大唐华银耒阳分公司 湖南耒阳 421800
摘要：针对烟气脱硫装置（FGD）运行中浆液循环管道磨损及腐蚀失效的特征、过程、形式进行研究，并对磨损腐蚀机理作初步分析，查明管道破损失效的直接原因，提出预防失效的措施和对策。
关键词：脱硫管道；衬胶失效；陶瓷聚合物
前言
燃煤发电厂烟气脱硫石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术（FGD），是目前世界上各燃煤发电厂应用最广的脱硫技术，但使用此种工艺方法会造成脱硫装置防腐蚀区域大、腐蚀环境苛刻、防腐施工技术要求高、防腐失效维修难度大等特点。故直到现在，对于FGD湿法脱硫工艺主要设备的防腐仍然没有形成统一的模式，目前烟气脱硫设备防腐主要采用镍基耐蚀合金、橡胶衬里、鳞片树脂、玻璃钢、耐蚀塑料、耐蚀硅酸盐材料如化工陶瓷等防腐材料，这些材料的性能各异，具体的应用范围也不尽相同。
1 问题的提出
公司2×300MW机组的脱硫系统于2008年12月投运。作为2台塔的6台浆液循环泵进出管道采用DN800的碳钢管道内衬一层4mm的橡胶。在脱硫设备投运不到1年，4台浆液循环泵入口大小头先后普遍出现腐蚀穿孔。最先采用两层不锈钢防磨片焊补，效果很不理想，焊缝处又成了穿孔泄漏的薄弱点，有时候发生在夜晚，有时又发生在高负荷时间段，不能停泵进行消缺，总之弄得检修人员及点检员疲惫不堪。在随后的2年里，浆液循环泵的进出口衬胶直管段也出现衬胶脱落，个别管道出现穿孔泄漏。
2 衬胶失效的危害及原因分析
脱硫浆液管道输送的物料是气、固、液三相流体，在运行中伴有腐蚀与磨损，尽管衬胶管道具有优良的耐蚀性能，但其抗渗透性不足及抗膨胀性差，容易老化。投产运行近5年的浆液循环泵出口直管道内衬胶明显看到普遍鼓起小泡的情况。
鼓泡处与基层存在空洞，浆液流动时会发生受挤压及鼓起反复频繁运动，鼓泡处首先出现破损。脱硫浆液具有腐蚀性，对基体碳钢的腐蚀加速橡胶与碳钢的脱层，且破损的橡胶在流动的浆液冲击下也加速了橡胶与基体碳钢的剥离，如此持续的结果，衬胶脱落，浆液腐蚀管壁穿孔泄漏。
浆液循环泵入口大小头远端与为内径800mm直管相连，近端与内径500mm的泵入口相连，由于吸收塔浆液内部运行状况极易导致浆液内部存在大量的气泡，首先浆液中的水分连续的与130℃的烟气混合被加热产生大量的蒸汽，水蒸汽分子大量存在吸收塔浆液池内部；其次强制氧化，风机作用将大量的空气从外界吸入强制加入到吸收塔浆液池内，而且通过搅拌器叶片将大气泡搅成细小气泡快速向管道内壁破裂，形成强力的微喷气。对管道内衬和管壁造成冲击和切削，从而形成局部磨损和腐蚀。大小头部位发生气蚀现象，造成橡胶与基体碳钢管的脱层，加之此处变径，流速加大，磨损较严重，故而大小头成为整个管道区域首先穿孔泄漏的频发地。
泄漏出来的浆液不仅仅是影响生产现场的文明生产状况，更重要的是浆液会损坏周围设备的正常运行，如引起电气设备的短路，转机设备的卡涩等危害，成为生产的安全隐患。同时脱落的衬胶大小不一，在浆液喷淋管较小处或浆液喷嘴的入口处发生堵塞现象，使得浆液喷嘴失去喷淋效果，直接影响吸收塔的脱硫效率。
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3 实施对策及预防措施
事实证明碳钢+衬胶材料已经不适用于脱硫浆液循环泵的管道，我们必须寻找另一种耐腐蚀耐磨损的材料进行替代。从2010-2013年间我们先后采用2种不同防腐衬里材料进行替代试验。
