氨法脱硫腐蚀探讨.doc

氨法烟气脱硫腐蚀探讨技术资料编制单位：广州兴鲁涂料工程有限公司地 址：广州市白云区沙太路283号 天健装饰城M栋M337室目 录一、湿法烟气脱硫1二、氨法烟气脱硫简介1三、氨法烟气脱硫的腐蚀机理23.1化学腐蚀23.2电化学腐蚀33.3结晶腐蚀3四、烟气脱硫系统的防腐措施341 采用耐腐蚀材料342 采用非金属材料衬里4五、混元体防腐65.1简介65.2砼基混元体特点75.3钢基混元体特点7广州兴鲁涂料工程有限公司一、湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫就是采用液体吸收剂洗涤烟气，吸收烟气中含有的SO2。目前实际应用中被普遍采用的湿法烟气脱硫有石灰石灰石-石膏法、双碱法、碳酸钠法、氨法等。湿法烟气脱硫具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。二、氨法烟气脱硫简介氨法烟气脱硫利用NH3吸收烟气中的SO2，生产的脱硫产物在进行处理，从而脱除SO2。氨法烟气脱硫工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。其主要化学反应式如下：（1）吸收过程： 脱硫吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心，它以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础： SO2H2OxNH3 = (NH4) xH2XSO3 （1） 得到亚硫酸铵中间产品。其中，x=1.21.4。 直接将亚铵制成产品即为亚硫酸铵法 （2）中间产品处理 中间产品的处理主要分为两大类：直接氧化和酸解。 a） 直接氧化氨-硫铵肥法 在多功能脱硫塔中，鼓入空气将亚硫铵氧化成硫铵，其反应为： (NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2) b） 酸解氨酸法 用硫酸、磷酸、硝酸等酸将脱硫产物亚硫铵酸解，生成相应的铵盐和气体二氧化硫。反应如下： (NH4)XH2-XSO3+x/2H2SO4=x/2(NH4)2SO4+SO2+H2O (3) (NH4)XH2-XSO3+xHNO3=xNH4NO3+SO2+H2O (4) (NH4)XH2-XSO3+x/2H3PO4=x/2(NH4)2HPO4+SO2+H2O (5) （3）副产品制造 中间产品经处理后形成了铵盐及气体二氧化硫。铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥；气体二氧化硫既可制造液体二氧化硫又可送硫酸制酸装置生产硫酸。而生产所得的硫酸又可用于生产磷酸、磷肥等。 三、氨法烟气脱硫的腐蚀机理吸收塔内部的腐蚀主要是由于氨水混合物喷淋液中氯化物的含量过高引起的麻点腐蚀及烟气从刷带来的磨损腐蚀。含SO2的烟气经过脱硫系统的每个环节都会造成对设备的腐蚀，腐蚀的形式多种多样，主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、结晶腐蚀。氨法脱硫固体颗粒少，磨蚀基本不存在。3.1化学腐蚀烟气中的腐蚀介质在一定的温度、湿度下和金属材料发生化学反应，生产可溶解性盐，使设备逐渐被腐蚀。主要化学反应方程式为：水解生产游离的硫酸：4 FeSO4+10H2O+O2=4Fe（OH）3+4H2SO42HCl+Fe=FeCl2+H2如此循环反复，使腐蚀不断进行下去。3.2电化学腐蚀在潮湿的条件下，金属表面直接与烟气介质发生化学反应，导致电化学腐蚀，在焊缝处特别容易发生。