脱硫管道泄漏原因分析及对策最终版课件

主讲人：吕长虹脱硫系统管道泄漏原因分析及对策湖南火电目录一、概述二、管道现状描述

三、缺陷现状四、泄漏原因分析五、采取的对策六、结语一、概述

目前我厂使用十分成熟的石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、适应煤种广、脱硫剂价格便宜且采购方便、技术成熟可靠及装置运行稳定等特点，该湿法工艺，也是目前国内外应用最广泛的脱硫工艺（占所有脱硫工艺的80%左右），适用于不同类型、不同规格的火电厂锅炉及其它燃煤锅炉。湿法工艺涉及到的管道主要分为以下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道。其中的浆液管道是以往电力工程中所没有的，它是水和固体颗粒物两种介质流的管道，它具有普通流体管道几乎所有特性，同时又具有普通流体管道所没有的特点，所以就在管材和设计上，既要满足一般流体管道的各种规范及通用要求，同时更要考虑到浆液管道的特殊性。我厂脱硫设备系统由两套制浆系统、两套脱水系统、两套脱硫系统组成，于2011年6月正式投入运行。自从2011年6月份正式接手脱硫专业维护检修后，脱硫缺陷数量就在全厂的缺陷比例居高不下，虽然在全国其他的电厂中也存在着同样的现象，但是经过对缺陷类型的分析，有部分缺陷是可以通过一定的处理方法大大减少的，对控制缺陷数量，实现机组良好运行那就是咱们今天的课题---脱硫系统管道泄漏原因分析及对策

穿孔的口环破损的大小头三通穿孔管道穿孔石膏排出泵管道泄漏现场管道胶皮翻起脱落缺陷查询下表为2012年到2013年两年的脱硫、脱硫泄漏类缺陷统计趋势图

通过上述图表显示，可以将缺陷趋势分为三个阶段第一阶段：2012年初，脱硫缺陷较之2011年刚开机的半年，数量猛增。原因：脱硫区域部分管道弯头三通穿孔泄漏。处理方法：对穿孔部位进行临时包扎或补铁板焊接处理，在设备停运后将破损管道拆卸下来进行补焊现场衬塑，由于检修人员反映迅速、处理及时，泄漏基本能够控制。缺陷总数总体来说趋于平稳。第二阶段：2012年第二季度，缺陷数量呈直线上升趋势，原因：脱硫区域管道开始大面积穿孔泄露。处理方法：短时间内可以将小件泄漏管道进行现场衬塑处理后装复。较长的管道送出厂，由加工厂进行硫化后再进行更换。由于无足够多的备件，泄露管道只能临时包扎补焊处理保证运行，又加工厂技术人员到现场量好尺寸后回厂进行即时制作需要一定的过程和时间，通过一个季度的更换和整治，缺陷数量终于有点下降。但是经过一段时间的运行，衬胶管道又开始反反复复泄漏。缺陷数量一直趋于高位，但趋于平稳。第三阶段：从2013年4月份，缺陷数量大幅下降直到12月份一直趋于稳定。原因：更换了高性能管道：复合陶瓷管方法：为了能够找到更好的管道，鉴于反复穿孔的现象，这个阶段脱硫区域管道开始逐步更换为复合陶瓷管道，使用时间较长，当管道泄漏时可以用陶瓷修补剂进行修补，所以管道泄漏情况可以即时解决。脱硫区域管道按泄露原因的性质大致可以分为两个板块：1、制浆区2、吸收塔区四、泄漏原因分析湿磨机排浆罐排浆泵旋流站石灰石浆液箱输送泵吸收塔分配箱介质名称石灰石浆液含固量28%—32%H2O69.4CaCO326.4Others2.4PH值7～8运行温度14～35℃介质密度1208kg/m3工作压力～0.6Mpa备注管道运输介质石灰石浆液如下表所示从上表可以看出，浆液中的含固量使衬胶管道可能受到浆液的磨损，PH值可能造成衬胶管道腐蚀。浆液为两相流体，也有可能造成管道堵塞。

