脫硫裝置的腐蝕與防護

火電廠濕法煙氣脫硫環保技術因其脫硫率高、煤質適用面寬、工藝技術成熟、穩定運轉周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點，被廣泛地應用于各大、中型火電廠，成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導工藝技術。但該工藝同時具有介質腐蝕性強、處理煙氣溫度高、SO₂吸收液固體含量大、磨損性強、設備防腐蝕區域大、施工技術質量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此，該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運行的重點問題之一。本文力求通過對火電廠濕法脫硫裝置腐蝕介質及環境的分析，明確濕法煙氣脫硫裝置腐蝕介質及環境的特點，結合我國現有防腐蝕技術水平，總結國內外濕法脫硫裝置防腐蝕實踐經驗，提出實用、經濟、安全的防腐蝕對策。

1、 濕法煙氣脫硫裝置的腐蝕機理

    煙氣脫硫裝置中的腐蝕源主體為煙氣中所含的SO₂。當含硫煙氣處于脫硫工況時，在強制氧化環境作用下，煙氣中的SO₂首先與水生成H₂SO₃及H₂SO₄，再與堿性吸收劑反應生成硫酸鹽沉淀分離。而此階段，工藝環境溫度正好處于稀硫酸活化腐蝕溫度狀態，其腐蝕速度快，滲透能力強，故其中間產物H₂SO₃及H₂SO₄是導致設備腐蝕的主體。此外，煙氣中所含NO_X、吸收劑漿液中的水及水中所含的氯離子（海水法氯離子腐蝕影響更大）對金屬基體也具有腐蝕能力。

    稀硫酸屬非氧化性酸，此類酸對金屬材料的腐蝕行為宏觀表現為金屬對氫的置換反應。從腐蝕學理論上可解釋為氫去極化腐蝕過程（亦稱析氫腐蝕）。就常用材料碳鋼及不銹鋼而言，兩種材料在稀硫酸環境中均處于活化腐蝕狀態，但腐蝕機理又略有不同。碳鋼在稀硫酸或其它非氧化性酸溶液中的腐蝕屬于陽極極化及陰極極化混合控制過程。這是因為鐵的溶解反應活化極化較大，同時氫在鐵表面析出反應的過電位也較大，故兩者同時對腐蝕過程起促進作用, 導致腐蝕速度加快。而不銹鋼在稀硫酸中的腐蝕屬于陽極極化控制過程，這是因為不銹鋼在稀硫酸介質中仍能產生一定程度的鈍化，金屬離子必須穿透氧化膜才能進入溶液，因此陽極極化作用大于陰極極化。但在煙氣脫硫中，仍有幾種變化影響：一是在濕法煙氣脫硫中，為保證生成物結晶效果，必須強制氧化。當介質中有富氧存在時，不銹鋼表面上的鈍化膜缺陷易被修復，因而腐蝕速率降低。但因同時具有固體顆粒磨損作用及介質Clˉ存在，其鈍化膜易被Clˉ或固體顆粒磨損作用破壞，從而使腐蝕速率大大增加。Clˉ的破壞原因可能是由于Clˉ具有的易氧化性質導致的。Clˉ容易在氧化膜表面吸附，形成含氯離子的表面化合物，由于這種化合物晶格缺陷較多，且具有較大的溶解度，故會導致氧化膜的局部破裂。此外，吸附在電極表面的離子具有排斥電子能力，也促使金屬的離子化，但陽極極化仍是主要的。故通常的碳鋼或不銹鋼在此環境中均不適用。國外經多年對金屬材料的篩選試驗，最后將適用金屬材料定位在鎳基合金上，并建設了若干中、小裝置。但由于鎳基合金價格昂貴，大型煙氣脫硫設備制做成本太高，其用材開發逐漸轉到碳鋼—有機非金屬襯里復合材料技術路線上來，并獲得了實用性成果。因此，討論有機非金屬襯里在煙氣脫硫裝置的腐蝕與防護問題非常必要。鑒于化學腐蝕在腐蝕設計選材正確的前提下，是較緩慢的過程，而物理腐蝕破壞則是常見的襯里失效破壞，故本文主要討論有機非金屬襯里的物理腐蝕破壞。兼顧動設備耐蝕材料選擇。

2、 國外公司濕法煙氣脫硫裝置防腐蝕技術及材料選擇（見表1）

表1 國外公司濕法煙氣脫硫裝置防腐蝕技術應用狀況

動態設備有泵、攪拌器、風機等。吸收塔再循環泵、吸收塔排出泵、濾液泵、拋漿泵等泵殼及葉輪等，考慮到介質的腐蝕和固體物料的磨損，國外公司大多采用鑄鐵+橡膠襯里結構的離心泵，而石灰石漿泵、水系統用泵因腐蝕問題較輕，一般采用鑄鐵離心泵。襯膠泵在使用中也出現橡膠襯里失效現象，主要原因是：襯里質量差；漿液中的異物引起的力學損傷；由于空載引起的氣蝕；帶有大顆粒的漿液造成的異常磨損；泵的過載等。攪拌器大部分采用碳鋼+橡膠襯里結構。氧化風機只鼓入空氣，因無腐蝕介質，碳鋼制造即可。增壓風機、節流板在再熱器之后凈煙道區，雖然煙氣有一定的腐蝕性，但由于其結構大，防腐措施難以實施，故用碳鋼或COR—TEN鋼制造，亦有采用涂料防腐技術的實例。