烟气脱硫设备防腐当前技术现状

中国电力企业联合会研讨会AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH烟气脱硫装置的防腐-技术发展现状-2007年年会脱硫脱硝技术协作网2007年10月22日中国武汉选择合适的防腐蚀措施AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH在烟气脱硫装置(REA)中选择合适的防腐措施下面的表格列举了烟气脱硫装置（REA）由于受到腐蚀造成材料失效的可能原因。具体原因可能千差万别，但基本上可以概括为三类：

由于材料选择不当造成的失效。

质量监控不力。

由于疏忽造成运行条件发生改变造成的损伤。造成材料失效的原因列表AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH错误类型描述/实例材料选择不当材料选择领域当中的错误往往是由于制作技术标书时悖逆最新技术的常规选择，所选材料的问题当时就已知。造成材料选择不当的根本原因在于成本考虑和材料是否具备。例如：在钢表面上胶层和钢衬里之间进行了错误的选择。质量控制产品控制:由于错误的材料技术标书和/或加工进货检验时出现问题设计控制:在检验设计是否符合计划采取的腐蚀防护措施要求时出现错误，以及事后对原有设计进行不恰当的修改。安装控制:安装错误以及/或者在安装防腐蚀系统前进行的准备工作中出现错误。运行监控:监控系统出现错误，导致设备在超过承受范围的不允许的运行工况下工作。例如：温度过高、氯化物浓度过高等运行变化由于改变烟气脱硫装置运行或其过程化学造成的错误。例如：为降低废水量近零而将吸收液中氯化物含量提高（比如在后来环保要求改变时），由此会造成材料运行氯化物超过其可承受的范围，经常发生在机械材质上。在加入过多硫代硫酸盐以避免氧化和结焦时也会出现错误。该表格表明，大部分烟气脱硫装置的材料问题可以通过良好的设计，审慎的材料选择和精确的运行控制得到避免。防腐的工程流程AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH 防腐的工程流程可分为下列步骤：步骤1:确定系统的运行条件步骤2:为烟气脱硫系统的所有部分制定可能采用材料的优先顺序清单。在此过程中应考虑到正常运行工况、起停机和特殊情况如可能发生的吸收泵失效（“极端情况”）。步骤3:确定各项设计和运行因素对各种材料可能造成的影响，包括确定必要安装的额外设备例如应急喷嘴。步骤4:进行成本分析，分析过程中应考虑对相关材料采取保护措施而产生的额外费用。步骤5:研究系统运行条件变化是否能降低成本费用。如果可以，对运行条件进行调整，并重复步骤2。步骤6:制定材料的技术标书。流程设计与材料选择之间的相互关系AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH烟气脱硫装置受腐蚀区域影响烟气脱硫装置抗腐蚀性的因素AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH影响因素效果物理影响温度胶层、人造材料涂层、玻纤强化塑料、工程塑料等材料都有明确的工作温度范围。烟气脱硫装置内的抗腐蚀钢材和合金无工作温度规定。但整体上，温度升高将会提高受腐蚀的危险。湿/干过渡区域湿/干过渡区域由于腐蚀性盐浓度较高和生成高浓度酸液，因此特别易腐。悬浮固体物如能通过采取适当措施（如降低管道流速）、有效控制磨损危险，则吸收剂悬浮固体物含量对脱硫装置材料选择的影响较小。化学影响氯化物含量对脱硫系统中使用的耐腐钢和镍合金而言，一般情况下氯化物含量允许到30.000毫克/升，超出的话会出现局部腐蚀。胶层、钢衬里、玻璃陶瓷砖、耐酸墙砖、发泡硼硅玻璃砖和玻纤强化塑料等可以承受浓度超过50.000毫克/升的氯化物。pH值低的pH值会降低允许的氯化物浓度或加速局部腐蚀。在湿/干过渡区形成的高浓度酸膜会侵蚀胶层和人造树脂涂层。氟化物含量氟酸盐可在湿/干过渡区域的吸收器进口及间接式烟气再加热的受热元件处沉积，从而加速对镍合金的腐蚀并破坏玻纤强化塑料和钢片。但是进入脱硫装置的大部分氟化物可以被钙捕获或生成氟铝混合物。