湿磨机排浆罐排浆泵旋流站石灰石浆液箱输送泵吸收塔11233分配箱23

：这部分管道为湿磨机出口管道（管径为φ325mm）、湿磨排浆泵至石灰石旋流站管道(管径为φ133mm

)衬胶管道，接触介质为磨机初研磨浆液，颗粒度较大，当浆液流经φ325mm管道时，由于管径、坡度较大，所以管壁对输送介质阻力相对来说较小，但是流速较大，磨损较严重的位置为管道折角位置。浆液从排浆泵排出后，经过管径φ133mm衬胶管道到石灰石旋流站。泄露最为严重的为两台排浆泵出口交汇处三通，出口密度计手动门前后管道。无论哪一台泵运行，三通始终被颗粒度较大的浆液直接冲刷，穿孔较为频繁。浆液流经出口密度计前后管道时，由于管径较小，只有φ50mm，浆液在此会与管壁形成长时间涡旋摩擦，造成管道衬胶磨损直至穿孔。1排浆泵泵壳排浆泵泵壳三通

：这部分管道为石灰石分配箱至磨机入口及至排浆罐管道。其中磨机返回管管径为φ159mm衬胶管道弯头，三通磨损最为严重。由于石灰石旋流站对排浆泵排出的初步浆液进行筛选，底流颗粒度较大的浆液返回磨机入口重新研磨，管道布置为顺流直下，当遇到弯头、三通、折角之类的管道，浆液的动能加上最粗颗粒的浆液摩擦，双重作用下，穿孔在所难免。分配箱至排浆罐管道为φ273衬胶管道，穿孔严重的部分为称重皮带给料机层的弯头部分，弯头处于垂直管段的末尾，动能与大颗粒浆液综合作用对弯头衬胶冲击磨损最大，穿孔现象频繁。其余管道由于管径较大，坡度较缓，磨损现象良好。2三通

：这部分管道为石灰石旋流站顶流溢流至石灰石浆液箱管道及石灰石浆液箱至吸收塔供浆管道。管径大部分为φ159衬胶管道。石灰石旋流站顶流溢流至石灰石浆液箱管道由于管道设计坡度不大，流速较慢，直接流到石灰石浆液箱，这部分管道还未出现泄露现象。石灰石浆液箱至吸收塔供浆管道，由于浆液由泵输出，浆液较高的流速。管道泄露几率较大。穿孔严重的部分泵出口弯头，正副路供浆返回管电动门三通，弯头处穿孔较大。相比较其他两类型管道，这一种管道穿孔泄露比例还是比较小的。34.2堵塞对于石灰石浆液水解电离后显弱碱性，含有弱碱性（含Ca2-）的管道还有容易结垢的特点，不管流速如何，长期运行均会导致管道结垢堵塞。加上管道脱落的衬胶堵塞管道，更容易使管道积浆堵塞。管道堵塞后，缩小了管道的流通面，直至堵塞整根管道。沉积物长期不清理会导致硬化结块，影响衬胶机理寿命，最终整根管道衬胶报废，管道穿孔。

橡胶堵塞阀门排浆罐结垢管道内堵塞情况4.3弱腐蚀

因浆液具有弱碱性，对管道衬胶具有弱腐蚀性，长期运行冲刷，浸泡对于改变衬胶性质，影响衬胶寿命具有一定影响。小结：

通过上述泄漏原因分析，制浆区域衬胶管道主要的穿孔原因为浆液冲刷磨损穿孔，配合有堵塞和弱碱性腐蚀等t特性联合作用，造成管道的穿孔。（二）吸收塔区域石灰石浆液喷射到吸收塔中，与烟气中的ＳＯ2结合成硫酸钙，其基本工艺流程如下：锅炉烟气经电除尘器除尘后。通过增压风机、ＧＧＨ（可选）降温后进人吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的石灰石循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除ＳＯ2、Ｓ０３、ＨＣＩ和ＨＦ，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（ＣａＳ０４.２Ｈ2０），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中。通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。在吸收塔中。石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出．进入石膏脱水系统。