第一种材料为陶瓷衬里+碳钢，Al2O3陶瓷除氢氟酸外，几乎能耐所有浓度的的无机酸和盐类以及有机介质的腐蚀，但对磷酸的耐蚀性差，不耐碱，特别是浓碱；机械强度较差，是典型的脆性材料，热稳定性低。
针对Al2O3陶瓷的特点选用它用于酸性浆液系统中，使用环境温度小于200℃，压力低于1.0 MPa。为解决其机械强度问题，选用小规格17.5×17.5mm的陶瓷片。粘接剂为改性环氧树脂，具有强粘附力、在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%），同时具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。通过两种材料的互补结合，能较好的适应脱硫浆液循环泵入口大小头特殊位置的防腐、耐磨及耐气蚀状况。
第二种材料为聚烯烃（PO）衬里+碳钢，属新型防腐材料，采用热融旋转新工艺在钢制的设备或管道内形成龟甲骨架，经科学的配方，使聚烯烃（PO）材料与金属交融、牢固地结合一起。它不仅具有金属的强度和刚度，而且具有能抵抗各种酸碱盐和有机溶济的腐蚀，而且无毒、无味。衬层光滑均匀，整体性强，而且致密性高，不脱落，无内应力。在#3塔#3浆液循环泵入口大小头经过22个月的使用，发现其小头位置出现防腐层气蚀，碳钢基层已露出。
经过试验对比，最后选择了内衬95陶瓷防磨防腐和内衬复合聚合物封面技术为浆液循环泵管道进行改造。其主要技术性能指标如下：
1）使用工况温度：湿态5～80℃；
2）工作压力：1～16MPa；
3）内衬密度：3.65～6.27g/cm3；
4）内衬与钢管结合强度：≥10 MPa；
5）内衬摩擦系数：0.04；
6）复合层热膨胀系数8.7×10-6℃；
4 使用效果
改造后经过长时间运行检验，证实大口径脱硫管道采用陶瓷复合聚合物衬里+耐磨抗腐蚀管道技术远优于聚烯烃（PO）衬里+碳钢，其有如下几个优点：
①大大延长了管道的使用寿命，至今已经运行5年半的时间，减少了检修工作量；
②通过定期检修，消除管道不定时泄漏的隐患，改善文明生产现场环境；
③由于使用小方块陶瓷块，不会因脱落而堵塞浆液管道或喷嘴，消除了衬胶脱落而影响脱硫效率的隐患。
④提供了一种方便的维修方式。衬胶及聚烯烃（PO）修补需要专业人员、材料及设备才可进行。而衬贴陶瓷片则相对简单，紧急情况可以自己动手处理。
5 结论
①陶瓷—复合聚合物内衬管道的工况运行结果表明：该技术具有施工方便，工艺简单，减少了检修工作量，并节省大量耐磨耐腐蚀金属材料，达到了节能增效的目的。
②该技术还可应用于火电厂气力除灰管道及煤浆远距离输送管道，具有广泛的应用前景。
参考文献：
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[2]中国金属学会特殊钢分会耐磨材料学术委员会组编，耐磨材料手册第2版，机械工业出版社，2012，北京
[3]朱正芳、余金满，耐磨防腐蚀复合管道在火电厂的应用现状与发展趋势，第十三届全国耐磨材料大会论文集，2012.11，西安
[4]蔡文河、严苏星，电站重要金属部件失效及监督，中国电力出版社，2009，北京
论文作者:贺善君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：浆液论文; 管道论文; 内衬论文; 衬里论文; 陶瓷论文; 材料论文; 碳钢论文; 《基层建设》2018年第2期论文;