濕法脫硫原理.doc

濕法煙氣脫硫原理1 濕法煙氣脫硫的基本原理（1）物理吸收的基本原理氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發(fā)生顯著的化學反應(yīng)，單純是被吸收氣體溶解于液體的過程，稱為物理吸收，如用水吸收SO2。物理吸收的特點是，隨著溫度的升高，被吸氣體的吸收量減少。物理吸收的程度，取決于氣-液平衡，只要氣相中被吸收的分壓大于液相呈平衡時該氣體分壓時，吸收過程就會進行。由于物理吸收過程的推動力很小，吸收速率較低，因而在工程設(shè)計上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時該氣體的分壓。物理吸收速率較低，在現(xiàn)代煙氣中很少單獨采用物理吸收法。（2）化學吸收法的基本原理若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發(fā)生化學反應(yīng)，則稱為化學吸收，例如應(yīng)用堿液吸收SO2。應(yīng)用固體吸收劑與被吸收組分發(fā)生化學反應(yīng)，而將其從煙氣中分離出來的過程，也屬于化學吸收，例如爐內(nèi)噴鈣（CaO）煙氣脫硫也是化學吸收。在化學吸收過程中，被吸收氣體與液體相組分發(fā)生化學反應(yīng)，有效的降低了溶液表面上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力，即提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此，化學吸收速率比物理吸收速率大得多。物理吸收和化學吸收，都受氣相擴散速度（或氣膜阻力）和液相擴散速度（或液膜阻力）的影響，工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中，瞬間內(nèi)要連續(xù)不斷地凈化大量含低濃度SO2的煙氣，如單獨應(yīng)用物理吸收，因其凈化效率很低，難以達到SO2的排放標準。因此，煙氣脫硫技術(shù)中大量采用化學吸收法。用化學吸收法進行煙氣脫硫，技術(shù)上比較成熟，操作經(jīng)驗比較豐富，實用性強，已成為應(yīng)用最多、最普遍的煙氣脫硫技術(shù)。（3）化學吸收的過程化學吸收是由物理吸收過程和化學反應(yīng)兩個過程組成的。在物理吸收過程中，被吸收的氣體在液相中進行溶解，當氣液達到相平衡時，被吸收氣體 的平衡濃度，是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應(yīng)，當化學反應(yīng)達到平衡時，被吸收氣體的消耗量，是化學吸收過程的極限。這里用Ca(OH)2溶液吸收SO2加以說明。SO2（氣體）| SO2（液體）+Ca(OH)2 CaSO3+H2O化學吸收過程中，被吸收氣體的氣液平衡關(guān)系，即應(yīng)服從相平衡關(guān)系，又應(yīng)服從化學平衡關(guān)系。（4）化學吸收過程的速率及過程阻力化學吸收過程的速率，是由物理吸收的氣液傳質(zhì)速度和化學反應(yīng)速度決定的。化學吸收過程的阻力，也是由物理吸收氣液傳質(zhì)的阻力和化學反應(yīng)阻力決定的。在物理吸收的氣液傳質(zhì)過程中，被吸收氣體氣液兩相的吸收速率，主要取決于氣相中被吸收組分的分壓，和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外，也和傳質(zhì)系數(shù)有關(guān)，被吸收氣體氣液兩相間的傳質(zhì)阻力，通常取決于通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。煙氣脫硫通常是在連續(xù)及瞬間內(nèi)進行，發(fā)生的化學反應(yīng)是極快反應(yīng)、快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng)，如NaOH、Na2CO3、和Ca(OH)2等堿液吸收SO2。為此，被吸收氣體氣液相間的傳質(zhì)阻力，遠較該氣體在液相中與堿液進行反應(yīng)的阻力大得多。對于極快不可逆反應(yīng)，吸收過程的阻力，其過程為傳質(zhì)控制，化學反應(yīng)的阻力可忽略不計。例如，應(yīng)用堿液或氨水吸收SO2時，化學吸收過程為氣膜控制，過程的阻力為氣膜傳質(zhì)阻力。