电厂湿法脱硫系统浆液循环泵腐蚀治理分析

电厂湿法脱硫系统浆液循环泵腐蚀治理分析

董海涛

（新疆玛纳斯发电有限责任公司新疆昌吉832200）

摘要：湿法烟气脱硫装置已成为国内外火电厂烟气脱硫的主导装置。在提高烟尘脱硫设备的经济性和SO2脱除效率过程中，循环浆液泵做为石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置中的关键设备，其作用是向喷淋装置不间断提供浆液，受工作环境恶劣等原因的影响，普遍存在主要过流部件腐蚀严重，存在使用周期短，维护费用高等问题。

关键词：腐蚀；汽蚀；修复；换型；运行调整

1设备基本状况

我厂2×300MW机组配套的烟气脱硫装置采用石灰石／石膏湿法脱硫工艺，一炉配一塔，每个吸收塔布置三层喷淋层，三台浆液循环泵，其主要作用是通过浆液与烟气对流降低烟气温度和吸收烟气中的SO2，浆液循环泵为五二五泵业生产的LC500/630型耐腐蚀离心泵。在装6台，该泵主要由泵壳、前泵盖、叶轮、机封、后泵盖、耐磨板、传动总成等部分构成，前泵盖的材质为2605N，叶轮、耐磨板的材质为Cr30A。

由于运行工况极度恶劣，复杂的固液双项介质对其主要过流部件腐蚀、汽蚀严重。新备件使用周期较短（泵盖1年、耐磨板、叶轮2.5年），仅前泵盖截至目前共累计更换24台次，后泵盖累计3次，目前拆下的3件旧叶轮、泵盖（3件）局部已冲蚀贯通，叶根有大量冲蚀孔坑、裂纹，筋板严重冲刷减薄，均无法继续使用。由于备品昂贵，3件旧叶轮总计近17万元，3件旧泵盖近16万、共计33万，修复费用仅为原价1/3，从节能降耗角度仍有很大利用价值。

2浆液循环泵磨损原因分析

在湿法脱硫工艺中，浆液循环泵运行主要磨损的原因主要有：自身设计方面缺陷、设备运行工况、化学腐蚀等方面方面原因。

（1）早期的泵盖设计存在缺陷，LC500/630旧版结构中前泵盖和叶轮是直接接触的，前泵盖与泵壳接口处存在变径问题，泵盖的材质为2605N（硬度为HRC25），而叶轮的材质为Cr30A（硬度为HRC43-49），Cr30A比2605N更硬一些，叶轮的旋转导致浆液对前泵盖变径处产生涡流，脱硫浆液中含有大量固体颗粒，主要是烟气飞灰、亚硫酸钙、硫酸钙、酸不溶物等，尤其是来自石灰石粉等不溶物，具有较强的冲刷磨损特性，磨损加剧。

（2）吸收塔浆液PH值一般为4.5至5.5，如果运行控制不当PH值还可能更低，浆液中Cl—在脱硫反应中不断富集，具有极强的腐蚀性。浆液中Cl—过高会使脱硫系统中引起金属腐蚀和应力腐蚀，由于Cl—半径小，穿透能力强，很容易穿透不绣钢Cr、Ni氧化膜内的极小孔隙，到达金属表面，并与金属相互进行化学反应形成了可溶性化合物，使氧化膜的结构发生变化，金属产生腐蚀导致浆液循环泵前泵壳磨损严重。

（3）浆液循环泵输送的脱硫浆液为气、液、固多相流，吸收塔底部进行氧化曝气，使进入循环泵的浆液携气量偏大，极有可能产生汽蚀。含气量超过3%时，泵的运转性能将出现陡降，气蚀是指泵在运转时，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率高，在泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程。

3防腐治理措施

3.1补焊修复

早期的前泵盖设计存在一定的缺陷，由于前泵盖的材质为2605N比叶轮的材质为Cr30A更硬，前泵盖首先被腐蚀、磨蚀损坏，我厂将泵盖重新补焊修复再利用，但该材质叶轮存在叶片热应力不均炸裂问题无法进行现场修复，修复的旧泵盖，使用寿命最多为7-8个月，修后泵盖变形严重必须进行扩定位螺孔、密封端面车削后方可使用，由于堆焊热变形量无法控制，车削的加工余量每次减少，泵盖堆焊3-4次后可能因无加工余量导致泵盖报废。

3.2泵盖换型改造

目前最先进的浆液循环泵的前泵盖已换型3代。早期为前泵盖+耐磨板的第一代，第二代为改进型耐磨板+改进型前泵盖配置。LC500/630旧版结构中前泵盖和叶轮是直接接触的，新版结构中前泵盖和叶轮不再是直接接触的，耐磨板对叶轮入口处进行了整体“包裹”，避免了叶轮和前泵盖直接接触形成的磨损，耐磨板的材质为Cr30，这种结构的改进使前泵盖的磨损要小了很多。换型后的前泵盖由于气蚀冲刷位置前移转而磨损耐磨板，使前泵盖使用周期大大提升，由于耐磨板本身的使用周期为前泵盖的2倍，而价格仅为前泵盖1/2，以牺牲耐磨板来保全前泵盖的做法，使换型改造的经济效益十分显著。

改造前改造后

在机组检中先对1台浆液循环泵进行换型改造试验，2年后运行良好，前泵盖未见结晶渗漏。以6台泵2年消耗前泵盖为例计算：旧的泵盖6台泵2年需更换12个泵盖×55000元=66万元，改进型前泵盖为：6台泵2年只需更换6个前泵盖×55000元=33万元经济效益显著。

3.3运行调整

（1）针对浆液冲刷磨蚀，应控制好石灰石的品质，减少杂质含量，杂质在高速流动过程中具有极强的磨蚀是重要影响因素；应通过运行调整或含尘浓度，不应使脱硫系统担负除尘功能。过程中时运行人员应时刻关注石膏浆液密度，降低烟气含尘浓度，加强运行监控和调整等措施，能够有效缓解浆液对过流部件造成的冲刷磨损。

（2）避免浆液循环泵汽蚀，由于浆液为固液双相流体，浆液喷淋、氧化曝气、搅拌器搅拌等多重因素还会导致吸收塔泛泡溢流。造成浆液带气，增加了泵内发生汽蚀的几率，汽泡迅速形成和溃灭并对金属形成连续水击，最终使过流部件表面发生破坏。

（3）运行中控制吸收塔液位不能太低，太低时保护退浆液循环泵。

（4）吸收塔内的氧化空气曝气口应远离浆液循环泵入口。

（5）吸收塔定期检修时，重点检查循环泵入口滤网堵塞进行清理。

（6）靠近循环泵入口的搅拌器必须正常投运。

结语：浆液循环泵是湿法脱硫系统中核心设备，运行工况十分恶劣，主要过流部件频繁破损，严重影响了脱硫装置安全连续运行的同时加大了企业环保压力，为此只有不断的从技术改造、运行调整等方面狠下功夫，探究腐蚀原因，创新调整方法、挖掘修复工艺材料及技术，才能不断地延长其部件的使用寿命，进一步降低运维费用，为发电企业创造更大的价值。

参考文献：

[1]中国华电工程（集团）有限公司组编《大型火电设备手册-除灰与环保设备》中国电力出版社

作者简介：

作者：董海涛，工作单位：新疆玛纳斯发电有限责任公司，部门：生产技术部，现任工作职务：生产技术部主任工程师，职称：助理工程师