湿法烟气脱硫中循环浆液泵叶轮腐蚀损坏原因分析及对策论文_余彦肖

(国家电投内蒙古公司内蒙古大板发电有限责任公司 内蒙古赤峰市 024250)

摘要:能源供应一直是现代国家发展的生命线。在人们享受现代化的好处的同时,大量的能源消耗也带来了巨大的污染物排放。硫化物作为主要污染物之一,给人类、土壤和水带来了巨大的危害。脱硫系统的应用可减少硫化物气体的排放,具有明显的社会效率与环境效益.

关键词:湿法烟气脱硫;腐蚀损坏原因;对策

前言

世界各国在工业化发展的过程中,也曾经面临比较严重的大气污染问题,伦敦雾都名称的由来也与此有关,各国特别是西方发达国家很早就开始研究脱硫技术。脱硫技术按照是否加水和相关产物的干湿状态,烟气脱硫主要分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫三种工艺。湿法脱硫工艺操作简单、效率高,是比较成熟的技术

1湿法脱硫系统设备主要腐蚀

湿法脱硫,特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低于露点,所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。由于是气液反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫添加剂利用率高,如用石灰做脱硫剂时,当Ca/S=1时,即可达到90%的脱硫率,适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是,湿法烟气脱硫存在废水处理问题,初投资大,运行费用也较高。

1.1塔器及接管腐蚀

部分企业脱硫系统塔体使用的碳钢+不锈钢(304L或316L)复合板发生腐蚀穿孔,如石家庄某企业3号、济南某企业2号、长岭某企业2号、上海某企业2号和3号及南京某企业2号等催化裂化烟气湿法脱硫装置塔器内壁均出现了腐蚀减薄和泄漏问题;南京某企业3号催化裂化烟气湿法脱硫装置冷却吸收塔烟气分析仪接管焊缝出现腐蚀泄漏,天津某企业催化裂化烟气湿法脱硫装置综合塔上部锥段出现腐蚀泄漏。

1.2EDV洗涤技术烟囱腐蚀

烟囱设计材质也采用碳钢复合不锈钢(304L或316L)。济南某企业、南京某企业和北海某企业脱硫装置烟囱内壁均发生局部腐蚀。

1.3塔器内构件腐蚀及磨损

上海某企业1号、2号,南京某企业2号,南京某企业3号等催化裂化烟气湿法脱硫装置塔内喷嘴、水珠分离器等内构件发生腐蚀磨损。

1.4循环泵叶轮等部件结垢及腐蚀

循环泵叶轮等部件结垢、腐蚀情况见图1。

(a)泵内部结构(B)叶轮腐蚀

2设备腐蚀原因分析

2.1氯离子点蚀和应力腐蚀开裂

烟气脱硫系统循环吸收液中含有氯离子,其主要来源于催化裂化原料以及各类助剂(如絮凝剂聚合氯化铝)。氯离子半径小、穿透和吸附能力强,能穿透氧化膜内极小的孔隙到达金属表面,并与金属相互作用形成氯化物,使氧化膜的结构发生变化,导致金属产生点蚀或坑蚀,而氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,从而导致了腐蚀加剧。氯离子还会使脱硫系统中奥氏体不锈钢设备发生应力腐蚀开裂。主要原因是设备存在焊接残余拉应力和钝化膜带来的附加应力,氯离子使局部保护膜破裂,破裂处的基体金属形成微电池阳极,产生阳极溶解,在拉应力作用下保护膜反复形成和反复破裂,就会使局部金属腐蚀加剧,最后形成孔洞。孔洞的存在造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜破裂,最终导致金属应力腐蚀开裂。脱硫系统运行中循环吸收液一部分需外排,以控制其中催化剂悬浮颗粒、硫酸盐和亚硫酸盐的含量,同时还要不断补充新鲜水,弥补外排和冷却吸收过程中水的蒸发损失。若外排量控制不当,会使循环吸收液中的氯离子浓度不断升高,加剧设备腐蚀。

