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烟气脱硫系统防腐材料

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    烟气脱硫脱硝对材质的腐蚀、耐磨、抗渗要求极为严格,研究和选择合适的耐腐蚀材质是各国长期努力的目标。20世纪80年代初,国内的电力、冶金研究设计部门一直在寻找一种造价低、耐温高、耐腐蚀的材料。材料的不断发展提高了脱硝装置防腐水平,主要有有以下几个方面。

   1.玻璃鳞片树脂

     此技术是将一定片径和一定厚度的玻璃片与树脂混合制成的胶泥或涂料,将其用来涂抹或喷涂于金属表面即成防腐涂层。这种衬里技术已成为烟气脱硫防腐蚀的首选技术,我国引进的脱硫装置中均采用该材料,它的耐腐蚀耐高温性能取决于何成树脂。实际应用中,往往和其他材料一起使用。国内目前生产这种涂层(或胶泥)的技术主要来自日本或美国,国内游两种适用的耐蚀鳞片胶泥:环氧树脂鳞片胶泥,乙烯基脂鳞片胶泥简称为VEGF鳞片胶泥。

   2.不锈钢

     根据烟气脱硫腐蚀介质特点,一般选择耐化学腐蚀的不锈钢,主要为一些超低碳不锈钢如316L、317L。这类不锈钢既能耐腐蚀氧化性介质腐蚀,也能耐还原性介质腐蚀;同时由于不锈钢中的Mo和Ti的加入,还增加了其抗孔蚀和晶间腐蚀的能力,但腐蚀问题依然存在,如冲刷腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等。

   3.合金钢

     合金钢在FGD领域中的应用有两种方式:一种是在关键部件上整体采用合金钢,如吸收塔烟气入口烟道的壁板;另一种是在价格低廉的碳钢上衬合金钢箔形成复合板,用于烟道和吸收塔内表面的防腐。但是其冲刷腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀也相当严重,在脱硫系统的主要部件上已不再采用。

   4.镍基合金

     镍基合金是以镍为主,与Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的连续固融体合金,如HastellyC-276、Inconel625等。它们的耐腐蚀性能和加工性能都相当优越,使用效果也非常理想。但由于价格昂贵,现在一般不再设计采用。

 5.橡胶材料

  橡胶板复合技术和粘接技术的发展,拓宽了橡胶材料在FGD装置中的应用,合成丁基橡胶作为防腐衬里具有耐磨耐腐蚀,弹性好及化学稳定性好等特点,有的性能甚至超过了合金钢,如在相同条件下,氯丁橡胶的耐腐蚀性优于C-276合金,因此这类橡胶可广泛应用与FGD系统。

   6.玻璃钢

     玻璃是以合成树脂为黏合剂,以玻璃纤维制品为增强材料而制成的,它质轻、比强度高、成型工艺简单、化学稳定性好。用它作为衬里或整体用于防腐已显示独特优势,国内珞璜电厂、深圳西部电力公司、安徽金隆公司的单位在FGD系统中均采用玻璃钢技术,效果良好。与镍合金材料相比,它造价低,防腐蚀效果好,同时还可以阻止热震引起的热破坏和分层。

   7.复合材料

     鳞片树脂涂料-玻璃衬里架构应用于FGD系统可大大改善防护层的抗渗性、耐磨性、耐温性、增强了整体性和黏结力,为了解决湿法燃煤烟气除尘脱硫设备的防腐问题提供了一种简便而以推广的新途径。

   8、无机材料

     无机材料中,麻石、陶瓷等具有极其良好的性能价格比,是符合我国国情的防腐材料,因此,在FGD系统中一般可直接用其制作脱硫装置。

   目前,还没有一种材料能满足整个脱硫系统对材料的要求,无论是金属材料或合金材料,还是无机材料及复合材料,都存在这样或那样的问题。根据不同的环境条件,应用不同的单一材料或组合材料,充分发挥各种材料的长处。同时,在施工过程中,对施工质量必须严格把关,做到表面平整,减少缝隙的产生。

   烟气脱硫装置防腐技术

     鉴于脱硫装置的腐蚀介质分布于自吸收塔(或预洗涤器)至烟囱烟气入口的全过程,故其防腐蚀设计应包括大型静态设备抗腐蚀对策到动态设备耐蚀材料选择等诸方面。

   1.静态设备防腐蚀

     吸收塔(GGH时还有预洗涤器)、除雾器、再热器的壳体及内支撑,是静态设备防腐蚀的主体部分。对该部分的防腐蚀设计主要从两方面考虑;一是碳钢本体内衬有机材料防腐层;二是利用耐腐蚀的金属材料制造。

