煙氣脫硫設備防腐-當前技術現(xiàn)狀

1、中國電力企業(yè)聯(lián)合會研討會AIEAssociation of Independent EngineersGmbH煙氣脫硫裝置的防腐- 技術(jsh)發(fā)展現(xiàn)狀 -2007年年會脫硫脫硝技術協(xié)作網(wǎng)2007年10月22日中國 武漢共二十八頁選擇(xunz)合適的防腐蝕措施AIEAssociation of Independent EngineersGmbH在煙氣脫硫裝置(REA)中選擇(xunz)合適的防腐措施 下面的表格列舉了煙氣脫硫裝置（REA）由于受到腐蝕造成材料失效的可能原因。具體原因可能千差萬別，但基本上可以概括為三類： 由于材料選擇不當造成的失效。 質量監(jiān)控不力。 由于疏忽造成運行條件發(fā)生

2、改變造成的損傷。共二十八頁造成材料(cilio)失效的原因列表AIEAssociation of Independent EngineersGmbH錯誤類型描述/實例材料選擇不當材料選擇領域當中的錯誤往往是由于制作技術標書時悖逆最新技術的常規(guī)選擇，所選材料的問題當時就已知。造成材料選擇不當?shù)母驹蛟谟诔杀究紤]和材料是否具備。例如：在鋼表面上膠層和鋼襯里之間進行了錯誤的選擇。質量控制產(chǎn)品控制: 由于錯誤的材料技術標書和/或加工進貨檢驗時出現(xiàn)問題設計控制: 在檢驗設計是否符合計劃采取的腐蝕防護措施要求時出現(xiàn)錯誤，以及事后對原有設計進行不恰當?shù)男薷?。安裝控制: 安裝錯誤以及/或者在安裝防腐蝕系統(tǒng)前

3、進行的準備工作中出現(xiàn)錯誤。運行監(jiān)控:監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，導致設備在超過承受范圍的不允許的運行工況下工作。例如：溫度過高、氯化物濃度過高等運行變化由于改變煙氣脫硫裝置運行或其過程化學造成的錯誤。例如：為降低廢水量近零而將吸收液中氯化物含量提高（比如在后來環(huán)保要求改變時），由此會造成材料運行氯化物超過其可承受的范圍，經(jīng)常發(fā)生在機械材質上。在加入過多硫代硫酸鹽以避免氧化和結焦時也會出現(xiàn)錯誤。該表格表明，大部分煙氣脫硫裝置的材料問題可以通過(tnggu)良好的設計，審慎的材料選擇和精確的運行控制得到避免。共二十八頁防腐的工程(gngchng)流程AIEAssociation of Independent

4、 EngineersGmbH 防腐的工程流程可分為下列步驟：步驟1: 確定系統(tǒng)的運行條件步驟2: 為煙氣脫硫系統(tǒng)的所有部分制定可能采用材料的優(yōu)先順序清單。在此過程(guchng)中應考慮到正常運行工況、起停機和特殊情況如可能發(fā)生的吸收泵失效（“極端情況”）。步驟3: 確定各項設計和運行因素對各種材料可能造成的影響，包括確定必要安裝的額外設備例如應急噴嘴。步驟4: 進行成本分析，分析過程中應考慮對相關材料采取保護措施而產(chǎn)生的額外費用。步驟5: 研究系統(tǒng)運行條件變化是否能降低成本費用。如果可以，對運行條件進行調(diào)整，并重復步驟2。步驟6: 制定材料的技術標書。共二十八頁流程設計(shj)與材料選擇之

5、間的相互關系AIEAssociation of Independent EngineersGmbH煙氣(yn q)脫硫裝置受腐蝕區(qū)域共二十八頁影響煙氣脫硫裝置(zhungzh)抗腐蝕性的因素AIEAssociation of Independent EngineersGmbH影響因素效果物理影響溫度膠層、人造材料涂層、玻纖強化塑料、工程塑料等材料都有明確的工作溫度范圍。煙氣脫硫裝置內(nèi)的抗腐蝕鋼材和合金無工作溫度規(guī)定。但整體上，溫度升高將會提高受腐蝕的危險。濕/干過渡區(qū)域濕/干過渡區(qū)域由于腐蝕性鹽濃度較高和生成高濃度酸液，因此特別易腐。懸浮固體物如能通過采取適當措施（如降低管道流速）、有效控制磨