2.2不锈钢材料及焊接质量不合格

催化烟气脱硫系统设备及内构件材质一般选择304和316等300系列不锈钢,既能耐氧化介质腐蚀,也抗还原介质腐蚀,同时316材料还含有Mo和Ti,具有良好的抗点蚀和晶间腐蚀能力。但在实际使用中,少数企业不锈钢材质的设备出现了严重腐蚀,主要原因有两个:一是不锈钢原材料制造质量存在问题,耐蚀元素含量不达标,如石家庄某企业2.0Mt/a催化裂化烟气脱硫塔Q345R+316L复合板器壁出现了腐蚀泄漏。对腐蚀部位壁板进行取样检测,发现钢板局部有堆焊修补。修补处过渡层Cr,Ni及Mo含量和表面堆焊层Ni含量都远低于相关标准的要求。二是在设备现场安装过程中,焊接质量差,焊缝存在较多缺陷,如南京某企业3.5Mt/a催化裂化烟气脱硫塔烟气采样仪因不锈钢复合板焊接质量差,不锈钢焊缝存在空隙等缺陷,运行中酸性凝液渗透至碳钢基层,导致发生了腐蚀泄漏。

2.3酸性物质的产生

烟气中的SO2、NO2、HCI、HF等酸性气体在与液体接触时生成相应的酸液,硫酸亚硫酸,硝酸,亚硝酸等,循环浆液形成的酸性环境SO32- NO32- SO42-对金属有很强的腐蚀性,对叶轮防腐材料表面有很强的扩散渗透破坏作用。酸性环境的产生是叶轮腐蚀的重要条件和主要原因,他给多种腐蚀方式提供了瘟床。

2.4腐蚀的表现方式

以上分析的腐蚀原因不是单独存在的,而是相互作用共同构成对叶轮腐蚀损坏的条件,在循环泵工作的多种腐蚀的条件状况下形成了叶轮的一下腐蚀方式,这些腐蚀方式是造成叶轮损坏的直接原因。

3防腐蚀对策

目前,作为环保设施的脱硫系统是热源厂、热电厂生产运行装置的重要组成部分,影响区域的整体环境,在国家不断加强环保治理力度的大背景下,二氧化硫排放采用联网监控,在不达标排放严格惩罚的治理政策下,保证脱硫系统稳定运行的压力之大不言而喻。对于防范脱硫系统腐蚀可以采取以下措施:

3.1采用低硫煤

腐蚀压力的大小与腐蚀物质的浓度有很大关系,国家对工业用煤出台有具体的规范,有其严格的标准,在进行技术经济性评价的情况下,在经济承受能力允许的,尽量采用低硫煤控制腐蚀性物质产生的总量。

3.2做好生产装置的优化运行

做好装置优化运行,使燃料充分燃烧,控制好排烟温度,降低腐蚀气体温度和活性,既有经济效益也有环境效益。

3.3做好设备检修消缺管理

做好运行监控、设备点巡检,发现缺陷及时处理,可以有效控制工艺运行的环境,防止因意外故障、事故带来的损失。

3.4选用防腐蚀设备、管线和材料

在各个工艺环节选用不锈钢、带防腐蚀垫层的管线,应用新材料、新技术,可以增强系统抗腐蚀能力,降低日常的检修、消缺工作量,保障设备长周期稳定运行。

结束语

脱硫系统在电力、供热、冶炼等工业领域应用越来越广泛,脱硫技术的应用为减少酸雨、保护环境、打造居民健康生活起到了重要作用。脱硫设备的运行环境也比较恶劣,脱硫系统构成和化学反应过程比较复杂。通过本文的分析,希望有关从业的技术人员能将系统性思维应用到企业的生产技术管理过程中去,科学的分析问题、解决问题,从而保证脱硫系统安全、稳定的长周期运行,从而为企业和社会创造经济效益和环境效益。

参考文献:

[1]智研咨询集团.2015-2020年中国洁净煤市场行情动态及行业前景预测报告[D].中国产业信息网,2015.

[2]薛建明,等.湿法烟气脱硫设计及设备选型手册[M].中国电力出版社,2017.

[3]陈忠基,曹丰.催化裂化装置烟气洗涤塔腐蚀原因分析[J].石油化工腐蚀与防护,2014,31(6):27..

论文作者:余彦肖

论文发表刊物:《河南电力》2018年8期

论文发表时间:2018/10/18

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湿法烟气脱硫中循环浆液泵叶轮腐蚀损坏原因分析及对策论文_余彦肖
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