除湿/干过渡区域外，氟化物对其它部位不会产生严重影响。烟气脱硫装置中受腐蚀部位的材料使用AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH区域0描述原烟道地点烟道到吸收器进口之间外界因素温度在120摄氏度至160摄氏度之间的干烟气，可以在空预器失效时上升至320摄氏度。材料建议钢区域1描述进口和冷却区域地点吸收器进口的湿/干过渡区外界因素隔热饱和区温度在50摄氏度到65摄氏度之间。强酸冷凝液/结焦材料建议59号合金，C-276，陶瓷片/砖烟气脱硫装置中受腐蚀部位的材料使用AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH区域2描述氧化槽地点装有反应液的氧化槽。其内部装有搅拌器、气体氧化枪、循环泵滤网。外界因素温度处于气体饱和温度区间PH值在4.5到6之间如果部件或大块结焦掉落，槽底可能受到机械损伤材料建议在钢材表面增加6毫米胶层，可以采用陶瓷片加强机械保护。Zone3描述吸收器喷淋区地点烟气进口和除雾器区域之间外界因素适宜的温度PH值在3.5到5.5之间内壁受到洗涤液冲刷。如喷嘴直接朝向内壁喷淋也有可能造成冲蚀。内装带喷嘴的喷淋枪。可以通过应急喷淋装置防护温度过高的情况。材料建议在钢材表面增加6毫米胶层合金用玻纤强化塑料、聚丙烯、合金用SiC、陶瓷等材料的喷嘴烟气脱硫装置中受腐蚀部位的材料使用AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH区域4描述吸收器顶部和净烟气道地点始于除雾器、止于烟气再加热或烟囱处外界因素湿的饱和废气在容器和烟道壁上冷凝冷凝液的pH值在1.3到2.0之间内装了除雾器和相应清洗装置材料建议吸收器部分：在钢材表面增加6毫米胶层合金烟道部分：玻纤强化塑料、胶层或钢衬里除雾器和相关清洗装置使用聚丙烯材料区域5A描述净烟气道地点在没有烟气再加热的系统内与区域4相同外界因素与区域4相同冷凝液必须通过排水口派出材料建议与区域4相同烟气脱硫装置中受腐蚀部位的材料使用AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH区域5B描述带烟气再加热的净烟道地点5B区域始于烟气再加热装置，一直延伸至烟囱部位外界因素由于温度倾斜、冷凝液蒸发停留时间不足使烟气再加热装置无法取得完全干燥的效果。冷凝液蒸发不充分将导致腐蚀性离子浓度提高。材料建议烟道部分：玻纤强化塑料、钢衬里烟气/烟气再加热装置：加热元件：搪瓷涂层合金密封区域5C描述带直接旁路烟气再加热的净烟道地点从旁路接口到烟囱外界因素极具腐蚀性、浓缩的冷凝液和湿/干过渡材料建议此处即使防腐能力最强的材料也可能失效。使用合金、陶瓷片、硼硅玻璃显示的防护效果最佳。使用玻纤强化塑料的效果不详。烟气脱硫装置中受腐蚀部位的材料使用AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH区域6描述烟囱地点外界因素不带烟气再加热装置的系统中与区域5A相同（湿烟囱）带再加热装置的系统中与区域5B相同。必须考虑由于截面上温度差异显著冷凝液大量产生的因素。材料建议参阅第5部分关于烟囱构造材料及其使用条件的说明。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH胶层和人造树脂涂层在未密封的吸收器中胶层的预期寿命是10至12年，而钢衬里（玻璃鳞片加强的乙烯树脂）的寿命则为大约6年。如容器密封，则二者的使用寿命可各延长约2年。更新成本相当高，可为原来成本的1.5至2倍。原因是去除原有涂层或胶层较为困难。根据过去烟气脱硫装置防腐的经验制定了多部关于进行相应处理和确保质量的规定，例如：关于金属部件构造和金属表面要求的德国工业标准DIN28051和DIN28053(目前已由

EN14879号标准替代)关于金属材料涂层的德国工业标准DIN28054关于金属材料内衬的德国工业标准DIN28055未来的欧洲标准EN14879将替代德国工业标准DIN28051至28055构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbHEN14879

