浅谈石灰石-石膏法脱硫塔的腐蚀与防护

浅谈石灰石-石膏法脱硫塔的腐蚀与防护

吴磊

（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司111000）

摘要：本文针对石灰石-石膏法脱硫塔玻璃鳞片防腐层破损状况，分析产生腐蚀的主要成因，提出玻璃鳞片施工中易出现的质量问题，提供脱硫塔防腐层保护及长期稳定运行的解决方案。

关键词：石灰石-石膏法；脱硫；腐蚀；防护

1.概述

目前，随着国家对SO2排放标准的不断提高，脱硫工艺路线的选择也逐渐倾向于脱硫效率高、副产品利用价值高、处理简洁方便的湿法脱硫，特别是石灰石-石膏法脱硫随着近些年工艺的更新换代，结构更加紧凑合理，自动化水平明显提升，市场占有率达到了80%以上。

石灰石-石膏法脱硫虽然技术很成熟，具有脱硫效率高、钙硫比低等明显优点，但随着投运后检修周期的陆续到来，各种腐蚀问题的出现，特别是脱硫塔防腐层的破损给检修带来不便的缺点也逐渐显现。近两年脱硫塔检修过程中，频繁出现脱硫塔玻璃鳞片防腐层着火问题，一方面提醒我们要注意玻璃鳞片防腐层检修的施工安全，一方面也提醒我们为减少检修工作量，有必要对石灰石-石膏法脱硫塔常用的玻璃鳞片防腐层损坏问题进行深入研究和解决。

2.玻璃鳞片防腐层问题描述

脱硫塔是烟气脱硫主要反应区，为保证烟气与石灰石浆液充分接触反应，塔内的各个角落都必须是固体、气体、液体相互混合扰动，这样就出现了整个反应区酸碱融合，冷热交替现象，在烟气、浆液冲刷，浆液PH值、Cl-等作用下，可发生化学腐蚀、电化学腐蚀、晶间腐蚀、冲刷腐蚀。从目前防腐手段看，外涂防腐材料应用相较脱硫塔材料整体升级有明显的经济优势，特别是具有长期耐湿热性能好的玻璃鳞片防腐工艺具有良好的使用前景。

目前，我们常用的玻璃鳞片胶泥，主要由60%左右901乙烯基树脂、酮类固化剂、20%左右玻璃鳞片、15%滑石粉等填料、2%苯乙烯稀释剂组成。根据使用环境对材料进行不同配比，产生低温型、中温型和高温型三种玻璃鳞片防腐材料。目前适用于锅炉烟气脱硫的主要是中温型玻璃鳞片，采用刮板刮涂和抹子抹涂方法施工。因此防腐层的好坏一方面与生产工艺控制水平有关，一方面与施工人员的技术水平有关。