液相中發(fā)生的化學反應(yīng)，是快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng)時，化學吸收過程的阻力應(yīng)同時考慮傳質(zhì)阻力和化學反應(yīng)阻力。（5）堿液濃度對傳質(zhì)速度的影響研究得出，應(yīng)用堿液吸收酸性氣體時，堿液濃度的高低對化學吸收的傳質(zhì)速度有很大的影響。當堿液的濃度較低時，化學傳質(zhì)的速度較低；當提高堿液濃度時，傳質(zhì)速度也隨之增大；當堿液濃度提高到某一值時，傳質(zhì)速度達到最大值，此時堿液的濃度稱為臨界濃度；當堿液濃度高于臨界濃度時傳質(zhì)速度并不增大。為此，在煙氣脫硫的化學吸收過程中，當應(yīng)用堿液吸收煙氣中的SO2時，適當提高堿液的濃度，可以提高對SO2的吸收效率。但是，堿液的濃度不得高于臨界濃度。超過臨界濃度之后，進一步提高堿液的濃度，脫硫效率并不能提高?？梢缘贸?，在煙氣脫硫中，吸收SO2的堿液濃度，并非愈高愈好。堿液的最佳濃度為臨界濃度，此時脫硫效率最高。（6）主要化學反應(yīng)在濕法煙氣脫硫中，SO2和吸收劑的主要化學反應(yīng)如下（7）同水的反應(yīng)SO2溶于水形成亞硫酸H2O+SO2 H2SO3 H+HSO3 2H+ + SO32 溫度升高時，反應(yīng)平衡向左移動。（8）同堿反應(yīng)SO2及易與堿性物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，形成亞硫酸鹽。堿過剩時生成正鹽；SO2過剩時形成酸式鹽。2MeOH+SO2 Me2SO3+H2OMe2SO3+SO2+H2O 2MeHSO3Me2SO3+MeOH Me2SO4+H2O亞硫酸鹽不穩(wěn)定，可被煙氣中殘留的氧氣氧化成硫酸鹽：Me2SO3+1/2O2MeSO4（9）同弱酸鹽反應(yīng)SO2易同弱酸鹽反應(yīng)生成亞硫酸，繼之被煙氣中的氧氣氧化成穩(wěn)定的硫酸鹽。如同石灰石反應(yīng)：CaCO3+SO2+1/2H2O CaSO31/2H2O+CO22CaSO31/2H2O+O2+3H2O 2CaSO42H2O（10）同氧化劑反應(yīng)SO2同氧化劑反應(yīng)生成SO3SO2+1/2O2 催化劑 SO3在催化劑的作用下，可加速SO2氧化成SO3的反應(yīng)。在水中，SO2經(jīng)催化劑作用被迅速氧化成SO3，并生成H2SO4：SO2+1/2O+H2O 催化劑 H2SO41.6.5 同金屬氧化物的反應(yīng)金屬氧化物，如MgO、ZnO、MnO、CuO等，對SO2均有吸收能力，然后再用加熱的方法使吸收劑再生，并得到高濃度的SO2。這里以MgO為例加以說明：MgO+H2O Mg(OH)2Mg(OH)2+SO2+5H2O MgSO36H2OMgSO36H2O MgSO3+6H2OMgSO3 MgO+SO2吸收劑再生后可循環(huán)使用，并可回收SO2，達到高濃度的氣態(tài)SO2。經(jīng)液化后得到液態(tài)SO2。2、濕法煙氣脫硫用脫硫劑在化學吸收煙氣脫硫中，吸收劑的性能從根本上決定了SO2吸收操作的效率，因而對吸收劑的性能有一定的要求。（1）吸收能力高要求對SO2具有較高的吸收能力，以提高吸收速率，減少吸收劑的用量，減少設(shè)備體積和降低能耗。（2）選擇性能好要求對SO2具有良好的選擇性能，對其他組分不吸收或吸收能力很低，確保對SO2具有較高的吸收能力。（3）揮發(fā)性低，無毒，不易燃燒，化學穩(wěn)定性好，凝固點低，不發(fā)泡，易再生，粘度小，比熱小。（4）不腐蝕或腐蝕小，以減少設(shè)備投資及維護費用。（5）來源豐富，容易得到，價格便宜。（6）便于處理及操作，不易產(chǎn)生二次污染。完全滿足上述要求的吸收劑是很難選擇到的。只能根據(jù)實際情況，權(quán)衡多方面的因素有所側(cè)重地加以選擇。石灰（CaO）、氫氧化鈣Ca（OH）2、碳酸鈣（CaCO3），是煙氣脫硫較為理想的吸收劑，因而在國內(nèi)外煙氣脫硫中獲得最廣泛地應(yīng)用。工業(yè)上利用廢堿液吸收燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中的SO2，利用鍋爐沖渣水和濕法除塵循環(huán)水在除塵的同時吸收SO2等，已有成功的范例。從資源綜合利用，以廢治廢，避免和減輕二次水污染角度出發(fā)來選擇吸收劑，具有更重要的意義。3、濕法煙氣脫硫的類型及工藝過程（1）類型根據(jù)各種不同的吸收劑，濕法煙氣脫硫可分為石灰石/石膏法、氨法、鈉堿法、鋁法、金屬氧化鎂法等，每一類型又因吸收劑不同。