     烟气脱硫装置系统复杂,需防腐的区域面积大,运行周期长,维修困难,防腐蚀失效后腐蚀速度快。从工艺介质看,SO2,SO 2-3、SO42-等的苛刻腐蚀环境。因此脱硫装置的防腐蚀必须可靠、稳妥。经国家防腐界多年实践及试验考核,从科学、适用性、经济性综合比较,玻璃鳞片树脂内衬技术和橡胶衬里是烟气脱硫装置可行和有效的内衬防腐技术。

     鳞片衬里是目前烟气脱硫装置内衬防腐技术的首选技术。脱硫过程形成的一些气体有很强的化学活性和渗透能力,因此,防腐层必须具备优良的耐化学腐蚀性和高抗渗性。选择合理的耐蚀材料是防腐蚀的基础,而防腐蚀结构的不同决定了抗渗透性能的高低和防腐蚀的效果。鳞片衬里因其玻璃鳞片的多层分布平行排列,使介质攻击时无法垂直渗透而呈迷宫型途径,故具有优异的抗渗能力。脱硫装置中的冷衬橡胶层本体非常致密,介质很难渗透,但胶板粘接缝为薄弱的环节,失效往往是由此开始。衬层成型残余应力和工况环境形成的热应力是导致衬层物理失效(如起层、开裂)的主要原因。鳞片衬里由于玻璃鳞片在树脂中的非连续分布,使应力无法同向传递或叠层,相邻鳞片间的衬层应力相互抵消,甚至会因分散状鳞片的位移做功将应力松弛,因此,鳞片衬里具有理想单位抗应力腐蚀失效能力。橡胶衬里具有良好的弹性和应变能力,松弛应力的能力腐蚀性能下降。大量固体物料的存在,要求防腐层具有良好的耐磨性。鳞片衬里的耐磨性很强,的耐磨性能来自近似平行排列的鳞片填料,在装置的某些磨损严重部位,如烟道拐弯处,常常增加一层树脂砂浆耐磨层,以提高可靠性。橡胶衬里有较高的弹性和受外力变形能力,可吸收固体物料冲刷所做的功,从而表现出良好的耐磨性,但随着热老化的出现,耐磨性下降。另外,鳞片衬里施工方便,造价适当;而橡胶衬里的难度较大,造价较高,且使用温度受到限制。当然,无论是橡胶衬里还是鳞片衬里,施工质量对使用效果的影响相当大。

     纵轴,作为烟气脱硫装置防腐蚀技术,鳞片衬里都是可行的,鳞片衬里更具有应用优势。值得一提的是,在使用橡胶衬里时,往往还需鳞片衬里衬里进行配套。如重庆电厂FGD中,烟气换热气(温度较高)外壳为碳钢+鳞片衬里,吸收塔、除雾器外壳为碳钢+橡胶衬里,而除雾器出口经烟气再热器出口经烟囱入口的设备外壳均采用碳钢+鳞片衬里结构。

   2.动态设备防腐蚀

  在湿法石灰石-石膏工艺中,动态设备主要是泵、搅拌器、风机、考虑到介质的腐蚀和固体物料的磨损,吸收塔再循环泵、吸收塔排出泵、滤液泵、抛浆泵等泵壳及叶轮等采用铸铁+橡胶衬里结构,而石灰石浆泵、水系统用泵采用铸铁离心泵。衬胶泵在使用中会出现橡胶衬里失效,其原因是衬里质量差,浆液中的异物引起的机械损伤,空载引起的气蚀,带有大颗粒的浆液引起的异常磨损,泵的过载等。搅拌器大部分采用碳钢+橡胶衬里结构。氧化风机只鼓入空气,五腐蚀大,防腐措施难以实现,故用碳钢或COR-TEN钢制造。

   3.运行参数的控制

     烟气脱硫装置中存在的腐蚀问题,也可以通过控制脱硫系统的运行参数来解决。

   (1)PH值控制

   在湿法FGD工艺中,如果洗涤液的pH值偏低会导致对净化器产生壁腐蚀,因此,在实际运行过程中必须严格控制洗涤液pH值得范围。通常对石灰石/石灰石湿法脱硫工艺,新鲜浆液的pH值通常在8-9,当采用石灰脱硫剂时,石灰浆的pH值控制在6.9-8.9为宜;当采用石灰石脱硫剂时,石灰石浆液的pH值宜控制在5.5-6范围内。

   (2)排烟温度控制

     如果经过FGD装置净化的烟气温度偏低时,FGD装置的尾部设施易产生露点腐蚀。因此,在实际运用中,通常采用烟气再热装置,即采用烟气旁路系统调节技术以控制空气预热器的出口温度,将空气预热器出口的烟气温度控制空气预热器的处口温度,将空气预热器出口的烟气温度控制在露点以上,以减少露点腐蚀的产生。