬表面上。

2、點(diǎn)蝕

發(fā)生點(diǎn)蝕時(shí)，腐蝕局限于有限的面積之內(nèi)，其被腐蝕面積與總表面積相比較小，金屬表面出現(xiàn)深淺不一、大小不一的蝕坑。金屬表面的不均勻處、氧化保護(hù)膜的斷裂處容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕。此外，金屬表面局部鹵化物濃度過高也是造成點(diǎn)蝕的主要原因之一。

3、縫隙腐蝕

縫隙腐蝕主要發(fā)生在沉積物下面、螺栓、墊片和內(nèi)部金屬構(gòu)件的金屬接觸點(diǎn)的不流動(dòng)區(qū)。產(chǎn)生縫隙腐蝕有以下幾個(gè)階段：氧氣貧化，產(chǎn)生帶正電的金屬離子；帶負(fù)電的鹵化物陰極進(jìn)入縫隙與帶正電的金屬離子化合；水解后使局部呈強(qiáng)酸性。法蘭接合處的毛細(xì)作用或滲漏是產(chǎn)生縫隙腐蝕的常見途徑之一。

4、晶間腐蝕

當(dāng)普通不銹鋼焊接或處理不當(dāng)時(shí)，碳與鉻化合，在晶界處析出鉻的碳化物Cr23C6，雖然它不明顯地破壞晶體本身，但是處于貧鉻狀態(tài)的組織，其電極電位顯著降低，當(dāng)受到腐蝕介質(zhì)作用時(shí)，貧鉻區(qū)為陽極，富鉻區(qū)和碳化物為陰極，從而形成微電池，耐蝕性降低。

5、電化腐蝕

電化腐蝕是由于不同的金屬間電化學(xué)熱差的不同而產(chǎn)生的腐蝕，這種腐蝕常發(fā)生在碳鋼與不銹鋼或其他低合金鋼之間的法蘭連接處。金屬表面與水及電解質(zhì)形成電化腐蝕，在焊縫處也比較明顯。

6、物理機(jī)械腐蝕

應(yīng)力、疲勞、沖刷等物理過程也是金屬腐蝕的關(guān)鍵因素。應(yīng)力腐蝕是拉伸應(yīng)力和腐蝕共同作用的結(jié)果。拉伸應(yīng)力既可以是金屬中的殘余內(nèi)應(yīng)力，也可以是外部施加的應(yīng)力，或者是這兩種應(yīng)力的組合，主要是由加工期間產(chǎn)生的。構(gòu)件在交變應(yīng)力的疲勞作用下，金屬表面不但要承受應(yīng)力，而且還要承受腐蝕介質(zhì)的侵蝕；而金屬表面局部腐蝕后，又反過來會(huì)降低金屬的耐疲特性。當(dāng)流體含有的固態(tài)顆粒（如石灰石漿、煤灰）比受作用的金屬表面硬時(shí)，沖刷腐蝕是由腐蝕和磨損共同作用的結(jié)果。石灰石－石膏法脫硫工藝中，由于循環(huán)漿液中含有固態(tài)物，對(duì)吸收塔內(nèi)壁有一定的沖刷作用.特別是噴淋層下1米的塔壁周圍及塔底部分和塔底向上2米的區(qū)越以及攪拌機(jī)的葉片等，都極易發(fā)生沖刷腐蝕。

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二、非金屬材料的腐蝕機(jī)理

非金屬材料腐蝕的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。

1、化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是一種由局部原電池生成的電化學(xué)反應(yīng)過程，非金屬材料就是利用非金屬的絕緣性達(dá)到增加電池內(nèi)阻的目的。材料對(duì)離子或電解質(zhì)的滲透阻力越大，其電阻就越大，其耐蝕性能也就越好。在正確的腐蝕選材、設(shè)計(jì)的前提下，非金屬材料的化學(xué)腐蝕是一個(gè)較緩慢的過程。

2、物理腐蝕

物理腐蝕的破壞是較迅速的過程，是造成非金屬材料失效的主要原因。物理腐蝕破壞主要表現(xiàn)為溶脹、鼓泡、分層、剝離、脫粘、龜裂、開裂等。腐蝕環(huán)境對(duì)材料施加的各種破壞力、材料的內(nèi)聚強(qiáng)度、材料的基體界面的粘接強(qiáng)度，防腐施工時(shí)的工藝及環(huán)境影響等這些因素的共同作用是導(dǎo)致物理腐蝕破壞的主要因素。

有機(jī)非金屬材料大多是在室溫條件下成型的，均為非致密性體，其中存在大量的分子級(jí)容穴，會(huì)生成微細(xì)泡、微裂紋等缺陷。在非金屬材料均使用揮發(fā)性的稀溶劑施工成型時(shí)，溶劑的揮發(fā)使此類缺陷頓時(shí)加大，為腐蝕介質(zhì)的遷移性滲透提供了通道。襯里材料與基體界面間也不可避免地存在著界面孔隙。這些固有的缺陷導(dǎo)致的介質(zhì)滲透是物理腐蝕的前提；煙氣中的SO2、HCl、HF等酸性氣體在與液體接觸時(shí)，生成相應(yīng)的酸液，其SO32－、Cl－、SO42－對(duì)金屬有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)防腐內(nèi)襯亦有很強(qiáng)的擴(kuò)散滲透破壞作用。吸收塔漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)脫硫系統(tǒng)停運(yùn)后，吸收塔內(nèi)逐漸變干，溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶，隨后體積發(fā)生膨脹，使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生剝離損壞。