（2）工藝過程濕法煙氣脫硫的工藝過程多種多樣，但他們也具有相似的共同點：含硫煙氣的預處理（如降溫、增濕、除塵），吸收，氧化，富液處理（灰水處理），除霧（氣水分離），被凈化后的氣體再加熱，以及產(chǎn)品濃縮和分離等。石灰石/石灰石膏法，是燃煤煤電廠應(yīng)用最廣泛、最多的典型的濕法煙氣脫硫技術(shù)。我國燃煤鍋爐濕法煙氣脫硫工藝過程較多，其中較典型的工藝過程為旋流塔板高效脫硫除塵工藝過程和濕法氧化鎂延期脫硫工藝過程。4、濕法煙氣脫硫主要設(shè)備濕法煙氣脫硫主要設(shè)備是指脫硫塔（或洗滌塔、洗滌器）和脫硫除塵器。對脫硫塔和脫硫除塵器的要求用于燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫的大型脫硫裝置稱為脫硫塔，而用于燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐煙氣脫硫的小型脫硫除塵裝置多稱為脫硫除塵器。在脫硫塔和脫硫塵器中，應(yīng)用堿液洗滌含SO2的煙氣，對煙氣中的SO2進行化學吸收。為了強化吸收過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運行費用，脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要求：（1）氣液間有較大的接觸面積和一定的接觸時間；（2）氣液間擾動強烈，吸收阻力小，對SO2的吸收效率高；（3）操作穩(wěn)定，要有合適的操作彈性；（4）氣流通過時的壓降要??；（5）結(jié)構(gòu)簡單，制造及維修方便，造價低廉，使用壽命長；（6）不結(jié)垢，不堵塞，耐磨損，耐腐蝕；（7）能耗低，不產(chǎn)生二次污染。SO2吸收凈化過程，處理的是低濃度SO2煙氣，煙氣量相當可觀，要求瞬間內(nèi)連續(xù)不斷地高效凈化煙氣。因而，SO2參加的化學反應(yīng)應(yīng)為極快反應(yīng)，它們的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)值較大，反應(yīng)在膜內(nèi)發(fā)生，因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔和脫硫除塵器比較合適。通常，噴淋塔、填料塔、噴霧塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。其中，填料塔因其氣液接觸時間和氣液比均可在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，在煙氣脫硫中獲得廣泛地應(yīng)用。常見吸收塔的性能目前國內(nèi)外燃煤電廠常用的脫硫塔，主要有噴淋空塔、填料塔、雙回路塔及噴射鼓炮塔等四種。脫硫除塵器近年來，我國許多部門對燃煤工業(yè)鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術(shù)進行了研究及開發(fā)。為了經(jīng)濟簡便起見，常常將煙氣除塵及脫硫一體化處理，即在同一個設(shè)備內(nèi)處理。為此，將脫硫除塵一體化設(shè)備成為脫硫除塵器。我國中小型燃煤鍋爐常用的脫硫除塵器，主要有旋流塔板脫硫除塵器、空心塔脫硫除塵器、填料塔脫硫除塵器以及流化床脫硫除塵器等。5、濕法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用（1）濕法煙氣脫硫在燃煤發(fā)電廠及中小型燃煤鍋爐上獲得廣泛的應(yīng)用，成為當今世界上燃煤發(fā)電廠采用的脫硫主導工藝技術(shù)。這是由于濕法煙氣脫硫效率高、設(shè)備小、易控制、占地面積小以及適用于高中低硫煤等。目前，在國內(nèi)外燃煤發(fā)電廠中，濕法煙氣硫占總煙氣脫硫的85%左右，并有逐年增加的趨勢。在我國中小型燃煤鍋爐中，濕法煙氣脫硫占98%以上，接近100%。（2）在國內(nèi)外燃煤發(fā)電廠中，濕法煙氣脫硫中，石灰石/石灰石膏法、石灰石/石灰拋棄法煙氣脫硫，占煙氣脫硫總量的83%左右，其中石灰石/石灰石膏法占45%以上，并有逐年增加的趨勢，而石灰石/石灰-石膏拋棄法呈逐年下降的趨勢。這是由于石灰石/石灰石膏法副產(chǎn)建筑材料石膏，對環(huán)境不造成二次污染所致。在我國中小型燃煤鍋爐上，石灰拋棄法煙氣脫硫占主導地位，SO2一般不回收，多以硫酸鹽或亞硫酸鹽拋棄。