主要反应为：FeFe2+ +2eFe2+ + 8FeOOH +2e3Fe3O4 + 4H2O3.3结晶腐蚀在烟气脱硫过程中，由于产生了可溶性的硫酸盐或亚硫酸盐，液相则渗入表面防腐层的毛细孔内，当设备停用时，在自然干燥下生产结晶型盐，产生体积膨胀，使防腐材料自身产生内应力而破坏，特别在干湿交替作用下，腐蚀更加严重。四、烟气脱硫系统的防腐措施长期以来，人们对烟气脱硫系统采取了多种多样的防腐蚀措施，归纳起来大致分为两大类。41 采用耐腐蚀材料国外对烟气脱硫系统的防腐蚀重点，首先是烟道和脱硫塔 ，主要采用以下措施：(1)应用不锈钢根据烟气脱硫腐蚀介质特点，一般选择耐化学腐蚀的不锈钢，如316或317不锈钢，即00Crl7NiI4Mo3和0CrI 8NiI2Mo3I 这是一类超低碳和低碳的奥氏体不锈钢，这类不锈钢既能耐氧化性介质腐蚀，电能抗还原性介质腐蚀：同时由于Mo和Ti的加入，还增加了其抗孔蚀和晶间腐蚀的能力。因此，在不少烟气脱硫系统尤其早期工程的烟道和脱硫塔中都采用了316或317不锈钢。尽管如此，使用效果并不十分理想，有些也发生了点蚀、缝隙腐蚀和冲刷腐蚀等现象。(2)应用碳钢和高合金钢复合钢板高合金钢由于台金含量低于不锈钢而价格便宜，由它与碳钢组成的复合钢板与纯不锈钢相比，既具有优越的机械强度，又有一定的耐腐蚀性能。因此，在早期的烟气脱硫设备上采用此种材料的较多。但是通过多年运行考核发现，其点蚀、缝隙腐蚀和冲刷腐蚀也相当严重。因此在脱硫系统的主要部件上已不再采用。(3)应用镍基合金镍基合金是以镍为主与Co，Mo，Fe，W，Cr等形成的连续固溶体合金，其中以蒙耐尔合金和哈氏合金为代表。它们的耐腐蚀性能和加工性能都相当优越，使用效果也非常理想。但由于价格昂贵，现在一般不再设计采用。(4)应用整体玻璃钢玻璃钢是以合成树脂为粘合剂，以玻璃纤维制品作增强材料而制成的，它质轻、比强度高、成型工艺简单、化学稳定性好。性能优良的玻璃钢使用温度可达IO0C一120，个别可达160 。要使用玻璃钢制作大型的脱硫塔相当困难，主要是模具问题。而采用玻璃钢制作管道，法兰，阀门等却是一种很好的材料。国外有采用整体玻璃钢烟道的。但玻璃钢容易产生加工缺陷，如气泡、裂纹等，加之烟气脱硫条件苛刻，显得安全可靠性不足，因此可以考虑在工业锅炉的烟气脱硫系统中使用，但要注意使用温度。42 采用非金属材料衬里由于整体采用耐腐蚀材料价格昂贵或性能达不到要求，因此，以碳钢作基体，采用相对便宜的非金属耐腐蚀材料作衬里，是烟气脱硫系统防腐蚀的一种重要手段，也是目前的通用方法。(1)橡胶衬里橡胶衬里技术己成为烟气脱硫系统防腐蚀的主要技术之一，其材料已纳入烟气脱硫的防腐蚀设计规范。实践证明，橡胶衬里可以长期有效地适应烟气脱硫的腐蚀环境。橡胶衬里的突出优点首先是与钢铁的结合力强，衬层致密，无针孔和气泡，抗渗性强：再是具有定的弹性，抗机械冲击和热冲击性能好，在烟气脱硫中抗磨性也较好。目前使用的材料多为合成橡胶，这类材料在耐温、耐磨、耐油、抗渗、耐蚀等方面，均优于天然橡胶。不是所有的合成橡胶都适用于烟气脱硫。从一些发达国家的应用实例看，曾经普遍应用的以氯丁橡胶为基础的衬里，虽有优良的耐蚀性能，但经长期使用发现，其抗渗性不足。为克服这一缺陷，选用了丁基橡胶类如氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶。这类衬里材料在欧美一些发达国家的无烟煤电厂和褐煤电厂的烟气脱硫中得到了广泛的应用，取得了很好的业绩。(2)玻璃钢衬里玻璃钢衬里主要也是起屏蔽作用，将基体金属与腐蚀介质隔开。目前使用的玻璃钢因树腊不同而异，它的使用温度以及耐蚀、抗渗性能各有差异。在烟气脱硫中多用在吸收塔类、液体输送管道等温度相对较低的部位作衬里材料。