湿法脱硫特点

湿法脱硫特点（通用7篇）

湿法脱硫特点 篇1

摘要：吸收塔是湿法脱硫工艺的核心设备, 因为吸收塔的工作环境需要承受长时间的腐蚀与冲刷, 所以吸收塔使用可靠性的关键是防腐和耐磨。因此选择合适的吸收塔材质成为吸收塔使用寿命的重要因素, 也是吸收塔成本控制的主要因素。

关键词：湿法烟气脱硫,吸收塔,材质

目前国内湿法脱硫采用的吸收塔材质主要有:碳钢衬玻璃磷片、玻璃钢、花岗岩以及钢筋混凝土等;下面就上述几种材质的吸收塔的特点进行比较。

1 碳钢衬玻璃磷片吸收塔

国内90%的湿法脱硫的吸收塔都采用了碳钢衬玻璃鳞片防腐工艺, 该方法已成功应用于国内外脱硫工程40余年, 塔体采用钢制, 以达到吸收塔工艺的强度要求, 塔体内壁用刷玻璃鳞片树脂的方法进行防腐, 以达到防腐耐磨的要求。由于玻璃鳞片本身的热膨胀系数与钢材相当, 能适应高温、腐蚀、冲刷、磨损的工作环境;玻璃鳞片在固化后的收缩率很低, 不容易从碳钢塔体内壁脱落;玻璃鳞片还具有优越的抗蒸汽及水渗透性能等特点。因此, 玻璃鳞片在脱硫行业中应用最广、技术最成熟、最可靠经济的非金属防腐材料;由于钢制塔体重量比较轻, 可以减少土建基础建设的费用, 而且钢制塔体安装比较方便, 可以大大缩短施工的工期。

但是碳钢衬玻璃磷片塔使用寿命的关键在于防腐的质量, 而影响防腐质量的因素不止是防腐材料本身的质量, 更关键的是防腐施工的质量。玻璃鳞片树脂施工的关键点较多如碳钢基体的喷砂除锈指标、施工中的环境温度和湿度控制、材料配制的时间控制、整体施工时间的控制、施工过程的工序控制、质量检测指标控制等, 任何环节出现问题都会严重影响防腐的质量。当吸收塔在经过一段时间的使用后, 需要检查内衬玻璃磷片的磨损情况, 可能会需要修补磨损的防腐层, 增加了后期维护运行的费用。

2 玻璃钢吸收塔

对于玻璃钢脱硫塔, 材质较碳钢轻, 耐腐蚀性能好, 不用再增设防腐层, 在造价上的节省显而易见。由于塔内设备结构支撑梁比较复杂, 因此需要可靠的支撑结构, 内支撑的强度必须保证, 但是玻璃钢刚性不足, 容易变形、老化, 温度升高到一定程度, 强度下降;内支撑的强度还受到锅炉运行过程中各种因素的影响, 不可能总在理想设计条件下运行, 采用玻璃钢吸收塔存在一定的安全风险。所以在国内湿法脱硫项目中, 使用玻璃钢吸收塔的项目并不是很多。

3 花岗岩吸收塔

花岗岩砌筑的吸收塔, 主要利用于水膜脱硫除尘法, 因此又被称为花岗岩水膜脱硫除尘器, 或名麻石水膜脱硫除尘器。塔体材料采用优质天然花岗岩砌筑, 由于材料的特性, 可以有效保证塔体的坚固性、耐腐性以及使用的长久稳定性, 且可通过配制不同的除尘剂, 同时达到除尘和脱硫的效果。但是由于塔体本身重量过大, 塔体基础的土建费用过大, 同时施工受到自然气候影响较大, 导致施工工期过长;而且在经过长时间的恶劣工作环境运行后, 脱硫效率降低, 后期维护、改造费用的增加, 经济性较差。因此现在花岗岩吸收塔基本不会使用在大机组锅炉的脱硫项目中, 仅会在小机组锅炉的脱硫项目中使用。

4 钢筋混凝土吸收塔

吸收塔塔体采用钢筋混凝土结构, 内衬耐腐蚀的高分子材料防腐层, 施工时钢筋混凝土和内衬防腐层同时进行。钢筋混凝土增大了塔体的稳定性, 保温性能好、塔内高分子材料的防腐层防腐耐磨性能好, 克服了湿法脱硫烟气对塔体的腐蚀, 大大延长了塔体的使用寿命, 且平时不需要检修与维护。根据国外的使用经验, 该种吸收塔能够做到20年以上的免维修, 在国内已经运行的工程项目中, 经过几年运行后, 打开塔人孔进入检查时, 高分子材料的防腐层表面光洁如新, 没有任何的腐蚀损坏。相对与其他几种材质吸收塔的后期维护效果来说, 钢筋混凝土塔是有其独到的优越性。不过因为钢筋混凝土的自重较大, 混凝土的施工受到自然气候影响较大, 施工周期会变长;土建的成本会大幅增加, 对一次投资的资金需求会比较高;因此国内湿法脱硫中使用钢筋混凝土塔的项目为数不多的。

经过比较发现, 上述四种材质的吸收塔都有其显著的优点和明显的缺点, 采用何种材质的吸收塔需要根据项目的实际情况, 选择合适项目本身的吸收塔类型。

湿法脱硫特点 篇2

1 石灰石石膏法原理

石灰石—石膏法目前为世界上最成熟的脱硫工艺, 其主要原理为, 石灰石吸收烟气中的[4], 并将分离出的抛弃处

理, 也可以将其氧化为1做石膏回收处理。[1]

石灰石为吸收剂, 石灰石粉碎后加水混合后制成吸收剂浆液, 当吸收剂浆液在FGD吸收塔内与烟气混合, 烟气中的[4]与浆液中的Ca CO3发生化学反应被吸收, 最终反应产物为石膏, 脱硫后的烟气需要经过涂雾器再经换热器升温后排入烟囱。吸收塔底部中的脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收利用。

2 主要工艺系统设备

目前石灰石石膏法脱硫工艺系统主要由烟气系统、吸收系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、废除处理系统五大部分组成。[2]