6、損危險，則吸收劑懸浮固體物含量對脫硫裝置材料選擇的影響較小。化學影響氯化物含量對脫硫系統(tǒng)中使用的耐腐鋼和鎳合金而言，一般情況下氯化物含量允許到30.000毫克/升，超出的話會出現(xiàn)局部腐蝕。膠層、鋼襯里、玻璃陶瓷磚、耐酸墻磚、發(fā)泡硼硅玻璃磚和玻纖強化塑料等可以承受濃度超過50.000毫克/升的氯化物。pH值低的pH值會降低允許的氯化物濃度或加速局部腐蝕。在濕/干過渡區(qū)形成的高濃度酸膜會侵蝕膠層和人造樹脂涂層。氟化物含量氟酸鹽可在濕/干過渡區(qū)域的吸收器進口及間接式煙氣再加熱的受熱元件處沉積，從而加速對鎳合金的腐蝕并破壞玻纖強化塑料和鋼片。但是進入脫硫裝置的大部分氟化物可以被鈣捕獲或生成氟鋁混合物。

7、除濕/干過渡區(qū)域外，氟化物對其它部位不會產(chǎn)生嚴重影響。共二十八頁煙氣脫硫裝置(zhungzh)中受腐蝕部位的材料使用AIEAssociation of Independent EngineersGmbH區(qū)域0描述原煙道地點煙道到吸收器進口之間外界因素溫度在120攝氏度至160攝氏度之間的干煙氣，可以在空預器失效時上升至320攝氏度。材料建議鋼區(qū)域1描述進口和冷卻區(qū)域地點吸收器進口的濕/干過渡區(qū)外界因素隔熱飽和區(qū)溫度在50攝氏度到65攝氏度之間。強酸冷凝液/結焦材料建議59號合金，C-276，陶瓷片/磚共二十八頁煙氣脫硫裝置中受腐蝕部位(bwi)的材料使用AIEAssociation of In

8、dependent EngineersGmbH區(qū)域2描述氧化槽地點裝有反應液的氧化槽。其內(nèi)部裝有攪拌器、氣體氧化槍、循環(huán)泵濾網(wǎng)。外界因素溫度處于氣體飽和溫度區(qū)間PH值在4.5到6之間如果部件或大塊結焦掉落，槽底可能受到機械損傷材料建議在鋼材表面增加6毫米膠層，可以采用陶瓷片加強機械保護。Zone3描述吸收器噴淋區(qū)地點煙氣進口和除霧器區(qū)域之間外界因素適宜的溫度PH值在3.5到5.5之間內(nèi)壁受到洗滌液沖刷。如噴嘴直接朝向內(nèi)壁噴淋也有可能造成沖蝕。內(nèi)裝帶噴嘴的噴淋槍?？梢酝ㄟ^應急噴淋裝置防護溫度過高的情況。材料建議在鋼材表面增加6毫米膠層合金用玻纖強化塑料、聚丙烯、合金用SiC、陶瓷等材料的噴嘴共二

9、十八頁煙氣脫硫裝置中受腐蝕部位(bwi)的材料使用AIEAssociation of Independent EngineersGmbH區(qū)域4描述吸收器頂部和凈煙氣道地點始于除霧器、止于煙氣再加熱或煙囪處外界因素濕的飽和廢氣在容器和煙道壁上冷凝冷凝液的pH值在1.3到2.0之間內(nèi)裝了除霧器和相應清洗裝置材料建議吸收器部分：在鋼材表面增加6毫米膠層合金煙道部分：玻纖強化塑料、膠層或鋼襯里除霧器和相關清洗裝置使用聚丙烯材料區(qū)域5A描述凈煙氣道地點在沒有煙氣再加熱的系統(tǒng)內(nèi)與區(qū)域4相同外界因素與區(qū)域4相同冷凝液必須通過排水口派出材料建議與區(qū)域4相同共二十八頁煙氣脫硫裝置中受腐蝕部位的材料(cilio)