„为防止工业设备受到腐蚀性介质的侵蚀，而使用有机材料进行涂层和衬里。“第一部分：术语、构造及底座的预备第二部分：对金属材料部件进行涂层处理第三部分：对混凝土材料进行涂层处理第四部分：对金属材料部件进行内衬处理第五部分：对混凝土材料进行内衬处理第六部分：用电镀综合覆盖各部分具体规定或即将出台或正在准备之中在欧洲广泛使用的橡胶质量标准是一个包括80-85%溴丁聚合物和15-20%聚丙乙烯（天然橡胶）的混合体构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH胶层和人造树脂涂层的适用范围胶层和人造树脂涂层两种系统都属于半通透性薄膜。由于水分可缓慢的穿透此薄膜、导致涂层/胶层从钢材表面剥离，从而导致这两种系统失效。这种损害在薄膜表面出现液泡时才显现出来，并可造成钢材的腐蚀。如前所讲，这种损害一般在多年之后出现。影响“自然”渗透的因素主要包括：材料对渗透的耐受性，总体而言橡胶材料的性能优于人造树脂材料薄膜厚度内外温差的推动力其中，最后一点值得是所谓“冷壁”效应。可以通过吸收器和净烟道的外保温来降低这一效应的影响。个别情况还可以延长胶层的寿命实现溴丁聚合物AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH胶层人造树脂涂层产品溴丁基橡胶(氯丁基橡胶有问题),现场硬化或作为已硬化处理的材料乙烯酯，聚酯,通过玻璃鳞片或玻璃纤维加强重要的应用领域吸收器室净烟道石膏和石灰石储罐再生式气/气换热器烟气再加热装置中的净烟道石膏和石灰石存储罐少用的应用领域吸收器室，无烟气再加热装置的烟囱（在欧洲）优点安装成本低耐磨损不受氯化物浓度限制安装成本低不受氯化物浓度限制缺点对安装工作流程要求较高检修费事10至14年后须更新在超温条件下易受损坏进行外部焊接工作时易燃对安装工作流程要求较高检修费事6至8年后须更新在超温条件下易受损坏对机械性损坏和变电压敏感进行外部焊接工作时易燃胶层和人造树脂涂层优缺点的总结构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH抗腐蚀的金属合金在烟气脱硫装置腐蚀性较强的部位如进入吸收器的原烟气进口管道使用高质量的合金材料（6-Mo超级奥体式不锈钢，C276,22,59,31等合金）是通行的标准做法。这些材料是吸收器钢结构胶层和人造树脂涂层最主要的替代方案。通常这些材料的使用方式是经过强化处理的6毫米板材或者有2毫米强化合金层的电镀板。事实表明，使用1.0至1.5毫米的薄合金板包层不能满足需要。使用高级合金钢或镍合金的缺点主要是成本高昂。其优点则在于，如果脱硫装置运行中允许的氯化物浓度（30.000毫克/升至最大60.000毫克/升）能保证的话