2.1 烟气系统

其主要包括烟道、烟气挡板、密封风机和气-气加热器等相关设备。从锅炉引风机上排出的烟气经除尘后, 通过气-气加热器冷却降温, 接着烟气从吸收塔内进行脱硫洗涤后被传输至吸收塔。

2.2 吸收系统

吸收塔是FGD设备的核心装置系统。按照烟气和循环浆液在吸收塔内的流动方向, 可以将吸收塔分成逆流塔和顺流塔两大类。基于充分利用顺、逆流塔的优点以及减小单个吸收塔的塔径和降低塔高度, 也有采用顺、逆流串联组合双塔的流程布置。吸收塔除了浆液和烟气的相对流动方向不同外, 主要差别是通过何种方式来增大吸收浆液表面积, 来提高二氧化硫从烟气到浆液的传质速率。石灰石湿法工艺中按此分类的塔类型有:喷淋空塔、有多孔塔盘的喷淋塔、喷淋填料塔、双循环湿式洗涤器、喷射鼓泡反应器及双接触液柱塔。

2.3 浆液制备系统

浆液制备系统中的干粉制浆方式, 粉仓下部设有2个下粉口, 并接有落粉管及星型给料机, 浆液箱上部装有搅拌机, 在浆液箱中石灰石粉与溢流液混合生成浓度为30%的石灰石浆液。浆液制备系统的主要是向吸收系统中提供石灰石浆液。

2.4 石膏脱水系统

石膏脱水系统主要包括水力旋流器和真空皮带脱水机。其主要利用离心分离的原理, 分离出颗粒细小的结晶继续与脱硫反应, 颗粒粗大的结晶通过真空皮脱水机去除粗大结晶颗粒之间的游离水。

2.5 废水处理系统

其主要由废水池、水泵、管道、阀门四大部分组成。废除处理主要分为四个步骤, 分别为废水中和、重金属沉淀、絮凝和澄清/浓缩。

3 石灰石石膏法烟气脱硫现今存在的问题及解决办法

现在国内大部分电厂都采用的是石灰石石膏法烟气脱硫技术。但是技术确实参差不齐。主要都存在结垢及堵塞、腐蚀及磨损等棘手的问题。解决此两项问题事关重要。

3.1 结垢和堵塞

火电厂石灰石石膏法烟气脱硫技术中, 经常出现设备堵塞现象。结垢会增到能耗, 情况严重时可造成增压风机出现喘振现象。因此, 设备结垢和堵塞问题成为了设备可否长期运行的关键, 了解造成结垢和堵塞的原因也成了首要关注问题。在工艺流程操作中, 很多方法可以防止结垢和堵塞的发生。除尘方面, 要严格控制吸收系统中所进入的烟尘量, 严把控制液的PH值, 控制吸收液中的水分蒸发量。严格控制大颗粒结晶物质的饱和程度。选择吸收系统设备方面, 需优先考虑用不易出现结垢及耐腐蚀现象的材质作吸收设备。[3]

3.2 腐蚀及磨损

烟气脱硫技术中的腐蚀及磨损是湿法中常见的问题, 腐蚀主要发生在热交换器、烟道和吸收塔等处。选材方面要采用不易腐蚀材质作换热器、烟道及吸收塔。从而降低工艺操作中降低腐蚀率。[4]

4 结语

石灰石石膏湿法喷淋脱硫其脱硫效率较高、运行稳定成熟, 得到国内广泛的认可。我国在烟气脱硫技术基础上, 需进一步对烟气脱硫系统进行优化与开发, 使烟气脱硫技术有着更可观的发展前景, 及更符合中国国情的烟气脱硫技术。

参考文献

[1]李小宇, 朱跃, 石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统工艺设计初探[M], 哈尔滨:锅炉制造, 2007.

[2]湿法讲义[J], 北京烟气脱硫技术专题研修班培训教材, 2005.

[3]王辉, 王少权, 石灰石石膏湿法烟气脱硫的水平衡问题探讨:环境污染与防治, 2008.

湿法脱硫烟囱防腐现状探析 篇3

随着社会环保意识的逐渐增强, 火电厂燃煤烟气中存在的大量二氧化硫等污染物的脱除显得尤为重要[1]。“十一五”期间, 国内原有电厂和新建电厂均在相关部门出台的新政策推动下, 进行了技术改造, 加设了烟气脱硫工序。

石灰石-石湿法脱硫 (WFGD) 技术是目前国内火电厂普遍采用的烟气脱硫工艺, 该工艺具有脱硫效率高、烟气处理量大、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小等特点, 因此, 也是各个国家应用最多和相对最为成熟的脱硫工艺。但是, 该工艺也存在一些较难克服的缺点, 特别是经烟气脱硫系统排放的烟气对烟囱的腐蚀相当严重。据调查, 很多火电厂经技术改造后1~2年内, 就出现了严重的烟囱腐蚀现象, 有些烟囱甚至穿孔渗漏[2]。

国内在加设烟气脱硫系统后, 对烟囱腐蚀问题的研究很少, 目前也正处于研究起步阶段[3], 而且实地考察和调研也不多, 参考资料有限, 经验尚浅。在我国电力行业烟囱的现行设计标准中, 也仅仅从烟气腐蚀等级方面对烟囱的防腐设计提出了要求, 并没有对脱硫系统中烟囱的防腐设计作出具体的规定。因此, 进行烟囱防腐的相关研究和设计显得尤为重要。

2 腐蚀机理

2.1 烟气特点

在加设烟气脱硫工序后, 进入烟囱内的烟气温度较低, 且烟气湿度大。不设烟气热交换器 (GGH) 系统的烟气温度在50℃左右, 某些电厂加设GGH系统后, 烟气温度在80℃左右, 均低于酸露点温度, 烟囱内有严重的结露, 结露生成的稀酸性液滴主要是硫酸和亚硫酸, 同时还包括微量的氢氟酸、盐酸和硝酸, 该混合酸液的pH值为1.0~2.0, 湿烟囱的内壁长期暴露于这种强混合酸环境中, 使烟囱处于腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀工况中。研究表明, 在40~80℃时, 低浓度的酸液对结构材料有更强的腐蚀性, 例如, 40~80℃条件下, 稀酸液对钢材的腐蚀速度是其他温度下的3~8倍, 因此, 该低温高湿稀酸型腐蚀工况的腐蚀程度与未脱硫时的干烟囱相比更为严重[4]。

