玻璃熔窯煙氣濕法脫硫系統(tǒng)的防腐蝕對策

王 彬，張志剛，朱 建，何義斌

（1.蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院，蚌埠233018；2.江蘇中建材環(huán)保研究院，鹽城224051）

據(jù)初步統(tǒng)計，截止到2012年12月，我國浮法玻璃生產(chǎn)線增加至284條。而玻璃熔窯所使用的燃料多種多樣，有重油、天然氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、石油焦粉等，其含硫率因燃料的來源不同而變化很大，大氣污染物排放問題較為嚴(yán)重。對于SO2產(chǎn)生濃度較高、SO2總量又比較少的生產(chǎn)線，高祛除率的濕法脫硫工藝仍是首選，但該工藝同時具有介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、設(shè)備防腐蝕區(qū)域大、施工技術(shù)質(zhì)量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此，濕法脫硫系統(tǒng)的防腐蝕控制一直是影響脫硫工藝裝置長期穩(wěn)定安全運(yùn)行的重點因素之一。

1 濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕問題

1.1 腐蝕機(jī)理

SO2作為濕法脫硫系統(tǒng)中煙氣的主要腐蝕介質(zhì)，在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的被動氧化環(huán)境中，首先會與H2O反應(yīng)生成H2SO3和H2SO4，然后與堿性吸收劑反應(yīng)生成硫酸鹽經(jīng)沉淀后被分離出來。但這一階段的環(huán)境溫度正好處于稀硫酸活化腐蝕的適宜溫度區(qū)間，此時，稀硫酸的腐蝕速度比較快，且有較強(qiáng)的滲透能力。所以，這一階段的中間產(chǎn)物H2SO3和H2SO4是導(dǎo)致腐蝕的主要介質(zhì)。此外，煙氣中含有的NOx形成的亞硝酸和硝酸對金屬設(shè)備和閥門管件也有很強(qiáng)的腐蝕能力。

1.2 腐蝕種類

濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕種類通常包含：一般腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、電化腐蝕、物理機(jī)械腐蝕。一般腐蝕是金屬表面的均勻腐蝕，它的危害性最小；點蝕局限于有限的面積之內(nèi)，容易出現(xiàn)在金屬表面的不均勻處、氧化保護(hù)膜的斷裂處；縫隙腐蝕主要發(fā)生在沉積物下面、螺栓、墊片和內(nèi)部金屬構(gòu)件的金屬接觸點的不流動區(qū)；電化腐蝕是指普通不銹鋼焊接處理不當(dāng)時析出的鉻的碳化物形成微電池，易發(fā)生在不同金屬之間的法蘭連接處，在焊縫處也比較明顯；物理機(jī)械腐蝕是由金屬表面承受的應(yīng)力、脫硫液中顆粒物的沖刷以及腐蝕介質(zhì)的滲透、侵蝕等共同作用的結(jié)果。

1.3 腐蝕部位

濕法脫硫煙氣中含有復(fù)雜組分，酸堿交替、冷熱交替、干濕交替、腐蝕與磨損并存，脫硫設(shè)備、管道、閥門等承受著多種多樣的物理、化學(xué)、溫度和機(jī)械負(fù)荷。而玻璃工藝過程使用硅等原料，熔窯煙氣黏附性較強(qiáng)；燃料多種多樣造成煙氣成分復(fù)雜，SO2、NOx含量較高，而顆粒物、HCl、HF含量不高。因此，玻璃熔窯煙氣濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕部位一般發(fā)生在脫硫塔及出口煙道、脫硫液管道及閥門、脫硫水池等。

2 濕法脫硫系統(tǒng)的防腐對策

針對濕法脫硫系統(tǒng)的腐蝕介質(zhì)、腐蝕環(huán)境以及發(fā)生腐蝕的部位，采用改變腐蝕環(huán)境、選擇腐蝕材料、阻斷腐蝕途徑等一種或多種措施協(xié)同處理，同時還必須考慮造價、施工難度、修補(bǔ)復(fù)雜程度、安全運(yùn)行時間等諸多因素。

2.1 脫硫塔的防腐對策

由于玻璃熔窯煙氣量不大、SO2含量較高，余熱利用后煙氣溫度一般為160～180℃，也有的達(dá)到230℃。濕法脫硫的脫硫塔很少采用火電行業(yè)的內(nèi)襯玻璃鱗片碳鋼塔，是因為玻璃熔窯煙氣溫度較高，煙氣進(jìn)塔前的降溫裝置一旦出現(xiàn)斷水等事故，玻璃鱗片將徹底被燒壞，這樣二次防腐的費(fèi)用會太高，故脫硫塔多采用花崗石塊砌筑。