10、使用AIEAssociation of Independent EngineersGmbH區(qū)域5B描述帶煙氣再加熱的凈煙道地點5B區(qū)域始于煙氣再加熱裝置，一直延伸至煙囪部位外界因素由于溫度傾斜、冷凝液蒸發(fā)停留時間不足使煙氣再加熱裝置無法取得完全干燥的效果。冷凝液蒸發(fā)不充分將導致腐蝕性離子濃度提高。材料建議煙道部分：玻纖強化塑料、鋼襯里煙氣/煙氣再加熱裝置：加熱元件：搪瓷涂層合金密封區(qū)域5C描述帶直接旁路煙氣再加熱的凈煙道地點從旁路接口到煙囪外界因素極具腐蝕性、濃縮的冷凝液和濕/干過渡材料建議此處即使防腐能力最強的材料也可能失效。使用合金、陶瓷片、硼硅玻璃顯示的防護效果最佳。使用玻纖強化塑料的效

11、果不詳。共二十八頁煙氣脫硫裝置中受腐蝕部位(bwi)的材料使用AIEAssociation of Independent EngineersGmbH區(qū)域6描述煙囪地點外界因素不帶煙氣再加熱裝置的系統(tǒng)中與區(qū)域5A相同（濕煙囪）帶再加熱裝置的系統(tǒng)中與區(qū)域5B相同。必須考慮由于截面上溫度差異顯著冷凝液大量產(chǎn)生的因素。材料建議參閱第5部分關于煙囪構造材料及其使用條件的說明。共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用(shyng)條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH膠層和人造樹脂涂層在未密封的吸收器中膠層的預期壽命是10至12年，而鋼襯里（玻璃鱗片

12、加強的乙烯樹脂）的壽命則為大約6年。如容器密封，則二者的使用壽命可各延長約2年。更新成本相當高，可為原來成本的1.5至2倍。原因是去除原有涂層或膠層較為困難。根據(jù)過去煙氣脫硫裝置防腐的經(jīng)驗制定了多部關于進行相應處理和確保質量的規(guī)定，例如：關于金屬部件構造和金屬表面要求(yoqi)的德國工業(yè)標準DIN 28051和DIN 28053 (目前已由 EN 14879號標準替代)關于金屬材料涂層的德國工業(yè)標準DIN 28054關于金屬材料內(nèi)襯的德國工業(yè)標準DIN 28055未來的歐洲標準EN 14879將替代德國工業(yè)標準DIN 28051至28055共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用(shy

13、ng)條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbHEN 14879 為防止工業(yè)設備受到腐蝕性介質的侵蝕，而使用有機材料進行涂層和襯里?！暗谝徊糠郑盒g語、構造及底座的預備第二部分：對金屬材料部件進行涂層處理第三部分：對混凝土材料進行涂層處理第四部分：對金屬材料部件進行內(nèi)襯處理第五部分：對混凝土材料進行內(nèi)襯處理第六部分：用電鍍(dind)綜合覆蓋各部分具體規(guī)定或即將出臺或正在準備之中在歐洲廣泛使用的橡膠質量標準是一個包括80-85%溴丁聚合物和15-20%聚丙乙烯（天然橡膠）的混合體共二十八頁構造材料及其在煙氣(yn q)脫硫裝置中的使用條件AIEAs

14、sociation of Independent EngineersGmbH膠層和人造樹脂涂層的適用范圍膠層和人造樹脂涂層兩種系統(tǒng)都屬于半通透性薄膜。由于水分可緩慢的穿透此薄膜、導致涂層/膠層從鋼材表面剝離，從而導致這兩種系統(tǒng)失效。這種損害在薄膜表面出現(xiàn)液泡時才顯現(xiàn)出來，并可造成鋼材的腐蝕。如前所講，這種損害一般在多年(du nin)之后出現(xiàn)。影響“自然”滲透的因素主要包括：材料對滲透的耐受性，總體而言橡膠材料的性能優(yōu)于人造樹脂材料薄膜厚度內(nèi)外溫差的推動力其中，最后一點值得是所謂“冷壁”效應?？梢酝ㄟ^吸收器和凈煙道的外保溫來降低這一效應的影響。個別情況還可以延長膠層的壽命實現(xiàn)共二十八頁溴丁聚合