（3）濕法石灰石/石灰石膏煙氣脫硫中，由于石灰石來源豐富，價格比石灰低得多，多年來形成了濕法石灰石石膏煙氣脫硫技術(shù)，并在國內(nèi)外燃煤發(fā)電廠中獲得廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用量有逐年增加的趨勢。（4）濕法石灰石/石灰工藝可適用于高中低硫煤種。（5）濕法煙氣脫硫技術(shù)，尤其是石灰石/石灰煙氣脫硫技術(shù)，除在燃煤發(fā)電廠獲得廣泛應(yīng)用外，在硫酸工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、有色冶金工業(yè)、石油化工以及燃煤工業(yè)窯爐等煙氣脫硫中也獲得廣泛的應(yīng)用。（6）美國煙氣脫硫工程的基本建設(shè)投資費用，占電廠總投資的1020%。我國珞璜電廠已運行的2臺36萬KW機組，濕法石灰石/石灰石膏法煙氣脫硫總投資為2.26億元，占電廠同期總投資的11.15%，年運行費用為8319萬元，脫除每噸SO2的費用為945元?？梢?，削減SO2的排放量，防治大氣SO2污染，需要投入大量的資金和人力。因此，實施嚴格的排放標準，必須以高額的環(huán)保投資為代價。6、 濕法煙氣脫硫存在的問題及解決。濕法煙氣脫硫通常存在富液難以處理、沉淀、結(jié)垢及堵塞、腐蝕及磨損等等棘手的問題。這些問題如解決的不好，便會造成二次污染、運轉(zhuǎn)效率低下或不能運行等。（1）富液的處理用于煙氣脫硫的化學吸收操作，不僅要達到脫硫的要求，滿足國家及地區(qū)環(huán)境法規(guī)的要求，還必須對洗后 SO2的富液（含有煙塵、硫酸鹽、亞硫酸鹽等廢液）進行合理的處理，既要不浪費資源，又要不造成二次污染。合理處理廢液，往往是濕法煙氣脫硫煙氣脫硫技術(shù)成敗的關(guān)鍵因素之一。因此，吸收法煙氣脫硫工藝過程設(shè)計，需要同時考慮SO2吸收及富液合理的處理。所謂富液合理處理，是指不能把堿液從煙氣中吸收SO2形成的硫酸鹽及亞硫酸鹽廢液未經(jīng)處理排放掉，否則會造成二次污染?；厥蘸屠酶灰褐械牧蛩猁}類，廢物資源化，才是合理的處理技術(shù)。例如，日本濕法石灰石/石灰石膏法煙氣脫硫，成功地將富液中的硫酸鹽類轉(zhuǎn)化成優(yōu)良的建筑材料石膏。威爾曼洛德鈉法煙氣脫硫，把富液中的硫酸鹽類轉(zhuǎn)化成高濃度高純度的液體SO2，可作為生產(chǎn)硫酸的原料。亞硫酸鈉法煙氣脫硫，將富液中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化成為亞硫酸鈉鹽。上述這些濕法煙氣脫硫技術(shù)，對吸收SO2后的富液都進行了妥善處理，既節(jié)省了資源，又不造成二次污染，不會污染水體。對于濕法煙氣脫硫技術(shù)，一般應(yīng)控制氯離子含量小于2000mg/L。脫硫廢液呈酸性（PH46）,懸浮物質(zhì)量分數(shù)為900012700mg/L，一般含汞、鉛、鎳、鋅等重金屬以及砷 、氟等非金屬污染物。典型廢水處理方法為：先在廢水中加入石灰乳，將PH值調(diào)至67，去除氟化物（產(chǎn)品CaF2沉淀）和部分重金屬；然后加入石灰乳、有機硫和絮凝劑，將PH升至89，使重金屬以氫氧化物和硫化物的形式沉淀。（2）煙氣的預處理含有SO2的煙氣，一般都含有一定量的煙塵。在吸收SO2之前，若能專門設(shè)置高效除塵器，如電除塵器和濕法除塵器等，除去煙塵，那是最為理想的。然而，這樣可能造成工藝過程復雜，設(shè)備投資和運行費用過高，在經(jīng)濟上是不太經(jīng)濟的。若能在SO2吸收時，考慮在凈化SO2的過程中同時除去煙塵，那是比較經(jīng)濟的，是較為理想的，即除塵脫硫一機多用或除塵脫硫一體化。例如，有的采取在吸收塔前增設(shè)預洗滌塔、有的增設(shè)文丘里洗滌器。這樣，可使高溫煙氣得到冷卻，通?？蓪?20180的高溫煙氣冷卻到80左右，并使煙氣增濕，有利于提高SO2的吸收效率，又起到了除塵作用，除塵效率通常為95%左右。有的將預洗滌塔和吸收塔合為一體，下段為預洗滌段，上段為吸收段。噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)更為科學，含硫煙氣中的煙塵，對噴霧干燥塔無任何影響，生成的硫酸鹽干粉末和煙塵一同被袋濾器捕集，不用增設(shè)預除塵設(shè)備，是比較經(jīng)濟的。