牟義慧，洪運(yùn)武，劉振興

(中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司，黑龍江 大慶 163711)

隨著國家對環(huán)境保護(hù)工作的日益重視，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)提高，對于火電廠鍋爐的煙氣脫硫(FGD)工作提出了更高的要求。火電廠煙氣脫硫裝置是使用物理、化學(xué)的處理方法，除去煙氣中的SO2的裝置，吸收塔和煙囪是濕法煙氣脫硫工藝中的核心設(shè)備。中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司(大慶石化分公司)熱電廠采用乙烯廢堿法煙氣脫硫技術(shù)，使用乙烯裝置產(chǎn)生的廢堿液作為煙氣脫硫吸收劑，達(dá)到“以廢治廢”的目的。但是，乙烯廢堿液的成分復(fù)雜，裝置正常運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)環(huán)境為溫度較高的堿性霧狀蒸汽和可溶性鹽沉積物，廢堿液入塔pH 值為13，反應(yīng)后污水pH 值維持在6 左右，腐蝕性很強(qiáng)。吸收塔和煙囪采用“煙塔合一”方案，材質(zhì)為Q345R，對防腐蝕的要求比較高。

1 腐蝕機(jī)理

大慶石化分公司熱電廠煙氣采用脫硫、脫硝和除塵一體化技術(shù)，煙氣進(jìn)入吸收塔前已經(jīng)過除塵和脫硝處理，進(jìn)入吸收塔的煙氣主要含有:SO2，SO3和少量煙塵等。乙烯廢堿液的成分較復(fù)雜，主要有和 Cl-等，NaOH，Na2SO4和Cl-質(zhì)量濃度分別為40，6 和27 mg/L。煙氣進(jìn)入吸收塔溫度110 ℃，煙囪出口溫度45 ℃，脫硫塔入口煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于700 mg/m3，煙囪出口SO2質(zhì)量濃度小于200 mg/m3。腐蝕類型主要是化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、結(jié)晶腐蝕和沖刷腐蝕［1］，而且這三種腐蝕相互影響，相互作用。

1.1 化學(xué)腐蝕

煙氣中的SO2和SO3與碳鋼直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，對鋼鐵產(chǎn)生腐蝕。在溫度較高的情況下，含硫氣體對普通碳鋼腐蝕更為嚴(yán)重，腐蝕速度更快［2］。煙氣脫硫后，煙囪排放的煙氣溫度為45 ℃，低于露點(diǎn)溫度，由于低溫的煙氣進(jìn)入煙囪后，隨著煙氣溫度的降低，水蒸汽會結(jié)露成液滴，與煙氣中的含硫氣體化合，形成硫酸液膜，對煙囪筒體產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕。

1.2 電化學(xué)腐蝕

在縫隙、焊縫或表面缺陷等特殊結(jié)構(gòu)處，由于缺氧、水解和離子擴(kuò)散困難等原因的綜合作用，在碳鋼表面形成原電池，而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

1.3 結(jié)晶腐蝕

廢堿液吸收SO2后生成可溶性硫酸鹽或亞硫酸鹽，液相則滲入表面防腐蝕層的毛細(xì)孔內(nèi)，若設(shè)備檢修停用時(shí)，在自然干燥下生成結(jié)晶型鹽，同時(shí)體積膨脹，使防腐蝕材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使其脫皮、粉化、疏松或裂縫損壞。

1.4 沖刷腐蝕

吸收塔中所使用的吸收劑(廢堿液)中含有固體顆粒物，以一定速度由噴淋管噴嘴噴出，流過金屬表面時(shí)，對吸收塔內(nèi)壁及其內(nèi)件產(chǎn)生沖刷磨損;另外，煙氣中含有的粉塵等固體顆粒物亦對吸收塔有磨損。

2 方案選擇

2.1 吸收塔防腐蝕方案

2.2 煙囪的防腐蝕方案

吸收塔煙囪直徑5.5 m，凈高74 m，正常情況是在低溫(45 ℃)和高濕的環(huán)境下運(yùn)行。正常運(yùn)行過程中，除了由于溫度變化產(chǎn)生的變形量外，還有因風(fēng)載等因素引起的變形量。當(dāng)脫硫裝置停工檢修等非正常情況下，煙氣溫度可達(dá)130 ℃左右，溫度變化在110 ℃左右，變形量更大，腐蝕情況較吸收塔更為嚴(yán)重。復(fù)雜的運(yùn)行工況要求煙囪防腐蝕內(nèi)襯材料不僅具有良好的抗腐蝕性，而且還需要具有很高的抗熱應(yīng)變性(溫度交變性能)。

鈦板在耐腐蝕性及抗熱應(yīng)變性等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬，介質(zhì)溫度在315 ℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性［6］?？紤]到抗腐蝕性，抗熱應(yīng)變性及更長的使用壽命和可靠性，吸收塔煙囪整體采用2 mm 鈦板制成煙囪內(nèi)襯。

3 施工要點(diǎn)

施工方案和施工過程中的質(zhì)量控制對吸收塔和煙囪的最終防腐蝕效果影響很大。施工過程中要認(rèn)真執(zhí)行施工方案，對各工序的質(zhì)量要按規(guī)范要求嚴(yán)格控制。

3.1 玻璃鱗片施工要點(diǎn)