脫硫塔砌筑用花崗石塊要求材質(zhì)均勻、內(nèi)壁采用機(jī)械刨光；砌筑用防腐膠泥、砂漿應(yīng)符合GB 50212中的相應(yīng)規(guī)定，從原材料、砌筑施工、養(yǎng)護(hù)等階段嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。塔體砌筑完成后再外包鋼板，中間縫隙采用耐酸水泥灌實，阻斷腐蝕途徑。這種耐腐蝕防泄露脫硫塔已在多條玻璃生產(chǎn)線脫硫工程中得到了成功應(yīng)用，運(yùn)行狀況良好。

2.2 脫硫后煙道的防腐對策

濕法脫硫后煙氣中含有大量的水分，而脫硫反應(yīng)過程中部分SO2被氧化成SO3。如果煙氣溫度低于露點溫度，SO3被凝結(jié)的水氣吸收而生成硫酸，對脫硫后煙道的腐蝕非常嚴(yán)重。經(jīng)過大量的試驗、試用，玻璃鋼已被證明是脫硫后煙道的最佳防腐蝕材料，多種防腐材料耐腐蝕性能比較見表1。

表1 不同材料在脫硫系統(tǒng)中的耐腐蝕性能表

玻璃鋼材料也被應(yīng)用在制作煙囪方面，世界上的第一根玻璃鋼煙囪于1977年在美國建造成功，使用至今狀態(tài)依然良好。因此，脫硫塔頂部增設(shè)玻璃鋼煙囪直接排放也是一種很好的排放方式，這種排放方式已在多個玻璃熔窯煙氣脫硫工程中得以應(yīng)用，效果良好。

2.3 脫硫液管道及閥門的防腐對策

由于玻璃鋼材料具有良好的耐腐性能，在脫硫液管道上也得到了廣泛應(yīng)用。但水泵出口正壓管道使用鋼塑復(fù)合管也越來越多，這是因為鋼塑復(fù)合管既具有金屬管道的強(qiáng)度，又具有耐腐性能。鋼襯聚烯烴（PO）管道是采用無縫鋼管作為基體，內(nèi)襯化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良的熱塑性塑料管（PO）經(jīng)冷拉復(fù)合或滾塑成型，公稱通徑為DN25～8 000mm，可承受PN－0.098～1.6MPa的壓力，適宜－25～105℃的腐蝕性介質(zhì)。

閥門的防腐措施也采用阻斷腐蝕途徑，襯氟閥門是利用聚四氟乙烯（F4）與鋼材有極強(qiáng)的親和性使襯里與閥門內(nèi)壁粘結(jié)而成。聚四氟乙烯具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等，－200～180℃的使用溫度完全滿足脫硫工藝的防腐要求。

2.4 脫硫水池的防腐對策

脫硫水池的防腐措施采用內(nèi)壁襯里的屏蔽方式，將脫硫液與水池完全隔開，是一種整體的防腐蝕做法。這種玻璃鋼整體襯里比內(nèi)貼耐腐蝕瓷磚更合理，因為從工程使用中來看，耐腐蝕瓷磚更容易脫落。玻璃鋼防腐要達(dá)到良好的耐腐蝕效果，環(huán)氧樹脂的選擇是關(guān)鍵，雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂901在大部分酸、堿、鹽性環(huán)境下表現(xiàn)出較好的耐腐蝕性能。其次，施工方法與質(zhì)量更加重要，水池內(nèi)壁應(yīng)干潔、平整，轉(zhuǎn)角處應(yīng)抹成R＝5～10mm的圓弧形，個別位置還應(yīng)做增強(qiáng)處理；每一層鋪布都要反復(fù)滾壓以徹底趕出氣泡，環(huán)氧樹脂的配制等都有嚴(yán)格要求。根據(jù)防腐蝕要求采用“7涂5布”或更厚，一般防腐層總厚度≥3mm。最后，養(yǎng)護(hù)階段要防止雨淋，不得進(jìn)行焊接作業(yè)，即設(shè)備安裝完成后再進(jìn)行防腐施工。

3 結(jié) 語

濕法煙氣脫硫作為一種成熟、高效、投資低的脫硫工藝，已廣泛應(yīng)用。但同時也存在脫硫裝置防腐失效、不耐磨損等問題，這需要從設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)等多個環(huán)節(jié)認(rèn)真考慮并加以解決。采取上述措施后，濕法脫硫系統(tǒng)完全可以做到高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行。

［1］ 郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：化工工業(yè)出版社，2007.

［2］ 濕法脫硫裝置維護(hù)與檢修［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］ 李守信，趙 毅，王德宏.煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐問題［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報，2010，27（4）：70－74.