煙氣脫硫裝置的腐蝕與防護(hù)

煙氣脫硫裝置的腐蝕與防護(hù)1.引言我國(guó)是一個(gè)能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國(guó)家，隨著近年來國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速進(jìn)展，燃煤產(chǎn)生的大氣污染日益嚴(yán)峻，酸雨面積不斷擴(kuò)大。煙道氣脫硫裝置（簡(jiǎn)稱FGD）是當(dāng)今燃煤鍋爐掌握二氧化硫排放的主要措施。煙氣脫硫有多種工藝，而石灰石－石膏濕法工藝是當(dāng)今世界各國(guó)應(yīng)用最多且最為成熟的工藝。煤炭燃燒時(shí)除產(chǎn)生SO2外，還生成少量SO3、NOX、HCl、HF等氣體，由于煙氣中含有水，因此可在瞬間形成H2SO4、HCl、HF等強(qiáng)腐蝕性溶液。與此同時(shí)，含有煙塵的煙氣高速穿過設(shè)備和管道，對(duì)裝置的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)峻。并且，汲取塔的入口煙氣溫度可高達(dá)180℃，而內(nèi)腔長(zhǎng)期處于45-70℃的酸、堿交替的濕熱環(huán)境之中?？梢?，濕法除塵脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行中處于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、濕熱和高磨損的嚴(yán)酷環(huán)境中。由于腐蝕環(huán)境惡劣，濕式脫硫系統(tǒng)對(duì)材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴(yán)格。汲取塔、煙道的材質(zhì)或防護(hù)材料的選擇對(duì)裝置的使用壽命和成本影響很大，因此被認(rèn)為是煙氣脫硫裝置設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。汲取塔體可用合金鋼、玻璃鋼或碳鋼內(nèi)襯玻璃鋼、橡膠、磚板、鱗片涂料等。調(diào)查結(jié)果表明，脫硫系統(tǒng)中材料所占設(shè)備總造價(jià)的比重是相當(dāng)高的，為了不斷降低費(fèi)用，80年月起，國(guó)內(nèi)外專家始終在尋求一種造價(jià)低、耐高溫、耐腐蝕的材料。高性能涂料作為一種最為經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)材料，經(jīng)過二十余年在脫硫裝置的勝利應(yīng)用，正引起各國(guó)脫硫工作者的關(guān)注。2.適用于FGD裝置的防護(hù)材料濕式除塵脫硫裝置，由于存在很強(qiáng)的腐蝕性氣體、高溫柔摩擦等使用條件，因此所用材料必需能承受化學(xué)的、高溫、高濕和機(jī)械的長(zhǎng)期負(fù)荷，其性能有著特別的要求。目前用于濕式FGD中的防護(hù)材料有：橡膠、合金鋼或復(fù)合鋼板、磚板、膠泥、玻璃鋼、鱗片涂料等。2.1橡膠裝置由于橡膠具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)較低的價(jià)格，長(zhǎng)期以來被人們用于防腐場(chǎng)合。討論表明，丁基橡膠具有相對(duì)較低的滲透系數(shù)和更高的化學(xué)穩(wěn)定性，能阻擋水蒸氣、氧氣和二氧化硫的集中，并且耐磨損，因而更適用于濕法FGD工藝。如：丁基橡膠、溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠在FGD領(lǐng)域得到了很多應(yīng)用。德國(guó)等歐洲國(guó)家傾向于在汲取塔內(nèi)表面使用橡膠襯里。其中，德國(guó)陶瓷化學(xué)有限公司（KCH）將橡膠襯里應(yīng)用于FGD的內(nèi)襯防腐已有近三十年的歷史。中德合資的武漢KCH公司自1996年成立以來，應(yīng)用KCH的橡膠襯里技術(shù)，已勝利完成了杭州半山電廠等煙道脫硫工程。2.2合金鋼與復(fù)合鋼板一般的不銹鋼和耐酸鋼材難于抵擋脫硫系統(tǒng)中的強(qiáng)腐蝕。國(guó)外經(jīng)過多年的討論，最終確認(rèn)鎳基合金適合于在FGD中使用。目前，美國(guó)主要利用鎳基合金或碳鋼內(nèi)覆高鎳合金板的方法。與非金屬襯里的復(fù)合材料相比，鎳合金在內(nèi)應(yīng)力、抗介質(zhì)的滲透及施工質(zhì)量的保證上有優(yōu)勢(shì)，但耐蝕性不如橡膠和鱗片涂料，且價(jià)格非常昂貴。2.3膠泥和磚板襯里耐腐蝕磚板襯里是在金屬或混凝土設(shè)備的內(nèi)壁以耐腐蝕膠泥襯砌耐腐蝕磚板，使腐蝕介質(zhì)與設(shè)備基體隔離，從而達(dá)到設(shè)備免遭腐蝕的防腐蝕技術(shù)。磚板襯里具有耐腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)耐腐蝕磚板襯里技術(shù)進(jìn)展于50年月，多年來積累了豐富的設(shè)計(jì)、施工閱歷，研制開發(fā)了一些性能優(yōu)良的耐腐蝕磚板與膠泥。目前，我國(guó)用于FGD的磚板主要是花崗巖和鑄石板。這種所謂的麻石除塵脫硫設(shè)備的主要缺點(diǎn)是襯里層厚、設(shè)施笨重、抗震性差和操作施工期長(zhǎng)。磚板襯里所用的粘合劑俗稱膠泥，它由粘結(jié)劑、固化劑、耐蝕填料及添加劑等組成。目前國(guó)內(nèi)外常用的耐腐蝕膠泥有無機(jī)硅酸鹽膠泥和樹脂膠泥二大類產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)也有在FGD直接采納無機(jī)膠泥，即俗稱水玻璃鑄石涂料用于FGD內(nèi)襯防腐的案例，但由于無機(jī)膠泥密封性差，收縮較大，因此在施工中為了提高襯里的強(qiáng)度，一般都用龜甲網(wǎng)加固。這種襯里的設(shè)計(jì)厚度一般在3cm左右，施工繁雜，牢靠性較低，目前正漸漸被樹脂膠泥所替代。2.4玻璃鋼玻璃鋼是進(jìn)展較早的一種復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、絕緣、耐腐蝕、保溫等性能特點(diǎn)，材料性能可設(shè)計(jì)，制品可一次性成型，成品修理較為便利。玻璃鋼用于制作煙氣脫硫裝置始于二十世紀(jì)70年月，尤其是乙烯基酯樹脂的誕生，進(jìn)一步提高了玻璃鋼的耐腐性能、物理性能以及耐熱性。大直徑玻璃鋼纏繞技術(shù)的問世，使玻璃鋼在脫硫裝置中得到了實(shí)際應(yīng)用。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)用于煙氣脫硫系統(tǒng)的玻璃鋼制