2.2 烟囱腐蚀环境

经湿法脱硫后的烟囱, 内部运行工况非常复杂。一是酸液的组成比较复杂, 其中不仅含有硫酸, 还含有微量的硝酸、盐酸和氢氟酸, 虽然其中的氢氟酸浓度并不大, 但其对绝大多数材料的腐蚀性都非常强, 能够抵抗该混合酸腐蚀的材料很少。二是烟囱在正常运行时, 内壁几乎处于全正压状态, 尽管烟囱正压的压力并不大, 但其对烟囱的腐蚀作用影响非常大, 可以使烟气和酸液穿过内衬砖或混凝土层, 从而对烟囱内壁造成腐蚀。另外, 在正常脱硫情况下, 烟囱内湿烟气温度约50℃, 而烟气脱硫系统在事故状态时, 烟气温度马上升高至110℃, 烟囱内的高湿度状态逐渐转变为高温干燥状态, 烟囱内壁附着的混合酸液浓度也随着水分的蒸发逐渐增大, 当硫酸浓度达到70%以上后, 就变为具有强氧化性和脱水性的浓硫酸[5]。

加热条件下, 除金和铂外, 浓硫酸的强氧化性能使浓硫酸与其他所有金属发生反应, 生成金属硫酸盐。钛合金板是一种在烟囱防腐中应用相对较多的高档耐腐蚀材料, 表面易生成化学性质稳定的钝化膜, 且对于局部损坏具有瞬间修复的特性, 在硫酸浓度小于10%时, 防腐性能优异, 而且耐高温及耐磨性也很好, 使用年限长。但当硫酸浓度大于10%时, 可与钛发生反应, 尤其是在硫酸浓度接近80%时的腐蚀速度最快, 其反应见式为:

有机体系防腐层也是目前烟囱防腐的一大方向, 但浓硫酸具有脱水性, 可以夺取含氢、氧元素有机物中的氢原子和氧原子, 从而使有机物防腐层从内往外逐渐碳化, 进而丧失耐腐蚀性能, 其反应见式为:

由此可见, 工作在干湿、冷热交替工况下的烟囱, 对防腐材料的性能要求是非常苛刻的。湿法脱硫以后, 不同温度和湿度条件下的烟气会对烟囱产生不同程度、不同类型的腐蚀, 对湿法脱硫工序的安全稳定运行有很大的影响。

3 国内防腐技术

针对以上经湿法脱硫技术改造之后的烟囱防腐问题, 国内外在工艺、材料以及施工方面都在积极寻求一种防腐效果最理想的方案, 以保证火电厂脱硫工序的安全稳定运行。国外在近几年已经取得了一些成功案例, 但国内对湿烟囱防腐设计的研究刚刚起步, 尚处在探索阶段。

目前, 国内研究最多的, 是针对以上复杂的运行工况, 对烟囱防腐中使用的防腐材料进行选择。应用最多的湿法脱硫烟囱防腐技术主要有4种。

3.1 钢钛合金板

钢钛合金板是一种防腐性能优异的合金材料, 在很多环境中性能非常稳定, 用其制成适合烟囱尺寸的整体内筒作为烟囱防腐内层的技术, 即为钢钛合金板防腐技术。钢钛合金板作为烟囱防腐内筒, 其耐高温性能及防腐性能好, 耐磨性能优, 且维护成本低, 使用年限长, 单从技术角度讲, 是一种非常理想的烟囱防腐选择。而该防腐材料的主要缺点就是造价很高[6], 约2000~3000元/m2, 很多电厂难以接受, 推广有一定的难度。除此之外, 该防腐材料对施工要求也异常苛刻, 运输过程中出现的划伤或焊接时留下的技术缺陷, 在后期使用过程中都很容易出现腐蚀渗漏现象。

3.2 耐腐蚀涂料

耐腐蚀涂料主要是以有机高分子材料作为反应性单体, 以纤维或无机粉料作为补强填料制得的防腐材料。目前, 在湿烟囱防腐领域, 国内应用较多的耐腐蚀涂料主要有VEGF鳞片胶泥涂层、OM型耐酸胶泥涂料、聚脲涂料、美国萨维真涂料、德国固斯特涂料等[7]。

如专利CN100393829中公开了一种乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料, 该材料抗渗透性能好, 耐磨, 其耐温性和耐腐蚀性已得到工程实践的充分证明, 能够长期在180℃以下使用, 但该材料弹性很差, 在温度交替变化时易开裂、脱落, 对烟囱内壁产生腐蚀。另外, 在施工过程中还需要加入大量有机溶剂, 溶剂的挥发对处于通风不好的烟囱环境中施工工人的健康危害很大, 而且溶剂也会造成一定的环境污染[8]。

OM涂料是以液体水玻璃为主剂的一种无机涂料, 其施工主要包括3个步骤: (1) 涂刷表面处理剂底料; (2) 贴玻璃丝布; (3) 刷表面处理剂面料。OM涂料同样存在弹性很差的问题, 在冷热交替工况下运行时, 容易使OM涂料开裂, 混合酸液随裂缝进入烟囱混凝土层, 从而造成腐蚀。

专利CN101280153中公开了一种脱硫烟道内衬用喷涂耐高温耐酸聚脲防腐涂料, 该涂料是一种双组分、无溶剂涂料, 具有优异的防水、耐腐蚀特性, 但该材料长期耐高温性能差, 烟道气体温度超过150℃时, 会对聚脲造成严重的破坏。另外, 聚脲涂料同样弹性很差, 不能直接使用它来粘接器件的接头部位[9]。耐腐蚀涂料的使用方法目前以刮涂法居多, 而喷涂法则是未来耐腐蚀涂料的一大发展趋势。

该技术优势在于耐腐性好、密封性好、容易修补、施工简便。目前, 国内有很多人从事湿烟囱有机防腐内衬材料的研究工作, 发展前景很好。但是, 单从目前投入使用的耐腐蚀涂料性能来看, 其耐高低温循环、耐混合酸液冲刷性能不好, 使用一段时间后, 因材料老化易开裂, 且需要单独做保温层[10,11]。