近年來，我國研究及開發(fā)的燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐煙氣脫硫技術(shù)，多為脫硫除塵一體化，有的在脫硫塔下端增設(shè)旋風除塵器，有的在同一設(shè)備中既除塵又脫硫。（3）煙氣的預冷卻大多數(shù)含硫煙氣的溫度為120185或更高，而吸收操作則要求在較低的溫度下（60左右）進行。低溫有利于吸收，高溫有利于解吸。因而在進行吸收之前要對煙氣進行預冷卻。通常，將煙氣冷卻到60左右較為適宜。常用冷卻煙氣的方法有：應(yīng)用熱交換器間接冷卻；應(yīng)用直接增濕（直接噴淋水）冷卻；用預洗滌塔除塵增濕降溫，這些都是較好的方法，也是目前使用較廣泛的方法。通常，國外濕法煙氣脫硫的效率較高，其原因之一就是對高溫煙氣進行增濕降溫。我國目前已開發(fā)的濕法煙氣脫硫技術(shù)，尤其是燃煤工業(yè)鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術(shù)，高溫煙氣未經(jīng)增濕降溫直接進行吸收操作，較高的吸收操作溫度，使SO2的吸收效率降低，這就是目前我國燃煤工業(yè)鍋爐濕法煙氣脫硫效率較低的主要原因之一。（4）結(jié)垢和堵塞在濕法煙氣脫硫中，設(shè)備常常發(fā)生結(jié)垢和堵塞。設(shè)備結(jié)垢和堵塞，已成為一些吸收設(shè)備能否正常長期運行的關(guān)鍵問題。為此，首先要弄清楚結(jié)構(gòu)的機理，影響結(jié)構(gòu)和造成堵塞的因素，然后有針對性地從工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作控制等方面著手解決。一些常見的防止結(jié)垢和堵塞的方法有：在工藝操作上，控制吸收液中水份蒸發(fā)速度和蒸發(fā)量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于結(jié)晶的物質(zhì)不要過飽和；保持溶液有一定的晶種；嚴格除塵，控制煙氣進入吸收系統(tǒng)所帶入的煙塵量，設(shè)備結(jié)構(gòu)要作特殊設(shè)計，或選用不易結(jié)垢和堵塞的吸收設(shè)備，例如流動床洗滌塔比固定填充洗滌塔不易結(jié)垢和堵塞；選擇表面光滑、不易腐蝕的材料制作吸收設(shè)備。脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器設(shè)置熱交換器結(jié)垢和堵塞。其原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成為CaSO4（石膏），并使石膏過飽和。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在自然氧化的濕法系統(tǒng)中，控制措施為強制氧化和抑制氧化。強制氧化系統(tǒng)通過向氧化槽內(nèi)鼓入壓縮空氣，幾乎將全部CaSO3氧化成CaSO4，并保持足夠的漿液含固量（大于12%），以提高石膏結(jié)晶所需要的晶種。此時，石膏晶體的生長占優(yōu)勢，可有效控制結(jié)垢。抑制氧化系統(tǒng)采用氧化抑制劑，如單質(zhì)硫，乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物。添加單質(zhì)硫可產(chǎn)生硫代硫酸根離子，與亞硫酸根自由基反應(yīng)，從而干擾氧化反應(yīng)。EDTA則通過與過渡金屬生成螯合物和亞硫酸根反應(yīng)而抑制氧化反應(yīng)。5）腐蝕及磨損煤炭燃燒時除生成SO2以外，還生成少量的SO3，煙氣中SO3的濃度為1040ppm。由于煙氣中含有水（4%12%），生成的SO3瞬間內(nèi)形成硫酸霧。當溫度較低時，硫酸霧凝結(jié)成硫酸附著在設(shè)備的內(nèi)壁上，或溶解于洗滌液中。這就是濕法吸收塔及有關(guān)設(shè)備腐蝕相當嚴重的主要原因。解決方法主要有：采用耐腐蝕材料制作吸收塔，如采用不銹鋼、環(huán)氧玻璃鋼、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有關(guān)設(shè)備；設(shè)備內(nèi)壁涂敷防腐材料，如涂敷水玻璃等；設(shè)備內(nèi)襯橡膠等。含有煙塵的煙氣高速穿過設(shè)備及管道，在吸收塔內(nèi)同吸收液湍流攪動接觸，設(shè)備磨損相當嚴重。