15、物AIEAssociation of Independent EngineersGmbH膠層人造樹脂涂層產(chǎn)品溴丁基橡膠 (氯丁基橡膠有問題),現(xiàn)場硬化或作為已硬化處理的材料乙烯酯， 聚酯,通過玻璃鱗片或玻璃纖維加強重要的應用領域吸收器室凈煙道石膏和石灰石儲罐再生式氣/氣換熱器煙氣再加熱裝置中的凈煙道石膏和石灰石存儲罐少用的應用領域吸收器室，無煙氣再加熱裝置的煙囪（在歐洲）優(yōu)點安裝成本低耐磨損不受氯化物濃度限制安裝成本低不受氯化物濃度限制缺點對安裝工作流程要求較高檢修費事10至14年后須更新在超溫條件下易受損壞進行外部焊接工作時易燃對安裝工作流程要求較高檢修費事6至8年后須更新在超溫條件下易受損

16、壞對機械性損壞和變電壓敏感進行外部焊接工作時易燃膠層和人造樹脂涂層(t cn)優(yōu)缺點的總結共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置(zhungzh)中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH抗腐蝕的金屬合金在煙氣脫硫裝置腐蝕性較強的部位如進入(jnr)吸收器的原煙氣進口管道使用高質量的合金材料（6-Mo 超級奧體式不銹鋼，C 276, 22, 59, 31等合金）是通行的標準做法。這些材料是吸收器鋼結構膠層和人造樹脂涂層最主要的替代方案。通常這些材料的使用方式是經(jīng)過強化處理的6毫米板材或者有2毫米強化合金層的電鍍板。事實表明，使用1.0至1.

17、5毫米的薄合金板包層不能滿足需要。使用高級合金鋼或鎳合金的缺點主要是成本高昂。其優(yōu)點則在于，如果脫硫裝置運行中允許的氯化物濃度（30.000毫克/升至最大60.000毫克/升）能保證的話 ，則其使用壽命無限度，且無須維護。在加工過程中須對焊接工作質量進行嚴格監(jiān)控。共二十八頁構造(guzo)材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH耐酸水泥噴涂這類產(chǎn)品通常由耐酸的硅酸鉀水泥組成，噴涂在鋼材表面?？傮w上，所有此類材料都存在由于表面出現(xiàn)裂縫而失效的問題，因而不宜用在煙氣脫硫裝置上。為保護吸收器氧化槽和進口(jn ku)煙道

18、建議使用玻璃瓷片和玻璃瓷磚等材料替代。共二十八頁構造材料(cilio)及其在煙氣脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH加裝帶廢氣再加熱的煙氣脫硫裝置中的煙囪耐酸陶質磚此處可參見VGB M642規(guī)則中“工業(yè)煙囪”的說明。德國工業(yè)標準DIN 28060和DIN 28062的規(guī)定就材料、材料特性和處理方式做出了說明。對磚體質量的選擇應根據(jù)特別需要加以確定；德國工業(yè)標準DIN 1057-2（以及德國工業(yè)標準DIN 13084-5）作了規(guī)定。在濕法煙氣脫硫裝置的煙囪中，其內(nèi)壁磚體吸水率以重量級算不應超過8%。耐火陶磚及泥巖(n yn)磚

19、是加裝煙氣脫硫裝置的電廠最常用的廢氣煙囪建造材料。陶質磚體內(nèi)管應始終保持在負壓狀態(tài)下運行，以防廢氣進入支撐管。共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置(zhungzh)中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH補償器材料為在最高達200攝氏度條件下持續(xù)運行，最常用的補償器用帶1.4539不銹鋼襯里的氟化橡膠材料建造在最高達250攝氏度條件下持續(xù)運行（故障時溫度短時間內(nèi)可達到300攝氏度）需使用多級補償器，由內(nèi)到位依次由：涂聚四氟乙烯的玻璃纖維(b lixinwi)兩面涂聚四氟乙烯的玻絲纖維玻璃纖維兩面涂聚四氟乙烯的玻絲纖維涂聚四氟乙烯的玻璃纖

20、維建造共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置(zhungzh)中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH關于煙氣脫硫裝置耐酸陶瓷煙囪的檢查說明在對煙氣脫硫裝置維修或加裝煙氣脫硫裝置前有必要請專業(yè)公司對其煙囪內(nèi)管進行全面檢查。為評估其當時的承載力，必要的話須進行取樣試驗。此外，應考察該裝置剩余(shngy)壽命情況。應首先檢查和確定煙囪狀況，敏感部位在多大程度上受到了防護腐蝕性煙氣和冷凝液的保護。在確認必要的承載力和足夠的剩余壽命后，可與評估人員商定應采取的短期和中期措施。加強鋼支架是一種可能的解決辦法。為確定維修煙囪可行辦法，建議請獨立的評