3.3 发泡玻璃砖加胶粘剂复合系统

发泡玻璃砖加胶粘剂复合系统是在烟囱内表面用有机耐酸胶粘剂衬砌无机轻质发泡陶瓷进行湿烟囱防腐的方案。

发泡玻璃砖是以石英砂、玻璃粉和特殊的玻璃发泡剂为主要原料, 在高温条件下熔融、烧结并退火, 制得的一种防腐、保温材料。玻璃砖不仅耐酸碱、耐高温, 而且其抗渗透效果好、阻燃性能优异、导热系数小, 因此, 玻璃砖内衬系统除具有耐腐蚀性能外, 还具有很好的隔热性能及阻燃防火能力[12]。目前国内使用的有机粘合剂产品种类繁多, 如国外进口的宾高德胶粘剂, 具有良好的耐酸防腐性能, 抗渗透性好, 且具有一定的弹性, 在温度交替变化时, 不易开裂和脱落。专利CN101638518中公开了一种耐酸气腐蚀耐高温室温硫化硅橡胶, 具有优异的耐高温性能, 且同样具有良好的弹性, 可长期在150℃条件下使用[13]。环氧类粘合剂耐温防腐性能优异, 但缺点是弹性不好, 使用过程中易开裂, 在烟囱防腐领域也有个别用户选用。

发泡玻璃砖加胶粘剂复合系统兼具发泡玻璃砖和有机粘合剂的优异性能, 具有良好的耐酸、防水、耐高低温变性能, 可同时起到防腐和保温的作用。使用性能优异的有机粘合剂粘贴发泡玻璃砖作为脱硫烟囱防腐内衬系统, 既能保证脱硫烟囱中防腐层的使用效果, 延长防腐层使用寿命, 又有利于新建电厂缩短施工周期和技改电厂大幅减少因为施工而停止发电造成的巨大损失。另外, 砖加胶方案造价较低, 且施工工艺与传统的砌筑耐酸砖的工艺类似, 操作简单易行, 是目前湿法脱硫烟囱防腐领域中普及率较高, 且性能较稳定的防腐技术。

然而, 目前市场上的有机粘合剂产品品种多样, 质量参差不齐, 其中大部分是未根据实际工况开发出的劣质粘合剂产品。使用性能较差的有机粘合剂粘贴发泡玻璃砖作为烟囱防腐内衬, 在长期高低温交变工况下, 粘合剂成会逐渐缓慢老化, 甚至高温碳化, 从而造成强混合酸液的渗漏, 最终导致烟囱出现严重的腐蚀, 给电力行业带来很大的经济损失。因此, 有机粘合剂的质量好坏是决定砖加胶方案成功与否的关键。

3.4 面涂弹性体防腐材料方案

面涂弹性体防腐材料方案是在《火电厂大气污染物排放标准》 (GB 13223-2011) 颁布实施以后新兴的一种防腐方案。该方案是直接在烟囱内表面涂抹有机防腐胶粘剂进行湿烟囱防腐的方案。

用于烟囱内壁涂刷的弹性体防腐材料具有优异的防腐、耐高温性能, 可长期耐受80℃以下强腐蚀性混合酸液的渗透和腐蚀, 并可短时间耐受120℃以上高温。同时, 该材料不仅对混凝土、钢板、陶瓷耐酸耐温砖均具有良好的粘接性, 可有效地阻隔酸气及酸液的渗透, 防止酸液对烟囱各部件造成腐蚀, 而且具有高弹性, 可避免因冷热交替变化以及烟囱运行条件下的摆动产生的应力对防腐内衬造成破坏, 影响防腐系统的正常运行。另外, 使用该弹性体防腐材料, 工程造价低, 施工简单, 局部破坏后容易修补。

目前, 该防腐方案已得到大量工程实践的充分证明:完全能够满足新工况下的各种严苛的强腐蚀环境, 在国内火电厂湿法脱硫烟囱防腐领域的市场占有率中逐年递增。

4 结语

经技术改造后的湿法脱硫烟囱, 其内部腐蚀因素错综复杂, 腐蚀环境恶劣。在诸多湿法脱硫烟囱防腐方案中, 目前防腐效果较好的防腐方案为发泡玻璃砖加胶粘剂复合系统方案。近年来也有越来越多的人致力于该方案中粘合剂耐老化性能的提高, 以及发泡玻璃砖耐冲刷性能的改进。直接使用弹性体防腐材料进行防腐的面涂方案, 已得到大量工程实践的充分证明, 且占有相当的市场占有率, 是未来湿法脱硫烟囱防腐技术发展的一大趋势。

针对湿烟囱的防腐问题, 不可忽视的现状是, 国内现行防腐技术针对性不强, 适用面较窄, 大部分防腐方案还处于试验阶段, 现阶段还没有一种非常成熟的长效防腐方案, 而仅仅能在事故的发生率上有所改善;各个火电厂烟囱的运行工况均比较复杂, 而且存在一定的差异, 这必然会造成湿烟囱防腐技术的普适性较差, 只能针对特定的烟囱进行防腐方案的必要调整。因此, 必须加快开发综合性能更优且成本较低的防腐材料, 并将防腐方案系统化。

另外, 从国内大多烟囱腐蚀的实例来看, 很多是由施工工艺及施工质量的缺陷造成, 尤其是对烟囱内特殊部位防腐材料的施工, 因此, 在大力研究防腐材料的同时, 需要加强防腐材料施工相关的研究工作, 并适时地对施工队伍进行施工技能培训, 以适应烟囱防腐方案的不断改进。

摘要：指出了在国家环保政策的推动下, 石灰石-石湿法脱硫技术得到了普遍应用, 随之而来的烟气腐蚀问题给整个脱硫工序带来了新的挑战。针对国内防腐现状, 分析了脱硫工序中烟气的特点及腐蚀机理, 并详细阐述了4种主要的防腐技术。

湿法烟气脱硫系统防腐设计 篇4

关键词：湿法,烟气脱硫,防腐

湿式石灰石—石膏法烟气脱硫是目前燃煤电厂应用最广的脱硫工艺,但该工艺同时具有介质腐蚀性强、SO2吸收液固体含量大、设备磨损性强、防腐蚀区域大等特点[1]。因此,腐蚀问题成为困扰脱硫工艺选材、制造和运行维护工作的难题,防腐设计直接关系到脱硫装置的使用寿命、运行可靠性和工程造价。