5.1工艺流程其化学原理如下：１）烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸并电离解成：ＨＳＯ3－和Ｓ０３２－离子；２）产生的Ｈ＋促进了吸收剂ＣａＣＯ3，的溶解，生成一定浓度的Ｃａ2+，与Ｓ０３２一或ＨＳ０３－结合，生成ＣａＳ０３和Ｃａ（ＨＳ０３）２；３）反应过程中，一部分S０３２－和ＨＳ０３－被氧化成Ｓ０４2－和ＨＳ０４－；４）溶液中存在的大量Ｓ０３２－及ＨＳ０３－被吹入的空气强制氧化转化为ｓｏ2４－生成石膏结晶（ＣａＳＯ4.２Ｈ２０）。5.2化学原理

由于ＦＧＤ装置内流动的主要是石灰石、石膏浆液以及其他一些杂质。当流体以一定速度运动时．其中的所含固体物质会对设备、管道和管件造成磨损。当有些部位存在腐蚀现象时，这种磨损不断使材料暴露出新的表面。为腐蚀提供了良好的条件。在这种磨损与腐蚀的协同作用下，材料损坏会加速进行，危害十分严重。，ＦＧＤ装置内部工作环境十分复杂．固体、液体、气体相互混合，酸碱交融。冷热交替，烟气中固态和气态成分、烟气流速、温度以及浆液ｐＨ值、F一、Ｃｌ一，颗粒物的冲刷和沉积腐蚀等影响因素众多。5.3设备状况从金属腐蚀机理来讲。可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、结晶腐蚀和磨损腐蚀。5.4.1化学腐蚀

烟气中的腐蚀性介质在一定条件下与钢铁直接发生化学反应，对金属构成腐蚀。化学腐蚀发生在非电解质溶液中或干燥气体中。在腐蚀过程不产生电流。烟气中的ＳＯ3，和ＳＯ2：以及ＨＣＩ造成的金属腐蚀即属于此类。部分反应如下：Ｆｅ＋Ｓ０２＋Ｈ２０—ＦｅＳ０３＋Ｈ２Ｆｅ＋Ｓ０２＋０２一ＦｅＳ０４Ｆｅ＋Ｓ０３＋Ｈ２０—ＦｅＳ０４＋Ｈ２Ｆｅ＋２ＨＣｌ一ＦｅＣｌ２＋Ｈ２5.4腐蚀原理5.4.2

电化学腐蚀

当金属表面存在电解质溶液时，腐蚀过程中有局部电流产生。使金属逐渐锈蚀。在金属表面发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀部分反应如下：Ｆｅ—Ｆｅ２＋＋２ｅ-Ｆe２＋＋８ＦｅＯ.ＯＨ----Ｆｅ３０４＋４Ｈ２０这种电化学腐蚀在焊缝接点处更容易发生。5.4.3结晶腐蚀

石灰石湿法脱硫反应生成亚硫酸钙或硫酸钙可以渗入到材料的毛细孔内。当脱硫系统停运后，在干燥状态下生成的结晶型盐类体积膨胀，产生应力腐蚀．致使表皮脱落、粉化、疏松或产生裂缝造成金属腐蚀。特别是在干湿交替作用下。带结晶水盐类的体积可增长数倍乃至数十倍，腐蚀更加严重。这就是闲置的脱硫设备比经常运行时更容易发生腐蚀损坏的主要原因。

5.4.4磨损与腐蚀的协同作用这种腐蚀是一种包括机械、化学和电化学联合作用的复杂过程。在快速流动的流体及其携带的固体颗粒的作用下，金属以离子的形式进入溶液。尤其当湍流较强烈时，腐蚀表现得更加明显。一方面在湍流作用下加快了金属表面腐蚀剂的补充以及腐蚀产物的输运。从而增加了金属腐蚀相关的反应速率；另一方面．湍流对金属表面产生一个切应力，它可以将已经形成的腐蚀产物从金属表面剥离。如果流体中含有固体颗粒，则这种切应力的力矩显著增大。造成金属磨损，磨损后的金属暴露出新的表面．腐蚀进一步深入。因此，这种磨损与腐蚀的协同致使材料损坏加速进行。危害更加严重。

5.4.4磨损与腐蚀的协同作用（2）ＦＧＤ装置中有机非金属材料一般是耐腐蚀的．其化学腐蚀是一个较缓慢的过程，相对而言。物理腐蚀则是一个较快的过程。主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂等。造成非金属材料腐蚀主要有三个方面的原因。即腐蚀介质的渗透作用、应力腐蚀和施工质量。在腐蚀过程中三者互相促进。应力腐蚀和施工质量导致衬里缺陷增加。缺陷为介质渗透提供条件。渗入的介质又加剧应力腐蚀，使缺陷进一步扩大，周而复始，形成衬里物理腐蚀的恶性循环。