，则其使用寿命无限度，且无须维护。在加工过程中须对焊接工作质量进行严格监控。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH耐酸水泥喷涂这类产品通常由耐酸的硅酸钾水泥组成，喷涂在钢材表面。总体上，所有此类材料都存在由于表面出现裂缝而失效的问题，因而不宜用在烟气脱硫装置上。为保护吸收器氧化槽和进口烟道建议使用玻璃瓷片和玻璃瓷砖等材料替代。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH加装带废气再加热的烟气脱硫装置中的烟囱耐酸陶质砖此处可参见VGB–M642规则中“工业烟囱”的说明。德国工业标准DIN28060和DIN28062的规定就材料、材料特性和处理方式做出了说明。对砖体质量的选择应根据特别需要加以确定；德国工业标准DIN1057-2（以及德国工业标准DIN13084-5）作了规定。在湿法烟气脱硫装置的烟囱中，其内壁砖体吸水率以重量级算不应超过8%。耐火陶砖及泥岩砖是加装烟气脱硫装置的电厂最常用的废气烟囱建造材料。陶质砖体内管应始终保持在负压状态下运行，以防废气进入支撑管。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH补偿器材料为在最高达200摄氏度条件下持续运行，最常用的补偿器用带1.4539不锈钢衬里的氟化橡胶材料建造在最高达250摄氏度条件下持续运行（故障时温度短时间内可达到300摄氏度）需使用多级补偿器，由内到位依次由：涂聚四氟乙烯的玻璃纤维两面涂聚四氟乙烯的玻丝纤维玻璃纤维两面涂聚四氟乙烯的玻丝纤维涂聚四氟乙烯的玻璃纤维建造构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH关于烟气脱硫装置耐酸陶瓷烟囱的检查说明在对烟气脱硫装置维修或加装烟气脱硫装置前有必要请专业公司对其烟囱内管进行全面检查。为评估其当时的承载力，必要的话须进行取样试验。此外，应考察该装置剩余寿命情况。应首先检查和确定烟囱状况，敏感部位在多大程度上受到了防护腐蚀性烟气和冷凝液的保护。在确认必要的承载力和足够的剩余寿命后，可与评估人员商定应采取的短期和中期措施。加强钢支架是一种可能的解决办法。为确定维修烟囱可行办法，建议请独立的评估人员进行检查。其他事项参阅VGBM642号规定中关于工业烟囱的说明。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH与中期和长期维修相关的材料选择和措施如烟囱结构稳定，预期使用寿命达到10年以上，可采取如下方法对其内管进行处理：• 使用聚四氟乙烯（特氟隆PFA;MFA）加内衬• 使用C-276,22,59,31合金加内衬• 使用发泡硼硅酸盐材料对烟囱进行处理如烟囱结构显示稳定性不足，应对现有内管进行更换，可考虑：• 使用玻纤强化塑料（GFK）作为独立或附属结构• 使用不锈钢管或不锈合金涂层的管材• 带塑料涂层的钢管，例如带乙烯酯树脂的钢涂层• 通过发泡硼硅酸盐材料加聚乙烯-尿烷-层（见5-2）内衬的钢管（厚度40-50mm）构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH有硼硅酸盐防腐涂层的钢材构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH与短期维修相关的材料选择和措施如烟囱内管预期使用寿命不足10年，可采取下列短期强化措施：砖体加强，在硅酸钠基础上注水（预期使用寿命不足5年）使用乙烯酯树脂进行涂层处理（厚度在0.5至1.0之间、无连接）金属涂层，硅酸盐聚合体（厚度在8至12毫米之间）。硅酸盐聚合体流动性差，不能弥合裂缝。采用塑料涂层时需预计到周期性更新措施混凝土喷涂（30mm厚度带不锈钢网防护）。预计每年厚度减少3mm构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH新建和加装不带废气再加热的烟尘脱硫设备中的烟囱（湿烟囱）可参阅2007年版VGB-M643U。根据德国2004年修订后的法律（联邦环境污染防治法第13条例修订版），无需为湿法脱硫装置修建再加热装置。其结果是，烟囱中的气体为带有饱和水蒸气的废气，其温度在45至63摄氏度之间。在此期间已有和现有烟气脱硫设备按此规定进行建设，与此同时应考虑到除雾器后和烟囱里净烟气管道中冷凝液形成增加、化学腐蚀作用增强、大气内压变化、废气内携带细微液滴可能析出等情况，并妥善加以处理。构造材料及其在烟气脱硫装置中的使用条件AIEAssociationofIndependentEngineersGmbH德国2台760兆瓦烟煤机组（于2005年9月投产运行）在过去两年里在烟气脱硫装置使用湿烟囱方面取得了积极的经验。脱硫装置和烟囱相关情况如下：现有的脱硫装置在经过20年运行后进行了部分更新，但其中的石灰石供应和石膏脱水装置得到了保留。除对现有的电除尘装置进行完善和对现有的引风机进行调整之外，对原烟气和净烟气管道以及烟囱也进行了更新。两系统设计数据如下：• 烟气量；105%持续负荷，每套烟气脱硫装置每小时可处理2.555.000Nm3干烟气• 烟温135至55摄氏度• 负荷范围：37.5%-105%更新原烟气管道• 钢管，直径8米• 流速：小于22米/秒