1. 介质特性及腐蚀机理

湿法烟气脱硫系统中,腐蚀性介质主要是烟气和各种浆液。吸收塔前烟气温度高,对烟道的腐蚀性较小;而吸收塔后烟气温度低、湿度大,对烟道的腐蚀较为严重。石灰石浆液属碱性液体,吸收SO2后生成可溶性的CaSO4或CaSO3,含有较多的Cl-和固态物。在吸收塔内气液固三相混合、酸碱交融、冷热交替,烟气中固态和气态物、浆液的酸碱性、F-、Cl-和颗粒物的冲刷是造成系统各部件腐蚀的主要原因[2]。

从腐蚀机理来讲,可分为化学腐蚀、局部腐蚀、结晶腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。化学腐蚀即烟气中S OX、N OX、Cl-、F-等腐蚀性气体在一定温度和湿度下与钢铁发生化学反应生成可溶性铁盐,使金属设备逐渐破坏。在脱硫系统中,某些腐蚀环境恶劣、温度较高的地方化学腐蚀极为严重。

局部腐蚀主要是点腐蚀和缝隙腐蚀,容易发生在金属表面不均匀处、氧化保护膜断裂处、金属表面卤化物浓度过高处和溶液可停滞的缝隙处,如铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物等局部表面。

结晶腐蚀主要是因浆液中的硫酸盐或亚硫酸盐渗入表面防腐层的毛细孔内,当设备停用时,自然干燥使溶液生成结晶型盐,同时体积膨胀,使防腐材料自身产生内应力,导致其脱皮、粉化、疏松或裂缝损坏。特别在干湿交替作用下,带结晶水的盐类体积可增加几倍或几十倍,腐蚀更加严重。因此,闲置的脱硫设备比正常使用的设备更易发生腐蚀[3]。

电化学腐蚀是由不同的金属(或导电非金属)为两极形成腐蚀电池的结果,由于湿法脱硫系统的金属表面有水和电解质,其表面形成原电池而产生电流,使金属逐渐腐蚀。通常在不同金属之间的法兰连接处、焊缝接点处容易发生电化学腐蚀。

物理腐蚀主要是冲刷和磨损,即烟气中粉尘颗粒与金属表面湍流摩擦,不断更新表面,加速腐蚀过程使其逐渐变薄。主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等现象,其起因主要由腐蚀介质的渗透、应力腐蚀以及施工质量所致。

2. 防腐措施

湿法烟气脱硫工程要综合考虑防腐的有效性、经济性和可实施性,从设备的选型、运行方式、制造、施工和运行维护方面,根据不同设备、不同部位、不同介质、不同造价,设计相应的防腐措施。从性能看,防腐材料要具备较好的耐温性、导热性、抗磨性、抗酸碱腐蚀和抗氧化性,对于衬里材料,还要与基体有良好的粘合性[4]。通常采用玻璃鳞片树脂、玻璃钢、衬胶、衬塑、不锈钢、镍合金等材料,通过衬里把烟气和浆液与管道和设备的表面致密包围,切断各种腐蚀的途径。

2.1 管道衬胶

橡胶衬里是浆液管道防腐蚀的主要措施,常用的是的丁基橡胶衬里,它具有较好的气密性和吸震、抗磨性。但橡胶衬里耐热性差、硫化慢,在工厂衬里之后还需进行加压蒸汽硫化[5]。因此,衬胶管道在现场的可修整性较差,这对设计、加工制造、现场施工提出了较高的要求。

2.2 管道衬塑

管道衬塑是选用超高分子量聚烯烃合金作为管道衬里材料,其基本原料为聚烯烃,主要由碳、氢及微量元素组成。与衬胶管道相比,衬塑管道较易修整,但耐磨性相对较差,因此通常使用在浆液浓度不高和管径较小的管道上。

2.3 玻璃鳞片

烟道、箱灌、吸收塔等与腐蚀性介质接触面积较大的设备,通常涂刷玻璃鳞片胶泥,形成迷宫型密封体系结构,延长腐蚀介质渗透的途径。玻璃鳞片涂层具有高的抗腐蚀性、耐磨性和整体性,使用寿命长,在经济上可和衬胶、衬玻璃钢及衬瓷砖相竞争,在喷涂法快速施工和易修理方面,也是上述几种防腐蚀工艺技术所不及的。

2.4 玻璃钢

玻璃钢(FRP)俗称“玻璃丝布”,具有较好的耐磨、耐湿热、抗渗透和力学性能。湿法脱硫工艺中,整体玻璃钢可作为单元设备应用,如塔内浆液循环管道、除雾器冲洗水管道。此外采用玻璃鳞片防腐时,对于局部区域还可以用FRP进行加强。

2.5 镍(钛)合金衬里

镍基合金钢、钛基合金钢抗腐蚀性能很好,但是由于价格较贵,一般仅用在F G D系统中腐蚀条件恶劣、环境温度高、防腐要求较高的某些区域,如在吸收塔入口烟道干湿界面处、烟囱内壁等。

3. 工程实例

下面举例介绍某电厂脱硫工程的防腐设计,该脱硫工艺采用湿式石灰石—石膏法,主要由烟气系统、吸收剂制备系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、废水处理系统及其它辅助系统等组成。系统不设G G H,吸收塔采用逆流喷雾塔,烟囱采用混凝土加钢内筒结构。

腐蚀性介质的特性见表1和表2,由表中数据可知,经过吸收塔之后烟气中SO2、HCl和HF气体含量减少96%以上,而水分含量几乎增加一倍,并且烟气温度降至酸露点以下;石灰石浆液中氯离子含量较低、碱性较强,而石膏浆液和废水中氯离子含量较高、酸性较强;废水中固体物的含量和粒径都较小。

因此,需要考虑防腐的环节主要是烟气系统和脱硫浆液系统中的烟道、吸收塔、设备、箱罐、浆液池、地沟等部位。

烟气系统根据温度的不同,在吸收塔前靠近入口处烟道底部和侧面5 0 0 m m高处,以及旁路烟道采用1.8mm厚的耐高温玻璃鳞片衬里,吸收塔后烟道采用耐1.8 m m厚的普通玻璃鳞片衬里,挡板门采用合金钢制作,除雾器采用聚丙烯材料制作。

