玻璃熔窯煙氣濕法脫硫系統的防腐蝕對策

王 彬，張志剛，朱 建，何義斌

（1.蚌埠玻璃工業設計研究院，蚌埠233018；2.江蘇中建材環保研究院，鹽城224051）

據初步統計，截止到2012年12月，我國浮法玻璃生產線增加至284條。而玻璃熔窯所使用的燃料多種多樣，有重油、天然氣、發生爐煤氣、焦爐煤氣、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重。對于SO2產生濃度較高、SO2總量又比較少的生產線，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腐蝕性強、設備防腐蝕區域大、施工技術質量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此，濕法脫硫系統的防腐蝕控制一直是影響脫硫工藝裝置長期穩定安全運行的重點因素之一。

1 濕法脫硫系統的腐蝕問題

1.1 腐蝕機理

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

1.2 腐蝕種類

濕法脫硫系統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，容易出現在金屬表面的不均勻處、氧化保護膜的斷裂處；縫隙腐蝕主要發生在沉積物下面、螺栓、墊片和內部金屬構件的金屬接觸點的不流動區；電化腐蝕是指普通不銹鋼焊接處理不當時析出的鉻的碳化物形成微電池，易發生在不同金屬之間的法蘭連接處，在焊縫處也比較明顯；物理機械腐蝕是由金屬表面承受的應力、脫硫液中顆粒物的沖刷以及腐蝕介質的滲透、侵蝕等共同作用的結果。

1.3 腐蝕部位

濕法脫硫煙氣中含有復雜組分，酸堿交替、冷熱交替、干濕交替、腐蝕與磨損并存，脫硫設備、管道、閥門等承受著多種多樣的物理、化學、溫度和機械負荷。而玻璃工藝過程使用硅等原料，熔窯煙氣黏附性較強；燃料多種多樣造成煙氣成分復雜，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的腐蝕部位一般發生在脫硫塔及出口煙道、脫硫液管道及閥門、脫硫水池等。

2 濕法脫硫系統的防腐對策

針對濕法脫硫系統的腐蝕介質、腐蝕環境以及發生腐蝕的部位，采用改變腐蝕環境、選擇腐蝕材料、阻斷腐蝕途徑等一種或多種措施協同處理，同時還必須考慮造價、施工難度、修補復雜程度、安全運行時間等諸多因素。

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℃，也有的達到230℃。濕法脫硫的脫硫塔很少采用火電行業的內襯玻璃鱗片碳鋼塔，是因為玻璃熔窯煙氣溫度較高，煙氣進塔前的降溫裝置一旦出現斷水等事故，玻璃鱗片將徹底被燒壞，這樣二次防腐的費用會太高，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均勻、內壁采用機械刨光；砌筑用防腐膠泥、砂漿應符合GB 50212中的相應規定，從原材料、砌筑施工、養護等階段嚴把質量關。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線脫硫工程中得到了成功應用，運行狀況良好。

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被凝結的水氣吸收而生成硫酸，對脫硫后煙道的腐蝕非常嚴重。經過大量的試驗、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中的耐腐蝕性能表

玻璃鋼材料也被應用在制作煙囪方面，世界上的第一根玻璃鋼煙囪于1977年在美國建造成功，使用至今狀態依然良好。因此，脫硫塔頂部增設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用。但水泵出口正壓管道使用鋼塑復合管也越來越多，這是因為鋼塑復合管既具有金屬管道的強度，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，內襯化學穩定性優良的熱塑性塑料管（PO）經冷拉復合或滾塑成型，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。

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）與鋼材有極強的親和性使襯里與閥門內壁粘結而成。聚四氟乙烯具有優異的化學穩定性，耐強酸、強堿、強氧化劑等，－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。玻璃鋼防腐要達到良好的耐腐蝕效果，環氧樹脂的選擇是關鍵，雙酚A環氧乙烯基酯樹脂901在大部分酸、堿、鹽性環境下表現出較好的耐腐蝕性能。其次，施工方法與質量更加重要，水池內壁應干潔、平整，轉角處應抹成R＝5～10mm的圓弧形，個別位置還應做增強處理；每一層鋪布都要反復滾壓以徹底趕出氣泡，環氧樹脂的配制等都有嚴格要求。根據防腐蝕要求采用“7涂5布”或更厚，一般防腐層總厚度≥3mm。最后，養護階段要防止雨淋，不得進行焊接作業，即設備安裝完成后再進行防腐施工。

3 結 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，這需要從設計、制造、安裝、調試、運行和維護等多個環節認真考慮并加以解決。采取上述措施后，濕法脫硫系統完全可以做到高效、穩定、經濟、可靠地運行。

［1］ 郭東明.脫硫工程技術與設備［M］.北京：化工工業出版社，2007.

［2］ 濕法脫硫裝置維護與檢修［M］.北京：中國電力出版社，2010.

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