21、估人員進行檢查。其他事項參閱VGB M 642 號規(guī)定中關于工業(yè)煙囪的說明。共二十八頁構造材料(cilio)及其在煙氣脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH與中期和長期維修相關的材料選擇和措施如煙囪結構穩(wěn)定，預期使用壽命達到10年以上，可采取如下方法對其內(nèi)管進行處理：使用聚四氟乙烯（ 特氟隆 PFA;MFA）加內(nèi)襯使用C-276, 22, 59,31合金加內(nèi)襯使用發(fā)泡硼硅酸鹽材料對煙囪進行處理如煙囪結構顯示穩(wěn)定性不足，應對現(xiàn)有內(nèi)管進行更換，可考慮：使用玻纖強化塑料（GFK）作為獨立或附屬結構使用不銹鋼管或不銹合金涂層的管材(u

22、n ci)帶塑料涂層的鋼管，例如帶乙烯酯樹脂的鋼涂層通過發(fā)泡硼硅酸鹽材料加聚乙烯-尿烷-層（見5-2）內(nèi)襯的鋼管（厚度40-50mm）共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用(shyng)條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH有硼硅酸鹽防腐涂層(t cn)的鋼材共二十八頁構造材料及其在煙氣(yn q)脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH與短期維修相關的材料選擇和措施(cush)如煙囪內(nèi)管預期使用壽命不足10年，可采取下列短期強化措施：磚體加強，在硅酸鈉基礎上注水（預期使

23、用壽命不足5年）使用乙烯酯樹脂進行涂層處理（厚度在0.5至1.0之間、無連接）金屬涂層，硅酸鹽聚合體（厚度在8至12毫米之間）。硅酸鹽聚合體流動性差，不能彌合裂縫。采用塑料涂層時需預計到周期性更新措施混凝土噴涂（30mm厚度帶不銹鋼網(wǎng)防護）。預計每年厚度減少3mm共二十八頁構造材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用(shyng)條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH新建和加裝不帶廢氣再加熱的煙塵脫硫設備中的煙囪（濕煙囪）可參閱2007 年版VGB-M 643 U。根據(jù)德國2004年修訂后的法律（聯(lián)邦環(huán)境污染防治法第13條例修訂版），無需為濕法脫硫裝置

24、修建再加熱裝置。其結果是，煙囪中的氣體為帶有飽和水蒸氣的廢氣，其溫度在45至63攝氏度之間。在此期間已有和現(xiàn)有煙氣脫硫設備按此規(guī)定進行建設， 與此同時應考慮到除霧器后和煙囪里凈煙氣管道中冷凝液形成增加、化學腐蝕作用增強、大氣內(nèi)壓變化、廢氣內(nèi)攜帶細微液滴可能析出等情況，并妥善加以(jiy)處理。共二十八頁構造(guzo)材料及其在煙氣脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH德國2臺760兆瓦煙煤機組（于2005年9月投產(chǎn)運行）在過去兩年里在煙氣脫硫裝置使用(shyng)濕煙囪方面取得了積極的經(jīng)驗。脫硫裝置和煙囪相關情況如下：現(xiàn)有的脫硫裝置在經(jīng)過20年運行后進行了部分更新，但其中的石灰石供應和石膏脫水裝置得到了保留。除對現(xiàn)有的電除塵裝置進行完善和對現(xiàn)有的引風機進行調(diào)整之外，對原煙氣和凈煙氣管道以及煙囪也進行了更新。兩系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)如下：煙氣量；105%持續(xù)負荷，每套煙氣脫硫裝置每小時可處理2.555.000 Nm3干煙氣煙溫135至55攝氏度負荷范圍：37.5% - 105%更新原煙氣管道鋼管，直徑8米流速：小于22米/秒共二十八頁構造材料及其在煙氣(yn q)脫硫裝置中的使用條件AIEAssociation of Independent EngineersGmbH更新吸收器兩部直