淺析環(huán)集煙氣脫硫塔噴淋層腐蝕原因及對策

高澤磊，呂海波，魏志萍，秦 茜，葉新軍

（金川集團(tuán)股份有限公司，甘肅金昌737100）

某公司環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)建于2016年8月，用于處理環(huán)集煙氣使其達(dá)標(biāo)排放。由于系統(tǒng)建設(shè)施工過程中噴淋層施工質(zhì)量不佳，在運行過程中出現(xiàn)脫硫塔噴淋層斷裂、噴頭掉落等問題，造成噴淋層噴淋吸收不均勻、脫硫液噴淋密度不足導(dǎo)致脫硫效率下降、尾氣SO2濃度頻繁超標(biāo)，影響系統(tǒng)長周期連續(xù)穩(wěn)定運行。

1 環(huán)集煙氣脫硫塔噴淋層

環(huán)集煙氣脫硫塔噴淋層布置見圖1。

圖1 環(huán)集煙氣脫硫塔噴淋層布置

環(huán)集煙氣由脫硫塔底部進(jìn)入，與噴淋層自上而下噴出的w(NaOH)30%液堿逆向接觸被充分洗滌吸收，然后通過機械除霧器和濕式電除霧器，自脫硫塔頂部煙囪排放。該脫硫系統(tǒng)設(shè)計煙氣處理量為6×105m3/h，ρ(SO2)1~15 g/m3，塵(ρ)700 mg/m3，φ(O2)20%~21%。脫 硫 液 主 要 組 分 有Na2SO4，Na2SO3，NaHSO3及H2SO4等，腐蝕性較強。環(huán)集煙氣脫硫廢液固體體積分?jǐn)?shù)約為4%，具有很強的磨蝕性，易導(dǎo)致管道泄漏。

脫硫塔噴淋層設(shè)4層，每層噴淋量為1 700 m3/h，為保證噴淋層的耐腐蝕性和噴頭的耐磨蝕性，噴淋層采用玻璃鋼材質(zhì)管道+碳化硅材質(zhì)空心錐噴頭結(jié)構(gòu)。每層由16個噴射角度為90°的噴頭和24個噴射角度為120°的噴頭組成。

由于噴淋層下方設(shè)置噴淋層支撐梁，造成噴淋層分布不均勻，噴淋密度下降，影響煙氣脫硫效率，因而需安裝倒T型噴淋層支管，將噴頭延伸至支撐梁下方，保證噴淋層的噴淋密度。噴淋層支管示意見圖2。

圖2 噴淋層支管示意

2 脫硫塔噴淋層腐蝕破損原因分析

脫硫塔噴淋層腐蝕破損部位較多，主要表現(xiàn)為玻璃鋼管道對接處存在較大缺口、玻璃鋼主管結(jié)構(gòu)層開裂、管道鋪層脫落、噴淋管道分叉處開裂、噴頭破損，造成上述腐蝕破損有多種原因。

2.1 管道對接處不平整及表面處理不到位

玻璃鋼管道對接處存在較大缺口，經(jīng)判斷其形成原因為：管道對接時，未將管道對接平齊，管道內(nèi)的腐蝕性脫硫液經(jīng)管道之間的縫隙不斷沖刷腐蝕玻璃鋼鋪層，導(dǎo)致管道泄漏形成管道孔洞。同時管道貼布鋪層時，需對管道表面進(jìn)行處理，使用磨光機打磨粗糙表面，使整個表面露出纖維，保證樹脂膠料與管道充分黏合，避免出現(xiàn)管道和鋪層分層現(xiàn)象。噴淋層支管管道與鋪層分層見圖3。

圖3 噴淋層支管管道與鋪層分層

2.2 未按施工要求在管道連接處打磨坡口

玻璃鋼噴淋層支管結(jié)構(gòu)層開裂是由于管道連接過程中未打磨坡口，導(dǎo)致樹脂膠料未滲入管道連接處，無法對切開的玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)層加以保護(hù)，腐蝕性脫硫液滲入玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)層，對其造成破壞，管道分層而開裂，管道連接強度降低，導(dǎo)致玻璃鋼支管脫落。被破壞的噴淋支管結(jié)構(gòu)層見圖4。

圖4 被破壞的噴淋支管結(jié)構(gòu)層

2.3 鋪層樹脂含量不足

樹脂是決定玻璃鋼管道質(zhì)量好壞的基體材料，松散的玻璃纖維靠樹脂黏結(jié)成整體，起傳遞應(yīng)力作用。因此，樹脂對玻璃鋼管道的強度起重要作用，尤其是在抗壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切強度等方面尤為顯著。鋪層樹脂含量不足可造成表面粗糙，管道防腐性能不足，鋪層脫落。

2.4 管道支撐未發(fā)揮作用

玻璃鋼支管管道懸空，管道支撐未發(fā)揮作用。噴淋層開啟時每個噴頭都存在向上的推應(yīng)力，停止運行后管道分叉處的自身質(zhì)量產(chǎn)生向下的重力，因而導(dǎo)致管道分叉處開裂。管道斷裂情況見圖5。