在非金屬材料襯里本體固化時(shí)，大分子間因固化反應(yīng)形成的新化學(xué)鍵及物理鍵，使得大分子的聚集態(tài)及構(gòu)象發(fā)生變化，分子間距離的縮短導(dǎo)致樹脂體積收縮。而襯里會(huì)有多種不同相的材料收縮率不同，包括同相材料固化反應(yīng)速度及固化熱分布不均勻，形成收縮殘余應(yīng)力。非金屬材料和金屬材料的不同熱膨脹量，導(dǎo)致二者界面處形成熱應(yīng)力。變化的氣流、液流的沖擊及其它方面的振動(dòng)帶來的交變應(yīng)力，降低了非金屬材料襯里與基體材料的粘接強(qiáng)度，增加了襯里內(nèi)部及界面間的微裂紋和孔隙等缺陷。殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力、交變應(yīng)力加速了非金屬材料的腐蝕進(jìn)程；由于GGH（蓄熱式換熱器）故障或循環(huán)液系統(tǒng)故障，導(dǎo)致塔內(nèi)煙溫升高，其防腐材料的許用應(yīng)力隨溫度升高而急劇降低。

在我國，300MW以上裝機(jī)容量的火電機(jī)組脫硫工藝基本上均采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。由于該工藝具有介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，SO2吸收液固體含量大、磨損性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此作為濕法煙氣脫硫主要設(shè)備吸收塔的防腐控制一直是影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。

吸收塔的常見問題有：

吸收塔壁漏漿、吸收塔噴淋層下方襯膠鼓包、局部區(qū)域襯膠脫落、已暴露的塔壁鋼板不同程度的腐蝕、塔壁嚴(yán)重減薄、塔壁鋼板腐蝕穿孔、漿液管道支撐架根部嚴(yán)重腐蝕。

腐蝕原因主要是：

脫硫吸收塔襯膠粘接不牢。吸收塔防腐施工時(shí)，丁基橡膠未按照施工工藝進(jìn)行粘接，固化時(shí)間不足，導(dǎo)致襯膠與鋼板粘接不牢，運(yùn)行過程中經(jīng)煙氣和漿液的沖刷，部分襯膠鼓包、脫落，導(dǎo)致塔壁被煙氣腐蝕穿孔，吸收塔漏漿液。另外，吸收塔噴淋層個(gè)別噴嘴的安裝角度與設(shè)計(jì)存在偏差，造成漿液長時(shí)間噴刷塔壁防腐層襯膠，造成部分襯膠脫落，塔壁鋼板腐蝕。吸收塔內(nèi)的漿液中固體物主要成分為石膏晶體，其次有少量的亞硫酸鈣與碳酸鈣顆粒及煙氣中飛灰與其他雜質(zhì)。這些物質(zhì)對(duì)塔壁的防腐層有較強(qiáng)磨損作用，防腐層的某個(gè)部位受到長期沖刷后，其防腐層將會(huì)出現(xiàn)一定程度的損傷。

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石灰石－石膏濕法脫硫工藝及原理：

從電除塵器出來大約130℃左右的高溫?zé)煔馔ㄟ^BUF(增壓風(fēng)機(jī))進(jìn)入GGH(換熱器)，煙氣被冷卻到80℃左右進(jìn)入吸收塔，與石灰石漿液進(jìn)行氣液相的噴淋混合。漿液中的部分水份被蒸發(fā)掉，煙氣得到進(jìn)一步冷卻（60℃左右）。煙氣經(jīng)吸收塔內(nèi)循環(huán)石灰石漿液的洗滌，可將煙氣中95%以上的硫脫除。同時(shí)還能將煙氣中近100%的氯化氫除去。在吸收塔的頂部（或側(cè)部），煙氣穿過兩級(jí)Me（除霧器），除去大部分懸浮水滴（除霧后液滴含量小于75 mg/Nm3）。

離開吸收塔以后，在進(jìn)入煙囪之前，煙氣再次穿過GGH，進(jìn)行升溫到80℃以上。吸收塔出口溫度一般為50-70℃，煙囪的最低氣體溫度在國外常常以排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下來。如德國規(guī)定最低為75℃，在我國目前暫無具體規(guī)定，一般煙囪出口的最低氣溫為80℃左右。大部分FGD都配備有旁路擋板（正常情況下處于關(guān)閉狀態(tài)）。在緊急情況下（如原煙氣溫度達(dá)到160℃或漿液循環(huán)泵全停等）或機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，旁路擋板打開，以使煙氣繞過FGD，直接排入煙囪。

吸收塔沉淀池中的石灰石—石膏漿液通過漿液循環(huán)泵打入安裝在塔頂部的多層噴嘴集管中。在石灰石—石膏漿液經(jīng)大量SIC噴嘴的噴淋下落過程中，它與上升的煙氣接觸。煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質(zhì)中和，從而使煙氣中的硫脫除。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧（由氧化風(fēng)機(jī)鼓入吸收塔內(nèi)空氣）發(fā)生反應(yīng)，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀池中從溶液中析出。石膏漿液由石膏排出泵從吸收塔沉淀池中抽出，經(jīng)石膏旋流器、真空皮帶脫水機(jī)的濃縮、脫水和洗滌后，儲(chǔ)存在石膏倉中，然后再從當(dāng)?shù)剡\(yùn)走商業(yè)出售，用于水泥及石膏制品生產(chǎn)行業(yè)。石膏脫水后回收的濾液和石膏旋流器上清液經(jīng)廢水旋流器再次濃縮后的底流，返回吸收塔重復(fù)利用，而廢水旋流器的頂流（富集高氯離子并含有重金屬等）排向脫硫廢水處理系統(tǒng)，處理后達(dá)標(biāo)排放或重復(fù)利用。

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