由于玻璃钢加工中易出现针孔、起泡和微裂纹，所以对要求安全可靠、使用寿命长的电厂烟气脱硫系统，只能部分采用。(3)玻璃鳞片树脂衬里此项技术是70年代末8O年代初在树腊涂层基础上发展起来的。纯粹的树脂涂层虽抗蚀、耐温(如乙烯酯树脂干燥时可耐180)，但抗渗性能差，而在此基础上开发出的玻璃鳞片树lfl,lJ具有优良的性能。这种涂层首先在El本、美国得到了大面积应用，我国在8O年代末期也开发成功并应用于烟气脱硫系统的许多部位。所谓玻璃鳞片树脂，是将一定片径(04 mm24 ram)和一定厚度(6 grn40 m)的玻璃鳞片与树脂混合制成的胶泥或涂料，将其用涂抹或喷涂的方法涂敷于金属表面即成为防腐涂层。这种衬里技术已成为烟气脱硫防腐的首选技术，在发达国家，其材料及施工技术己完全标准化。经考核，其使用性能良好，有的己安全使用100 000 h以上。我国现行引进的烟气脱硫装置中均采用此技术。之所以如此，是因为此种衬里具有优良的抗渗透性，结合良好的机械强度，高的耐蚀性能，同时耐高温性能也很好，特别是酚醛类乙烯酯树脂玻璃鳞片涂层，在180，短时间220仍具有良好的性能。五、混元体防腐5.1简介广州兴鲁涂料工程有限公司的主创人员在公司成立前，从事防火、防腐涂料施工十余年，累积了丰富的行业经验。在防腐施工过程中，曾出现过很多的质量遗留问题、难题。以前国内外防腐都是在被防腐基面再造一个防腐层，由于受施工、材料的限制，防腐层与基面没有亲密结合，不能形成一体，会出现起鼓、裂纹、脱落，造成防腐层防腐功能消失，而原基体没有防腐效果，造成腐蚀事故频发。广州兴鲁涂料工程有限公司自成立以来，在与国内外知名防腐材料厂家合作、代理过程中，一直致力于从施工工艺上解决此难题，但单纯从施工工艺上无法将此难题解决。带着实际事故课题走访了国内各大知名院校、化工研究院，联合广州化工研究设计院及建材、电力、航空、石油、化工、冶金建设等多个领域的科研院校的专家教授及专业施工单位共同针对此课题，与专家深入分析、研究，研发了新产品、新技术，并聘请原国营大型化工企业高级工程师做技术总监，组建了研发中心及生产基地，隆重推出汉盾-“混元体”防腐。 “混元体”防腐从实践中孕育而来，是对国内外防腐理念的一次重大革命5.2砼基混元体特点汉盾砼基混元体具有如下特点： 对原有内衬层进行加固、修复，并做防水、防腐处理，以原有内衬层为依托，两者紧密亲合混元一体； 该防腐混元体较厚，在母体内生成的混元体一般为3-5公分，但在基面增加的厚度却非常薄，一般0.5毫米，不减少烟囱内径排烟量，不会给烟囱内壁荷载造成额外负荷，釉面的光滑更有利于烟囱负压运行； 具有良好的耐水性、耐酸碱性和耐热性250，及抗冷热冲击作用； 可在基层带潮、带水情况下或是低温条件下施工，亲水性好； 混元体中其纳米级高分子含量高，柔韧性好，不会因烟囱运行时的振动而造成的开裂； 特别适合对烟气外窜、渗漏严重的旧烟囱改造，具有非常显著的效果； 施工周期短，一般少于25天 典型的案例为广东大唐潮州三百门电厂2600MW机组、不上GGH的湿烟囱的防腐改造。该防腐体系自投入使用以来，未出现质量上的问题，运行状态良好。5.3钢基混元体特点汉盾钢基混元体主要应用在钢结构内壁防腐工程中，具有如下特点： 由于含有纳米级高分子涂料，可以充分渗入焊缝及钢板基面的针孔、点坑,可以还原锈粉及 吸收灰尘，从而达到涂层与基面的高附着力。 解决了钢结构内壁基面处理带来的二次污染问题。对基面处理喷砂等级达到2.5级、人工打磨达到St3.0级后的二次返锈 和少量灰尘附着在钢基体形成隔膜的情况下，可以不进行二次基面处理，直接涂刷还原剂，省时省力且不影响体系的性能。 整个体系具有极好的柔韧性、耐酸耐碱性、耐温性、耐急冷急热性、耐冲刷性、耐老化性等，各项防腐指标均满足工况的要求。 对体系进行釉面处理，不但能增加体系