管道鼓泡现象

5.4.5氯离子腐蚀

因浆液具有弱酸性，并且还夹杂着部分氯离子和氟离子，这些物质会与碳钢管壁发生化学反应而使钢管腐蚀，直至烂穿，影响脱硫装置的使用寿命。Ｃｌ一离子在浆液中逐渐富集（Ｆ-则因生成ＣａＦ２沉淀而不存在富集问题１，腐蚀磨损严重。尤其是Ｃｌ一．它是造成金属孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和选择性腐蚀的主要物质．大量的Ｃｌ一存在大大加快了脱硫设备的腐蚀破坏。当Ｃｌ－的体积浓度达到2×ｌＯ－２时，一般不锈钢材料已不能使用．要采用耐腐蚀衬里；超过3×ｌＯ－２时，可选用超级奥氏体不锈钢；超过6×ｌＯ－２时．则需要更换更昂贵的防腐材料。脱硫系统运行时。吸收浆液中ＣＩ－的体积浓度应保持在2×ｌＯ－２～3×ｌＯ－２。Cl-比氧更容易吸附在金属表面，并把氧排挤掉，从而使金属的钝化状态遭到局部破坏而发生孔蚀，某些不锈钢材料也难以避免。浆液对金属管的腐蚀形式有：点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电化腐蚀等等。石膏排出泵背板腐蚀情况五、采取的对策5.1焊接方法及临时措施

2011年管道泄漏时，采用焊接方法处理，割取一块铁板对其进行补丁焊接。优点：消缺迅速，方法简单。缺点：在焊接时管道温度升高，对管壁衬胶，降低了管道抗磨（腐）蚀能力，焊口部位更容易磨（腐）蚀穿孔，加大电离腐蚀力度。衬胶内部衬胶翻起，堵塞管道，直接腐蚀碳钢表面，加快穿孔速度。当管道泄漏影响设备运行时，通常对漏点位置采用布条缠绕、抱箍橡胶、胶带堵漏棒等处理方法，待设备停运、负荷、烟气含硫量较低时，进行更换处理。临时措施临时措施焊接补焊处理焊接处理5.2现场衬塑方法

2012年初，制浆区广泛开始采用现场即时衬塑制作方法：具体操作如下：拆下破损衬胶管道（一般管道长度要求为小于1.5m），在空旷处对破损管道衬胶全部去除，对穿孔部位进行铁板补焊，然后采用氧气乙炔火烧炙烤的方式，用钢丝刷对管道法兰及管道内部进行全面清理，保证内壁及法兰接触面无灰，无杂质。紧接着用气割刀对管道进行全面均匀加热，当管道各处的温度达到200℃左右时马上均匀地向管道内壁及法兰接触面撒衬塑粉，特别注意的是法兰螺栓孔在衬胶未成型时要先预留孔洞，防止衬胶成型后穿孔破坏。在撒衬塑粉的同时，应不断的翻动管道，使衬胶融化充分且均匀，直到衬塑粉不再融化，最后对管道内壁残余衬塑粉进行割炬远距离微热处理，使衬塑粉充分融化，使橡胶衬里光滑。待胶干后就可以进行装复使用了。优点：操作简单，迅速投入运行。缺点：大型管道及长管道无法现场衬塑，衬塑时要彻底，不仅要对所有管道内壁进行衬胶，还要对所有可能接触浆液的部件如法兰面（衬胶要覆盖法兰面而无需垫片）、管内件、阀门、浆液泵等进行衬胶。否则，只要有一处被腐蚀，烂点就会蔓延，直至影响整个部件。此种衬胶方法所衬管道只局限于小管道，加上现场设备条件有限，做出的衬塑管道耐磨损腐蚀性不强，最多运行2个月左右，加上大型长管道需送厂家硫化，由于管道硫化厂家层次不齐，管道泄漏堵塞现象依然严峻。焊接衬塑处理焊接后衬塑运行一段时间后穿孔的直管5.3更换部分复合陶瓷管道