解決的主要方法有：采用合理的工藝過程設(shè)計，如煙氣進入吸收塔前要進行高效除塵，以減少高速流動煙塵對設(shè)備的磨損；采用耐磨材料制作吸收塔及其有關(guān)設(shè)備，以及設(shè)備內(nèi) 壁內(nèi)襯或涂敷耐磨損材料。近年來，我國燃煤工業(yè)鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術(shù)中，吸收塔的防腐及耐磨損已取得顯著進展，致使煙氣脫硫設(shè)備的運轉(zhuǎn)率大大提高。吸收塔、煙道的材質(zhì)、內(nèi)襯或涂層均影響裝置的使用壽命和成本。吸收塔體可用高（或低）合金鋼、碳鋼、碳鋼內(nèi)襯橡膠、碳鋼內(nèi)襯有機樹脂或玻璃鋼。美國因勞動力昂貴，一般采用合金鋼。德國普遍采用碳鋼內(nèi)襯橡膠（溴橡膠或氯丁橡膠），使用壽命可達10年。腐蝕特別嚴重的如漿池底和噴霧區(qū)，采用雙層襯膠，可延長壽命25%。ABB早期用C-276合金鋼制作吸收塔，單位成本為63美元/KW，現(xiàn)采用內(nèi)襯橡膠，成本為22美元/KW。煙道應(yīng)用碳鋼制作時，采用何種防腐措施取決于煙氣溫度（是否在酸性露點或水蒸汽飽和溫度以上）及其成分（尤其是SO2和H2O含量）。日本日立公司的防腐措施是：煙氣再熱器、吸收塔入口煙道、吸收塔煙氣進口段，采用耐熱玻璃鱗片樹脂涂層，吸收塔噴淋區(qū)用不銹鋼或碳鋼橡膠襯里，除霧器段和氧化槽用玻璃鱗片樹脂涂層或橡膠襯里。（6）除霧濕法吸收塔在運行過程中，易產(chǎn)生粒徑為1060m的“霧”?！办F”不僅含有水分，它還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等，如不妥善解決，任何進入煙囪的“霧”，實際就是把SO2排放到大氣中，同時也造成引風機的嚴重腐蝕。因此，工藝上對吸收設(shè)備提出除霧的要求。被凈化的氣體在離開吸收塔之前要進行除霧。通常，除霧器多設(shè)在吸收塔的頂部。目前，我國相當一部分吸收塔尚未設(shè)置除霧器，這不僅造成SO2的二次污染，對引風機的腐蝕也相當嚴重。脫硫塔頂部凈化后煙氣的出口應(yīng)設(shè)有除霧器，通常為二級除霧器，安裝在塔的圓筒頂部（垂直布置）或塔出口的彎道后的平直煙道上（述評布置）。后者允許煙氣流速高于前者。對于除霧器應(yīng)設(shè)置沖洗水，間歇沖洗除霧器。凈化除霧后煙氣中殘余的水分一般不得超過100mg/m3，更不允許超過200mg/m3，否則含沾污和腐蝕熱交換器、煙道和風機。（7）凈化后氣體再加熱在處理高溫含硫煙氣的濕法煙氣脫硫中，煙氣在脫硫塔內(nèi)被冷卻、增濕和降溫，煙氣的溫度降至60左右。將60左右的凈化氣體排入大氣后，在一定的氣象條件下將會產(chǎn)生“白煙”。由于煙氣溫度低，使煙氣的抬升作用降低。特別是在凈化處理大量的煙氣和某些不利的氣象條件下，“白煙”沒有遠距離擴散和充分稀釋之前就已降落到污染源周邊的地面，容易出現(xiàn)高濃度的SO2污染。為此，需要對洗滌凈化后的煙氣進行二次再加熱，提高凈化氣體的溫度。被凈化的氣體，通常被加熱到105130。為此，要增設(shè)燃燒爐。燃燒爐燃燒天然氣或輕柴油，產(chǎn)生10001100的高溫燃燒氣體，再與凈化后的氣體混對。這里應(yīng)當指出，不管采用何種方法對凈化氣體進行二次加熱，在將凈化氣體的溫度加熱到105130的同時，都不能降低煙氣的凈化效率，其中包括除塵效率和脫硫效率。為此，對凈化氣體二次加熱的方法，應(yīng)權(quán)衡得失后進行選擇。吸收塔出口煙氣一般被冷卻到4555（視煙氣入口溫度和濕度而定），達飽和含水量。是否要對脫硫煙氣再加熱，取決于各國環(huán)保要求。德國大型燃燒設(shè)備法中明確規(guī)定，煙囪入口最低溫度為72，以保證煙氣擴散，防止冷煙霧下沉。因吸收塔出口與煙囪入口之間的散熱損失約為510，故吸收塔出口煙氣至少要加熱到7782。據(jù)ABB或B&W公司介紹，美國一般不采用煙氣再加熱系統(tǒng)，而對煙囪采取防腐措施。如脫硫效率僅要求75%時，可引出25%的未處理的旁通煙氣來加熱75%的凈化煙氣，德國第1臺濕法脫硫裝置就采用這種方法。德國現(xiàn)在還把凈化煙氣引入自然通風冷卻塔排放的脫硫裝置，籍煙氣動量（質(zhì)量 速度）和攜帶熱量的提高，使煙氣擴散的更好。煙氣再加熱器通常有蓄熱式和非蓄熱式兩種形式。蓄熱式工藝利用未脫硫的熱煙氣加熱冷煙氣，統(tǒng)稱GGH。蓄熱式換熱器又可分為回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器、板式換熱器和管式換熱器，均通過載熱體或熱介質(zhì)將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣。回轉(zhuǎn)式換熱器與電廠用的回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的工作原理相同，是通過平滑的或者帶波紋的金屬薄片載熱體將熱煙氣的熱量傳遞給凈化后的冷煙氣，缺點是熱煙氣會泄露到冷煙氣中。板式換熱器中，熱煙氣與冷煙氣逆流或交*流動，熱交換通過薄板進行，這種系統(tǒng)基本不泄露。管式加熱器是通過中間載體水將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣，無煙氣泄露問題，用于年滿負荷運行在40006500h的脫硫裝置。非蓄熱式換熱器通過蒸汽、天然氣等將冷煙氣重新加熱，又分為直接加熱和間接加熱。直接加熱是燃燒加熱部分冷煙氣，然后冷熱煙氣混合達到所需溫度；間接加熱是用低壓蒸汽（2105Pa）通過熱交換器加熱冷煙氣。這種加熱方式投資省，但能耗大，使用于脫硫裝置年運行時間4000h-6500h的脫硫裝置。4 濕法煙氣脫硫裝置各腐蝕區(qū)域的腐蝕分析4.1 煙氣輸送及熱交換系統(tǒng)4.1.1 該系統(tǒng)主要腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境該系統(tǒng)主要腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境為兩類:一是經(jīng)流換熱器原煙氣進口煙道、換熱器降溫段、換熱器原煙氣出口至吸收塔進口煙道、原煙氣旁路煙道、煙氣擋板的高溫（170-110）含塵（3-5%）含SO2（1-4%）原煙氣；二是經(jīng)流吸收塔凈煙氣出口至除霧器、除霧器至換熱器凈煙氣進口煙道、煙氣增壓風機、換熱器升溫段的低溫（45-90）除塵（0.3-0.5%）脫SO2（310-4-410-4）凈煙氣。4.1.2 該系統(tǒng)主要腐蝕特點分析(1) 亞硫酸露點腐蝕：高溫原煙氣在正常運行條件下因無水份存在，對裝置幾乎無腐蝕，但在三種情形下將導致腐蝕。一是列管式換熱器管程因某種原因穿孔，導致冷卻水泄漏，致使高溫原煙氣所含SO2與水反應(yīng)生成亞硫酸，形成高溫亞硫酸還原性腐蝕。二是迴轉(zhuǎn)式蓄熱換熱器清洗水外瀉或蓄集形成高溫亞硫酸還原性腐蝕。三是在裝置開停車時，因環(huán)境大氣濕度影響，裝置內(nèi)殘留的氣態(tài)SO2被鋼基體表面凝聚水吸收生成亞硫酸，形成亞硫酸露點腐蝕（雖然煙道外保溫可延遲鋼基體表面凝聚水生成時間，但無法完全防止該類腐蝕的形成）。低溫凈煙氣雖只殘存少量SO2且經(jīng)除霧器除去大部分水霧，但微量水和SO2的存在及環(huán)境大氣濕度在裝置開停車時形成的鋼基體表面凝聚水仍會形成緩慢的亞硫酸還原性露點腐蝕（如重慶珞璜除霧器出口凈煙氣煙道，原設(shè)計不防腐，經(jīng)多年運行可看到明顯腐蝕現(xiàn)象，現(xiàn)已實施鱗片防腐）。(2) 防腐蝕襯層高溫熱應(yīng)力失效：鑒于上述腐蝕因素的存在，通常在原煙氣流經(jīng)區(qū)域采用1.21.5mm厚耐高溫鱗片涂料防腐，但在實際使用中該區(qū)防腐蝕襯層時常發(fā)生龜裂、開裂、剝落等腐蝕失效現(xiàn)象，其原因主要有三：一是由于火電廠環(huán)保脫硫裝置開停車較頻繁，使生成的熱應(yīng)力處于間歇性交變狀態(tài)中，加速襯層的熱應(yīng)力腐蝕失效；四是鱗片涂層屬脆性材料，襯層內(nèi)熱應(yīng)力的長期存在，特別是在熱應(yīng)力交變期內(nèi)易導致涂層龜裂、開裂、剝落等物理腐蝕失效；二是襯里材料選擇不合理，樹脂耐溫能力不足，在高溫熱應(yīng)力作用下形成熱應(yīng)力開裂。三是在襯層施工中，存在有襯層厚薄不均、界面粘接不良、固化劑分布不均等局部質(zhì)量缺陷，使環(huán)境熱應(yīng)力易于在襯層薄弱處形成應(yīng)力集中，導致襯層熱應(yīng)力破壞。(3) 防腐蝕襯層煙塵磨損失效：在配套有電除塵設(shè)備的火力發(fā)電裝置中，該類腐蝕失效雖有但并不嚴重，若無電除塵設(shè)備，由于煙氣中含有大量粉塵，則磨損較嚴重。低溫凈煙氣煙道因含塵量極小，此類腐蝕失效可不作重點考慮。