烟气脱硫系统的防腐蚀问题.pdf

第 27卷第4期 2000年 】0月 大 学 。．洲 文章编号：1007—269 l(2000)O4—0070-05 烟气脱硫系统的防腐蚀问题 L} 。，一’ (1．华北电力大学环境工程系，河北 保定 071003；2．冶金部地球物理勘查院，河北 ]j’0() 保定 071O51) 摘要：烟气脱硫系统的设备腐蚀严重．文中指出了主要脱硫工艺中装置的腐蚀部位．从理论上分析了产生 腐蚀的原因 介绍了国内外烟气脱硫系统所采用的各类防腐蚀技术．提出TIll气脱硫系统可供选择的防腐 技术和材料。 关 键 词：烟气脱硫：金属腐蚀；耐腐蚀材料：防腐蚀衬里 中图分类号：X 51：TM 621 8 文献标识码：A 引 言 迄今为止，烟气脱硫是大型燃煤装置，尤其是火电厂二氧化硫控制的主要手段。国家电力公司己把 SO 控制放在火电厂环境保护的重中之重位置 。 烟气脱硫系统装置的工作环境是非常恶劣的。由于烟气中大量S02及其它腐蚀介质的存在，加之工 作条件的苛刻．装置的构成材料时时承受着多种化学介质的侵蚀。从干燥、高温的烟道气中产生的高浓 度冷凝硫酸，温度在 450C的磨损性悬浮颗粒，以及吸收液中的 cr1 s 等，均会对系统产生严重的腐 蚀威胁，造成腐蚀区域大、速度快。脱硫系统设备庞大，维修困难，要求运转周期长．这一切都把烟气 脱硫系统的防腐蚀问题提到了～个非常重要的地位。为了保证烟气脱硫装置的正常运行，其系统的防腐 蚀是一个必须高度重视的问题。 1 各类烟气脱硫工艺中的设备腐蚀 火电厂烟气脱硫技术大体可分为5类：以湿式石灰石石膏法为代表的湿法工艺；以旋转喷雾干燥法 为代表的半干法：海水脱硫工艺：电子束法脱硫工艺；各种干法工艺 除干法工艺外，其余工艺无一例 外地都存在着严重的设备腐蚀问题 典型的湿法脱硫工艺是：含sOz烟气经除尘后进入换热器降温，再进入吸收塔与石灰石浆液接触脱 硫 然后升温排放。在该工艺中，从换熟器，吸收塔 (包括强制氧化系统)一直到烟囱入口．都存在着 设备腐蚀问题。 旋转喷雾干燥法工艺是：在反应塔中，sO：热烟气与被雾化成极细雾滴的石灰乳接触．净化后的烟 气携带已干燥的脱硫产物颗粒．经除尘后排放。该工艺的腐蚀区域主要是喷雾轮和喷雾干燥塔。 海水脱硫工艺是通过吸收塔将除尘、降温后的sO 烟气用海水洗涤．以完成脱硫后再升温排放。吸 收稿日期 2000·05-08 作者简介：李守信 (1942一)．男．华北电力大学环境工程系副教授 维普资讯 第 4期 李守信等：烟气脱硫系统的防腐蚀问题 收过 SO：的海水排入一个大的曝气池，再补入近 20倍的海水并曝气，恢复达标后排回大海。该工艺的 腐蚀范围很大，从换热器，吸收塔，到曝气池系统，都会出现严重的海水腐蚀。这是海水脱硫工艺的最 大缺点。 电子束法脱硫是采用高能电子束照射除尘增湿降温后的含水烟气，使其中的0：、H：0等转化成活性 很高的自由基去氧化 sO 和NO ，再与水反应生成硫酸和硝酸，然后与氨反应生成硫铵和硝铵，最后经 除尘器除下。该工艺的腐蚀范围从冷却塔、反应器直至氨反应完为止，其腐蚀范围也相当广泛。 2 腐蚀原因分析 烟气脱硫系统的设备腐蚀原因非常复杂，就其主要原因作一简要分析。 2．I 二氧化硫的腐蚀 燃烧过程中生成的 SO 在脱硫系统中有着不同的腐蚀行为。在进入吸收塔之前，烟气中的SO 对金 属的腐蚀类似于大气中 SO 的腐蚀，但比大气中要严重得多，因为其含量一般在 1 500 mdm ～4 000 iT] m]。由于 so：在水膜中的溶解度比氧大 2 000倍左右，因此使金属表面吸附的水膜 pH值很低，有时可 达3～3．5。加之s 本身又是强极化剂，在阴极上可以进行还原反应： 2H 2SO3+2H +4 e=S 2Oj一+3H2O =+O．40 V 2H2SO3+H +2e=HS 2O；+2H 2O ED_+0．08 V 这些反应的标准电极电位比大多数工业用金属的稳定电位 (如铁的F 一0．44 V)要高得多，从而使 金属构成腐蚀电池的阳极而加快腐蚀。 更为严重的是，钢铁在含有 SO 的湿空气中的腐蚀，可能是 “酸的再循环”。在这种环境中，SO 首 先被吸附在金属表面上，在有氧存在的情况下发生下述反应： F e+SO + o =FeSO FeSO 水解生成游离的硫酸： 4FeSO +6H2O+O2：4FeOOH+4H SO 如此循环往复，使腐蚀不断进行下去。在这里，s 等于起到一种催化剂的作用，一个SO：分子可 能生成上百个分子的铁锈 。 另外，由于烟气中含有水分和剩余氧，往往会产生 SO,的露点腐蚀。研究表明，当烟气中的SO 含 量仅有0．008 5％时，其露点可升至 171℃，这样就很容易在金属表面结成硫酸酸露，从而造成更快的腐