吸收塔塔体碳钢板采用内衬玻璃鳞片防腐,烟气入口段碳钢贴覆2 m m厚镍基合金C 2 7 6,喷淋母管采用F R P整体制作。塔体侧部喷淋区以下内表面采用HF-161 2.0mm+FRP 1.0mm衬里,且在底部向上2m内进行FRP 1.0mm补强;喷淋区内表面采用HF-161 2.0mm+HF-1 6 3 2 P衬里;喷淋区内部支撑梁采用HF-161 2.0mm+HF-163 1P+FRP 1.0 m m衬里;烟气进口表面及入口周围500mm塔壁区采用HF-181 2.0mm+HF-183 2P衬里;吸收塔导向板及导向板对应顶板部分采用HF-161 2.0mm+HF-1631P衬里;吸收塔底部采用HF-161 2.0mm+FRP 2.0mm衬里。

浆液系统箱灌1.5米以上内壁及罐顶涂刷1.5mm厚玻璃鳞片;箱灌1.5米以下内壁及灌底和人孔涂刷2.5 m m厚玻璃鳞片;排水坑和沟道涂刷2.0mm厚聚脲;管道以DN80为界,大管道衬胶,小管道衬塑。废水系统混凝土坑、池涂刷4 m m厚普通玻璃鳞片,管道全部衬塑。

此外,在壁板与底板、顶板之间、烟气出入口与壁板之间拐角;隔板支持圈、支撑梁等内部件表面;1 5 0 A以上接管、人孔内表面、法兰密封面在玻璃鳞片防腐之外,采用FRP补强。对于DN25～150的接管,用FRP套管做内衬,根部用F R P补强。

4. 结束语

在湿法烟气脱硫工程防腐设计时,不仅要考虑防腐效果,还要考虑防腐的经济性和可实施性。不同部分或区域的内部腐蚀环境及主要腐蚀类型不尽相同,防腐措施也不同。在腐蚀环境较强的区域,应加强防腐层厚度或者采用较高等级的材料进行防腐。

参考文献

[1] 吴杨,吴凡.玻璃鳞片衬里防腐材料在电厂烟气脱硫中的应用[J].防腐技术.2007;6(6):29-33.

[2] 江镇海.燃煤发电烟气湿法脱硫系统的腐蚀与防护[J].环保.2009;1(1):34-37.

[3] 王海宁,蒋达华.湿法烟气脱硫的腐蚀机理及防腐技术[J].能源环境保护. 2004;10(5):22-24.

[4] 陈颖敏,邓海燕,马宵颖.湿式石灰石-石膏法烟气脱硫设备腐蚀与防护[J].中国电力教育.2006:247-249.

沉降再生技术解湿法脱硫难题 篇5

据该公司董事长高志斗介绍, 该技术是在一定的设备和工况条件下, 依据单质硫的物化性质使其通过自身重力作用从脱硫液中沉降下来, 同时适当补加空气来实现催化剂的再生, 最终完成整个脱硫的再生过程以及催化剂的再生和单质硫的分离。目前, 贵州一家焦化企业采用该技术的首套工业化装置正在建设中, 有望年内建成。

高志斗告诉笔者, 从生产实际状况看, 催化剂的再生非常容易, 问题主要出在再生所需补加的空气量上。理论上每氧化1千克硫化氢所需要的空气量仅为1.57立方米, 而实际加入的空气量却是理论值的10倍以上。即使补加这么大量的空气, 也未必能把单质硫很好的从脱硫液中带出来, 大量空气的加入还使副盐的生成量显著增加, 脱硫液排放量加大。

新工艺则改变了原有浮选再生的设备结构模式。该公司科研人员把再生槽、泡沫槽、贫液槽、富液槽融为一体, 依据单质硫沉降、脱硫剂再生所需的工况条件, 开发出新型再生一体化设备。与传统工艺相比, 新工艺具有设备占地面积小、投资省、空气和喷射器用量少的特点。整套再生系统只有一个设备, 是原系统占地面积的30%, 投资减少50%;所需空气量仅为原系统的40%, 仅需3~7只喷射器;再生泵压头为0.3~0.35MPa, 再生能耗降低50%。同时, 由于空气量大幅减少, 新工艺大大降低了溶液硫代硫酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等副产盐的生成, 抑制了副反应, 减少了脱硫液排放。此外, 新沉降技术使原来与硫泡沫一起浮选出来的悬浮物得到有效分离, 提高了硫黄纯度。对于焦化企业来说, 采用沉降式再生还可使硫颗粒与焦油等悬浮物彻底分离, 在提高硫黄纯度的同时又可回收部分焦油。

烟气湿法氨法脱硫技术 篇6

关键词：脱硫,工艺,设计

双鸭山龙煤天泰煤制芳烃项目3×165t/h循环流化床锅炉烟气进行脱硫处理采用氨法脱硫工艺, 使锅炉烟气排放符合环保要求;同时副产硫酸铵, 按一炉一塔设计, 每台炉设置一套烟气脱硫装置, 三台炉公用一套硫铵生产系统, 脱硫后的烟气汇总后经150m烟囱排放。

1 设计规模

脱硫系统设计处理单台炉烟气270000 Nm3/h, 设计脱硫效率≥91.2%, 锅炉排放烟气中SO2≤90mg/m3, 装置年运行小时8000h, 无污水排放, 主要设备寿命不小于20年。当脱硫系统进口烟气流量+10%、温度+20℃、SO2浓度+10%范围内变化, 仍可达到保证参数。脱硫装置可带基本负荷, 也可以用于变负荷, 负荷变化范围30%~110%基本负荷。

1.1 烟气吸收脱硫原理。氨法脱硫用含氨溶液通过喷淋与烟气接触, 吸收烟气中的二氧化硫, 最终生成亚硫酸铵。

反应过程可基本表述为:烟气中的二氧化硫与烟气接触时首先被水吸收, 生成氢离子、亚硫酸氢根离子与亚硫酸根离子, 然后氢离子与氨水溶于水后生成的氢氧根结合生成水分子。同时体系中的铵离子、亚硫酸氢根离子、亚硫酸根离子不断增多, 然后亚硫酸根离子与亚硫酸氢根离子经氧化生成硫酸根, 最终在浓缩阶段生成硫酸铵并回收。吸收反应式如下:

1.2 亚硫酸铵氧化工艺原理。在烟气吸收过程中形成的HSO3-、SO32-需氧化为SO42-才是期望得到的离子。2SO32-+O2葑2SO42-

1.3 硫酸铵回收工艺原理。

脱硫吸收的生成物分散溶解于溶剂水中, 经氧化后, 基本成为水—铵离子—硫酸根离子体系, 在浓缩阶段溶剂水逐步被蒸发, 当达到硫酸铵饱和度后发生下列反应并析出, 使脱硫反应生成的硫酸铵得以回收:

1.4 脱硫液后续处理副产品回收工艺原理。

经吸收、氧化得到的 (NH4) 2SO4为稀溶液, 需蒸发其水分, 后续处理, 才能得到符合标准要求的副产品。本装置副产品回收原理图如图1。

2 脱硫工艺流程

脱硫装置分A、B、C三套, 公用一套氨水系统和回收系统, 以A套为例介绍。

本装置采用的工艺为湿式氨法脱硫工艺, 采用一定浓度的氨水为脱硫剂来脱除烟气中的二氧化硫, 回收的副产品硫酸铵可作为商品出售。

本装置总流程为:热烟气自引风机引出后, 首先在脱硫塔进风管和浓缩段与喷淋的硫酸铵溶液进行降温浓缩硫酸铵溶液;然后进入脱硫段, 与喷淋的亚硫酸铵液接触进行SO2吸收, 完成脱硫;最后经除雾器除雾后进入烟囱, 排入大气。脱硫后生成的亚硫酸铵液经氧化生成硫酸铵, 再经浓缩、甩干、干燥、包装等, 得到副产品硫酸铵。

本装置分为脱硫系统与产品回收系统, 这两个系统中又各有子系统, 现分项说明如下:

本系统由氨水制备系统、SO2吸收系统 (包含几个子系统) 、亚硫酸铵氧化循环、硫酸铵预浓缩循环、回收系统组成。

2.1 氨水制备系统。本系统分为两个子系统:氨水系统和事故系统。

氨水系统是将厂区供应的氨水打入氨水罐, 氨水罐内的氨水由氨水泵打出并向脱硫系统输送。

事故系统, 来自脱硫系统A/B/C事故液、母液罐事故液、烟囱冷凝液进入地下事故槽, 经事故泵再打回脱硫系统A/B/C。

2.2 SO2吸收系统

①烟风系统。a.热烟气自引风机引出后, 在烟道内首先与喷淋的硫酸铵溶液接触, 然后进入脱硫塔浓缩段, 上升过程中首先与喷淋的硫酸铵浆液接触, 对其进行浓缩, 同时完成进一步降温。b.气流上升穿过浓缩段升气帽后, 开始与脱硫段喷淋的硫酸铵溶液接触, 完成脱硫过程。c.气流继续上升穿过除雾除沫器, 减少烟气中夹带的水分并尽可能多地回收产品。除沫后的湿烟气排出塔外, 经烟囱排入大气。

烟气经上述操作后完成脱硫操作。

②液体物料循环吸收系统。a.工艺水流程。工艺水一路通过清水泵去塔的最上层清洗除雾器 (分为三层) , 为间歇式喷淋, 以冲洗掉除雾器上的结晶。另一路工艺水由工艺水主管引入, 向多功能氧化器补水, 以维持多功能氧化器的液位平衡;b.硫酸铵溶液循环脱硫流程。脱硫循环泵将硫酸铵溶液自多功能氧化器中打出, 打出后在脱硫段分两层进行喷淋。喷淋后的硫酸铵溶液在液滴下落过程中吸收随气流上升的SO2, 吸收SO2后的溶液在升气帽上汇集并溢流入多功能氧化器, 完成脱硫循环, NH4HSO3与 (NH4) 2SO3在多功能氧化器内被氧化为硫酸铵, 再次被脱硫循环泵抽出时补充氨水, 恢复脱硫能力, 周而复始。

2.3 亚硫酸铵氧化循环。

多功能氧化器内的硫酸铵溶液在循环脱硫的工程中会有新的NH4HSO3与 (NH4) 2SO3混入, 因此脱硫后的硫酸铵溶液中含有亚铵成分, 需要经氧化使其转化为硫酸铵。

2.4 硫酸铵溶液浓缩循环。

进入浓缩段的稀硫酸铵在烟道内喷淋后与塔内循环喷淋浆液混合, 进入脱硫塔底部浆液池, 浆液池内浆液硫酸铵总浓度48%~53%, 晶体含量5~10%。

2.5 硫铵回收系统

浆液结晶器系统。由出料泵送来的含晶体物料进入母液罐后, 硫酸铵晶体并在重力作用下晶体以较快速度下沉, 在母液罐锥形底部沉积, 形成晶体相对集中区, 经母液泵打入旋流器, 在旋流器中进行初次分离后上清液回母液罐;经旋流器后的稠料经离心机中分离后, 清液回母液罐。母液罐晶体沉降后的稀浆液在内筒与罐壁的环隙内上浮, 并在结晶罐溢流口处溢流进入母液回流泵进口, 由回液泵打出, 经流量调节阀有控制地进入A、B、C三套脱硫系统。

3 脱硫装置设计技术经济指标

3.1 烟囱出口排放烟气SO2浓度≤90 mg/m3, 排放烟气温度>50℃, 烟气水雾含量<75mg/Nm3, 游离氨逃逸率<10mg/m3。

3.2 脱硫系统总阻力 (引风机出口至烟囱入口包括脱硫部分烟道及GGH) <2350Pa。

3.3 脱硫率≥92%。脱硫效率应不小于95%。

3.4 吸收剂利用率≥95%。

湿法脱硫常见问题的分析 篇7

1 烟囱漂雨问题

由于很多项目脱硫系统未设GGH，出口烟温较低，除雾器出口烟气中的雾滴浓度只能保证去除一定比例的低于75mg/N·m3(干基，大于20μm)(冲洗期间除外)的液滴。对于湿法脱硫后的烟气温度，国际上有严格的规定，必须大于80℃加设GGH，这样即解决了漂雨问题，也有利于提高烟气抬升高度。现就该问题做一个详细的分析：