(1)防腐蝕前，吸收塔內(nèi)壁金屬表面作噴砂除銹處理，噴砂除銹處理等級為Sa2.5 級。

(2)玻璃鱗片防腐蝕層必須完全封閉，涂抹均勻，每道工序、每個(gè)部位都要嚴(yán)格檢查，以防漏涂，濕度在85%以上或雨天要停止作業(yè)。

(3)為了防止應(yīng)力集中，在端面、連接面及拐角處進(jìn)行圓滑過渡，亦可采取玻璃布增強(qiáng)等補(bǔ)償措施。

(4)施工質(zhì)量要全過程控制，最終檢驗(yàn)項(xiàng)目要有外觀檢查、厚度測試、漏電檢查和錘擊檢查。

(5)對不合格處的處理:厚度不足處要補(bǔ)足厚度;表面?zhèn)?、流掛、氣泡等在厚度不低于最低厚度?biāo)準(zhǔn)的情況下打磨平滑;對漏電，鼓泡，剝離等要除去缺陷處后按修補(bǔ)要領(lǐng)進(jìn)行修補(bǔ)。

3.2 硫化丁基橡膠施工要點(diǎn)

(1)金屬表面焊縫要平整，無焊瘤和咬邊，角焊縫要打磨圓滑，與平面成圓弧過渡;

(2)金屬表面作噴砂除銹處理，噴砂除銹處理等級為Sa2.5 級。粗糙度(Rz)不低于50 μm;

(3)在膠板黏結(jié)時(shí)，橡膠板要無張力粘貼在碳鋼基層上，要將粘貼界面內(nèi)的空氣完全排凈，使膠板與金屬表面緊密貼合，膠板接縫烙實(shí);

(4)施工時(shí)，注意環(huán)境溫度和濕度等條件的影響，橡膠板黏合劑在涂刷時(shí)，溫度不低于環(huán)境溫度，濕度不大于75%，以免空氣中的水蒸氣冷凝;

(5)膠板聯(lián)接處的接縫切勿互相交叉，搭接需避開十字縫。其搭邊采用對搭的方式，搭邊寬度一般在10～30 mm，搭邊部位用手動壓滾充分滾壓，不讓空氣滯留。膠板與膠板間的搭邊，需順液體及氣體流向搭接，不能逆向搭接;

(6)凡開口部位，涂上底、中涂、黏接劑及襯完橡膠板的，需用塑料布封好，防止異物、雨淋及陽光直射;

(7)施工質(zhì)量要全過程控制，最終檢驗(yàn)項(xiàng)目要有外觀檢查、厚度測試、硬度、漏電檢查、黏接力測試和錘擊檢查。

3.3 鈦板施工要點(diǎn)

根據(jù)煙囪的操作壓力、溫度、物料特性、濃度、流速以及開停車狀態(tài)和頻繁程度等，采用機(jī)械局部固定襯里按JB/T 4745-2002《鈦制焊接容器》執(zhí)行。施工過程注意以下幾點(diǎn):

(1)材料進(jìn)場后，檢查卷筒周長、表面平整度、橢圓度等;

(2)施焊前，基層鋼和鈦板襯里層的坡口區(qū)應(yīng)該潔凈，沒有污物;如加工的坡口被污染，必須進(jìn)行清洗或用機(jī)械方法(如刮刀、不銹鋼絲刷)加以清理干凈;

(3)焊接環(huán)境應(yīng)保證清潔，無灰塵和煙霧，相對濕度不高于80%，環(huán)境溫度不低于5 ℃;

(4)不得強(qiáng)行組對，定位焊縫不應(yīng)有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，否則應(yīng)清除重焊;

(5)焊縫要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行外觀、滲透(PT)、射線(RT)和超聲(UT)檢驗(yàn)合格。

4 應(yīng)用效果

2013 年8 月在大慶石化分公司熱電廠脫硫脫硝改造項(xiàng)目中對脫硫塔和煙囪采用玻璃鱗片、橡膠和鈦板防腐蝕組合方案。經(jīng)過1.5 a 的運(yùn)行，吸收塔玻璃鱗片外觀檢查無鼓泡、起皮等現(xiàn)象，整體完好;襯膠外觀整體完好，沒有鼓泡，搭邊翹起等現(xiàn)象;煙囪鈦板襯里無開裂、腐蝕等現(xiàn)象。各項(xiàng)檢測結(jié)果均在合格范圍內(nèi)。結(jié)果表明:該方案的防護(hù)效果明顯是“煙塔合一”結(jié)構(gòu)脫硫設(shè)備腐蝕與防護(hù)的一套可靠的解決方案。

［1］趙凱.玻璃鱗片樹脂和橡膠襯里在濕法脫硫吸收塔上的應(yīng)用［J］.有色設(shè)備，2008(6):30-32.

［2］吳東亮，劉洪洋.電站鍋爐產(chǎn)生高溫硫腐蝕機(jī)理及預(yù)防措施［J］.華北電力技術(shù)，2007(12):52-54.

［3］牟義慧.煉油廠設(shè)備腐蝕與防護(hù)［D］.大慶:東北石油大學(xué)，2011.

［4］崔志峰，韓一純.在Cl-環(huán)境下金屬腐蝕行為和機(jī)理［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2011，28(4):1-2.

［5］李登軍，劉在陽.玻璃鱗片涂料重防腐蝕機(jī)理及其應(yīng)用(上)［J］.纖維復(fù)合材料，2000，17(2):45-47.

［6］羅峻峰，祝紅山.脫硫煙囪防腐技術(shù)及方案比選［J］.能源技術(shù)與管理，2009(4):125-126.