(4) 防腐蝕襯層高溫碳化燒蝕失效：正常情況下從電除塵排出的原煙氣溫度為140150，此溫度不足以使耐高溫鱗片襯里高溫碳化燒蝕，但當鍋爐的蒸汽預熱器、省煤器、空氣預熱器等設(shè)備運行不正常時，電除塵排出的原煙氣溫度將達160以上，此溫度將導致大多數(shù)耐高溫鱗片襯里材料由表及里緩慢高溫碳化，此類襯里材料碳化并不嚴重影響襯里的完整性及耐蝕性，但襯里一旦因熱應(yīng)力作用形成開裂，則裂紋的發(fā)展加快，介質(zhì)沿裂紋滲透速度加快，導致襯里局部整塊剝離。當溫度超過180時，長期高溫作用會導致大多數(shù)耐高溫鱗片襯里由表及里燒蝕碳化，此種情形將導致襯里嚴重失強減薄，其腐蝕破壞是致命的。(5) 液滴沖擊磨蝕：當高速流動的煙氣中夾帶水滴（形成雙相流）時，易對煙道壁襯里，特別是對迎風面煙道壁襯里（如導流板及彎煙道壁）產(chǎn)生液滴沖擊磨蝕（即空泡腐蝕），形成力學疲勞破壞。水相來源一是換熱器的清洗水，二是列管式換熱器的泄漏水。因液滴在煙氣中分布的隨機性和液滴的獨立存在特點，使襯層承受著連續(xù)點擊交變沖擊作用，導致襯層力學疲勞破壞。(6) 襯里震顫疲勞破壞：襯層在下述條件下易產(chǎn)生震顫疲勞破壞：一是該區(qū)煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計強度、剛性不足，特別是煙道布置受環(huán)境所限，彎道、過流截面變化較大時，高速流動的煙氣在煙道中過流時會因彎道及過流截面變化的影響，產(chǎn)生較大的壓力變化，形成不穩(wěn)定流動，導致煙道結(jié)構(gòu)震顫，使本來就高溫失強的襯里形成疲勞腐蝕開裂，嚴重時形成大面積剝落。二是在煙道結(jié)構(gòu)強度設(shè)計時，出于結(jié)構(gòu)補強需要，采用細桿內(nèi)支承補強，當高速流動的煙氣在煙道中過流時，因煙氣沖擊壓力作用引發(fā)支承細桿抖動變形，導致支承桿與煙道壁焊接區(qū)襯層開裂。由于煙氣引發(fā)的結(jié)構(gòu)震顫是通過襯層傳導給金屬基體的，而襯層與基體是通過界面底漆粘接聯(lián)接的，故此類破壞往往發(fā)生在界面底漆粘接層，其對襯層的破壞是非常致命的。4.2 SO2吸收及氧化系統(tǒng)：4.2.1 該系統(tǒng)主要腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境該系統(tǒng)主要腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境為三類:一是煙氣中所含的SO2。當含硫煙氣處于脫硫工況時，在強制氧化環(huán)境作用下，煙氣中的SO2首先與水反應(yīng)生成H2SO3及H2SO4，再與堿性吸收劑反應(yīng)生成亞硫酸鹽，經(jīng)強制氧化生成硫酸鹽沉淀分離。而此階段，工藝環(huán)境溫度正好處于?。▉啠┝蛩峄罨g溫度狀態(tài)，其腐蝕速度快，滲透能力強，故其中間產(chǎn)物H2SO3及H2SO4是導致設(shè)備腐蝕的主體。二是煙氣中所含NOX、吸收劑漿液中的水及石灰石、水中所含的氯離子對金屬基體具有一定腐蝕能力。三是吸收塔入口煙道及噴漿區(qū)環(huán)境溫度急變，吸收劑漿液中固體含量大，其溫差熱應(yīng)力及固態(tài)料對襯層具有較強的腐蝕破壞能力。4.2.1 該系統(tǒng)主要腐蝕特點分析(1) 防腐蝕襯層稀（亞）硫酸滲透失效：導致介質(zhì)滲透腐蝕失效原因有三：一是室溫條件下固化成型的有機非金屬樹脂均為非致密體，固化樹脂基體中存有大量的分子級空穴；二是襯里材料均為復合材料，不同相材料界面間總存在有界面孔隙；三是襯里材料在混配、施工過程中，必然會生成微氣泡、微裂紋等缺陷。這就為介質(zhì)遷移性滲透提供了通道。可以說，正是襯里自身具有的這些固有缺陷，導致腐蝕介質(zhì)滲透的不可避免性。橡膠及鱗片襯里之所以被選擇為煙氣脫硫裝置的適用防腐蝕襯里技術(shù)，鱗片襯里是因其具有優(yōu)異的抗?jié)B透能力，橡膠是因其為壓延成型故膠板致密性好。(2) 防腐蝕襯層熱應(yīng)力腐蝕失效：導致該區(qū)應(yīng)力腐蝕失效原因除上述原因外，還應(yīng)特別注意吸收塔內(nèi)噴漿區(qū)環(huán)境狀態(tài)，該區(qū)為高溫原煙氣與低溫吸收劑漿液交匯區(qū)（溫度由120110降至4550），對該區(qū)防腐襯層而言，溫度急變將導致處于不同溫度區(qū)的襯層熱膨脹狀態(tài)不一樣，形成不均勻熱應(yīng)力,其破壞性較恒定熱環(huán)境下的熱應(yīng)力大得多。應(yīng)力的存在增加了襯層內(nèi)及界面間微裂紋及界面孔隙等缺陷，且為缺陷發(fā)展及介質(zhì)滲透創(chuàng)造了條件