1.1 引起漂雨现象的一些因素

1)烟气量短期内超标，烟气量过大时烟气流速过高，夹带液滴较多，可将较细小的液滴带走致使除雾器效率降低。2)除雾器结垢或是局部损坏影响除雾器效果。3)烟尘含量过高也将影响脱硫系统的正常运行，烟尘在烟囱出口与冷凝下来的冷凝水结合成液滴也是会导致漂雨的现象出现。4)入口烟气温度较低，例如脱硫系统的烟气设计温度为135度，那么出口可以达到58度左右，烟气温度过低后将导致出口烟气温度降低，形成漂雨。

1.2 对运行中提出的建议

1.2.1 检查除雾器，看是否有堵塞、结垢或是脱落现象

在运行期间，保证除雾器的冲洗间隔至少每2个小时冲洗一个循环，调整除雾器前后压力，保证测量的准确，以便监测除雾器前后压差，压差要低于100Pa，整个保证期期间，总的除雾器压力降不得增加20%以上。由于除雾器冲洗期间会导致烟气带水量加大(一般为不冲洗时的3～5倍)。所以冲洗不宜过于频繁，但也不能间隔太长，否则易产生结垢现象，除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定，一般以不超过2h为宜。

1.2.2 加强观测冲洗水压力

如果压力过低时检查除雾器喷嘴是否损坏，如果压力高时检查喷嘴是否堵塞。检查除雾器冲洗水电动门有无泄漏，保证每一路冲洗水流量和压力，才能达到冲洗效果。通过除雾器断面的流速过低，不利于气液分离，同样不利于提高除雾效率。

保证三台浆液循环泵正常同时投运，稳定烟气流速在设计工况。保证吸收塔内烟气流速3.79m/s，当流速大于4.75m/s时除雾器效率大大降低，如达到重新夹带临界速度5.5m/s时，烟气将携带更多更大的雾滴。

1)适当调整引风机、增压风机挡板。2)在正常运行中风机开度应随着烟气入口压力的变化作相应调整。风机入口应设定压力范围为-50～+50Pa，以保证烟气系统正常运行。3)适当采用换热器、加热器等设备增加出口烟温。例如：国华台山发电有限公司(台山电厂)在满足锅炉正常运行的前提下，通过抽取部分热二次风注入脱硫后净烟气, 提升排烟温度, 以减少或消除“石膏雨”。4)建议分析飘落的雨点成分，是否含有石灰石或是烟尘等物质，除尘效果不好也将使烟囱出现该情况。5)建议监测进口、出口烟气温度和烟气量，及含尘量等参数。6)如要彻底解决漂雨问题必须增加加热器，或是将旁路打开一部分。

2 吸收塔循环泵入口法兰更换问题

由于一般进口阀门订货比较晚，先前出的几版图纸并没有该法兰资料，施工单位按全部国标将法兰采购后安装上，在采购过程中采购单并未设计人员签字审核，以至出现了更换法兰的问题。在设计中需要注意的是，进口部件与国产法兰的连接，进口设备一般都遵循本国的制造规范，我们在设计与其对接的法兰时要按照进口设备的安装尺寸来设计。

3 管道保温和电伴热问题

管道保温设计为50MM，电伴热厂家反馈现场情况达不到保温要求，业主多次提出意见要求整改。厂家提供的电伴热带是需要厂家指导安装的，施工单位在没有指导的情况下安装电伴热，导致电伴热带安装不规范而且没有使用固定带，传热效果不好。建议现场厂家的技术协议和合同文件现场应充分了解，以免造成损失。

4 破碎机的扬尘问题

业主要求设计有破碎机，协议要求的为颚式破碎机，如果采用该型号破碎机将需要两台，造价高，占地空间大。故公司采购了环锤式破碎机，由于该破碎机在工作时产生较大的正压将破随后的石灰石粉尘从进出口分散出去，造成了破碎机层扬尘较大，人员无法进入等问题，业主要求改造。

5 项目中旁路烟道挡板原烟气侧防腐问题

很多项目在旁路挡板的原烟气侧的防腐面积过小，导致系统在运行一段时间后原烟气侧靠近挡板部分容易腐蚀泄漏。建议在以后的设计施工当中尽量增加防腐面积，底板侧设置坡度便于排水。

6 吸收塔搅拌器振动大的问题

现场有些搅拌器厂家给出的支撑不够稳定，搅拌器震动较大，建议确定搅拌器动荷载并结合工作原理和工况给出合理的安装要求，一般是增加支撑。

7 一些设备安装问题

例如磨机泵预留孔太小，泵基础需重新加固，建议某些排水坑顶盖上的设备预留孔宁大勿小。

8 吸收塔除雾器梁上的开孔过小问题

我们在设计吸收塔内部梁上的开孔时应注意厂家提资是衬胶前的尺寸还是衬胶后的尺寸，防止开孔尺寸不对，现场安装出现问题。

9 检修起吊设施应充分考虑现场情况

设计中应核准葫芦结构尺寸和工作运行所需要的空间，合理布置管道，以免现场管道和检修起吊设施相碰影响现场的检修安装。

1 0 结语

以上仅仅是这几年的一些设计和施工上遇到的一些问题，希望对业主方、承包方的相关设计、运行人员有所帮助，以便使电厂相关人员对电厂烟气脱硫有个比较全面的认识，保证烟气脱硫系统的设计、施工、运行等工作，保证脱硫系统的安全、稳定而高效的运行。

摘要：湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高, 一般可达95%以上;单机烟气处理量大, 可与大型锅炉单元匹配;对煤种的适应性好, 烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟道以后, 是独立的岛, 不会干扰锅炉的燃烧, 不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响。目前常见的湿法烟气脱硫有石灰石/石灰—石膏法、钠洗法、双碱法及氧化镁法等。湿法脱硫技术已经很成熟, 但是在施工和设计中也出现了一些问题, 业主在质保期内也会提一些其他问题, 笔者就针对出现的问题作了详细的整理, 以供参考。