圖5 斷裂的管道

2.5 噴頭破損

噴頭采用碳化硅材質(zhì)，支管采用玻璃鋼材質(zhì)，管道連接時需進(jìn)行加固處理。若未加固，易造成噴頭受應(yīng)力影響而脫落，同時碳化硅材質(zhì)的噴頭強度很低，外物撞擊容易導(dǎo)致噴頭破損。破損的噴頭見圖6。

圖6 破損的噴頭

3 脫硫塔噴淋層防護(hù)對策

3.1 提高表面處理質(zhì)量

玻璃鋼管道施工前，清除管道表面影響?zhàn)そY(jié)強度的物質(zhì)，保證表面清潔、干燥。如果管道表面潮濕，采用電吹風(fēng)等加熱工具吹干，不能用明火烤干。表面打磨寬度應(yīng)大于鋪層寬度100 mm，打磨面應(yīng)粗糙，不能有未打磨到的漏點，使管道整個表面露出纖維。

3.2 提高管道對接工藝質(zhì)量

噴淋層內(nèi)介質(zhì)壓力較高，對管道對接工藝的質(zhì)量要求較高。管道切割或開孔，切口端面需平整，管道切口端面與管道軸中心線垂直；三通連接不得開方孔，需根據(jù)對接管道尺寸計算劃線，保證兩管道連接面對接尺寸準(zhǔn)確，兩管道軸中心線垂直。打磨坡口時需確保坡口寬度，且坡口應(yīng)平整，不能凹凸不平。

3.3 提高鋪層施工質(zhì)量

脫硫塔噴淋層位于潮濕、腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，施工時應(yīng)特別注意玻璃鋼支管必須做到內(nèi)、外壁均具有防腐能力。因此，對接鋪層施工時，必須先將打磨區(qū)域、坡口及管道接口端均勻涂刷一遍底漆，不得漏涂、厚薄不均、有氣孔或流淌；然后再進(jìn)行鋪層，鋪層順序為表面氈2層、玻璃纖維短切氈9層、玻璃纖維布7層、表面氈2層與面漆2層，其中玻璃纖維短切氈和玻璃纖維布交替使用。鋪層時，先在已涂刷完底漆的管道對接面上均勻涂刷一層樹脂膠料，隨即襯貼一層玻璃纖維布或玻璃纖維短切氈，并消除氣泡、皺褶，貼實后再涂刷樹脂膠料。樹脂膠料要充分浸透玻璃纖維布或玻璃纖維短切氈，隨后再襯貼一層玻璃纖維布或玻璃纖維短切氈。每次襯貼完固化后，表面不得有氣泡、氣孔、缺口、龜裂、干斑、纖維外露和凹坑等缺陷。在鋪層最后一次完成固化合格后，涂刷第一層面漆，第一層面漆固化完全后再涂刷第二層面漆，第二層面漆刷完后隨即貼一層塑料薄膜阻隔空氣。涂刷面漆厚薄應(yīng)均勻，不得有漏涂、流淌，塑料薄膜貼合應(yīng)嚴(yán)實，不得有氣泡、皺褶等缺陷。

3.4 提高樹脂固化效果

面漆施工完成后，在15~35 ℃固化14 d后管道才能投入使用。若現(xiàn)場搶修，應(yīng)采取加熱措施，在40~60 ℃固化8 h以上才能投入使用。

3.5 優(yōu)化噴頭對接工藝

將玻璃鋼支管使用切割機切成水平面，使用磨光機打磨玻璃鋼支管全管，將玻璃鋼支管與碳化硅噴頭對齊，對接口使用4層玻璃纖維短切氈和環(huán)氧己烯基樹脂固定連接，寬度為200 mm，固化后再次打磨；然后將噴淋支管側(cè)100 mm位置與碳化硅噴頭使用玻璃纖維方格布和環(huán)氧己烯基樹脂進(jìn)行整體纏繞包裹500 mm，固化后再次打磨，然后再包裹500 mm，固化后即可使用。

使用玻璃鋼進(jìn)行整體全覆蓋包裹，可提高噴頭和玻璃鋼支管之間的連接強度，同時避免噴頭因異物撞擊導(dǎo)致破損，保證噴頭可靠運行。

3.6 采取噴頭防堵塞措施

空心錐噴頭口徑大，易被塑料布等大塊雜物堵塞，影響噴淋層噴淋密度與脫硫塔脫硫效率。噴淋層正常運行期間，需定期對脫硫液置換和檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有雜物堵塞噴淋層噴頭，必須及時清理。同時需要在循環(huán)泵管道入口處加裝網(wǎng)格間隙小于噴頭直徑的防護(hù)裝置，避免雜物進(jìn)入噴淋層。

4 結(jié)語

在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的情況下，環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)運行情況直接影響到系統(tǒng)的生產(chǎn)運行，對脫硫塔噴淋層進(jìn)行嚴(yán)格防護(hù)可保證塔噴淋層正常使用，維持脫硫系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。