某电厂在对部分石灰石-石膏法脱硫塔投用一年后的例行检查、检修过程发现在不同的脱硫塔壁及支撑上的玻璃鳞片出现如下状况：

（1）吸收塔塔体标高约23米处，出现3处直径约Φ12mm的泄漏点，同时发现第3层支撑钢梁的泄漏观察孔出现PH值为5的酸性浆液。

（2）吸收塔塔内浆液管道支撑钢梁大部分都有浆液冲刷减薄的痕迹，其中第四层支撑钢梁出现6处冲刷腐蚀贯穿漏洞的严重缺陷。

（3）吸收塔喷淋层出现玻璃鳞片面层大面积开裂，喷雾层塔壁防腐面层出现面层起层、脱落现象，但防腐基层没有明显裂纹或损伤。

就上述出现的问题，使用专用工具对脱硫塔破损防腐层进行了全面深度清理，对孔洞产生成因仔细分析，同时对运行工况进行了分析，我们得出以下结论：

（1）脱硫塔壁和浆液管道支撑梁出现穿孔现象，主要产生在喷淋区和制浆区上方，孔洞主要为圆形冲击孔，经分析认为主要是浆液冲刷所致。玻璃鳞片胶泥固化后虽然具有一定的抗冲刷能力，但效果远达不到金属或陶瓷硬度，并且含有颗粒的浆液具有较高的动能，在破坏玻璃鳞片面漆层后，加快了腐蚀剂的补充和腐蚀产物的流出，加快了腐蚀反应的速率。从检查中也可发现硬度较高的碳化硅喷嘴在使用一段时间后出现了浆液结垢和堵塞的现象，清理掉结垢层有明显冲刷的痕迹。对于塔壁特定区域产生孔洞，我们认为要达到较高脱硫效率，浆液必须要实现全覆盖，浆液喷到塔壁是必然，只是防冲刷措施设计没有考虑全面；但浆液管道支撑梁出现孔洞，则是设计、安装出现问题，经现场勘查发现碳化硅喷嘴整体标高过高，喷嘴安装角度没有根据喷射角度作细致调整，导致支撑钢梁在喷淋角覆盖区域，发生贯穿泄漏现象（如图）。

（2）脱硫塔喷淋层、喷雾层出现裂纹甚至孔洞问题，该问题经剥离防腐层并从施工工艺查找原因。玻璃鳞片施工条件为湿度85%以下，温度5℃以上，施工配料比一般为胶泥：促进剂：固化剂=100:0.5-1.5:1-2；胶泥各层刮抹时间间隔根据天气状况为2h-30天。北方脱硫装置建设时间一般从4月份开始，到脱硫塔玻璃鳞片防腐作业时一般在10月下旬，温度较低，施工单位为抢进度，固化剂的添加比例很可能达到或超出上限，导致玻璃鳞片强度不足，运行中出现裂纹。同时另一种状况是，为减少施工难度，很多施工单位在地面对脱硫塔部件进行玻璃鳞片防腐，整体安装完成后对焊道进行最后封闭。该种操作方式从理论来说简单可行，但预留焊道宽度无明确标准，焊接操作温度无法准确控制，而玻璃鳞片胶泥最高耐温也只是在180℃左右，当焊接温度传递至防腐层下时，胶泥发生化学性质改变，出现裂纹或脱落现象。（下图为损坏玻璃鳞片下罐体情况。）

（3）玻璃鳞片起层问题，经分析认为主要是施工质量控制不好和生产操作控制出现偏差造成的。正常玻璃鳞片防腐标准操作是3.2Kg/m2，2mm/2-3遍完成，使用温度为：液态≤90℃，气态≤130℃。出现起层问题一是施工人员在施工过程中刮抹遍数过多，层间未干燥彻底即涂抹，且涂抹厚度超标。同时可能出现点炉初期喷淋投入慢或停炉时喷淋停用早，导致塔内烟气温度偏高，玻璃鳞片出现层间分离。

3.防治措施

（1）通过制作简易工具，测量、调整部分碳化硅喷嘴喷射角度，使喷淋角与支撑钢梁尽可能不重叠，减少浆液冲刷支撑梁等部件。

（2）采购内部光洁、无气孔的优质碳化硅喷嘴，避免因浆液挂壁导致喷嘴局部结垢后浆液偏射冲刷塔内部件。

（3）根据喷嘴喷射角度对脱硫塔喷淋层和浆液管道支撑梁等部位粘贴金刚砂耐磨片等耐冲刷材料，增加抗浆液冲击强度。

（4）严格按玻璃鳞片使用说明施工，控制材料的配料比，保证强度满足要求。同时要利用漆膜测厚仪、放电型小孔检测器、橡胶锤等仪器、工具，检查玻璃鳞片厚度、均匀性和硬度等，保证施工质量满足要求。

（5）严格运行维护保养措施，由于玻璃鳞片是有一定温度适应范围的，因此运行操作一定要控制好点炉后和锅炉熄火后入脱硫塔烟温。同时要对停运后的脱硫塔壁、塔底残渣及时进行清理，避免在自然干燥状态下生成的结晶体盐类体积膨胀，产生应力腐蚀，致使防腐层表皮脱落、疏松。

4.结论

某电厂通过与设计者充分沟通，对脱硫塔易泄漏点采取合理地防冲刷措施，并加强施工过程管理，利用标准仪器对施工质量检查验收，使后续完工的脱硫塔未在短期内发现明显的泄漏现象，已投入运行的脱硫塔经过调整也未再发生泄漏问题。

参考文献

[1]周菊花、孙海峰.火电厂燃煤机组脱硫脱硝技术