淺談氨法脫硫裝置腐蝕機(jī)理與防腐措施

過小玲

摘要：隨著國家對節(jié)能減排的重視，SO2排放要求越來越高。氨法脫硫因有其獨特的優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用，尤其在脫硫超低排放改造上，很多公司選擇了氨法脫硫。本文主要就氨法脫硫的腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究并闡述氨法脫硫防腐措施。

關(guān)鍵詞：氨法脫硫;腐蝕機(jī)理;防腐措施

濕法煙氣脫硫過程中，煤或燃料燃燒產(chǎn)生的SOX，NOX，HCL，HF等幾乎都在脫硫洗滌循環(huán)過程中轉(zhuǎn)移到吸收循環(huán)液中，再加上脫硫循環(huán)液中結(jié)晶顆粒和液滴的沖刷、腐蝕和煙氣高溫的作用，使脫硫循環(huán)液具有強(qiáng)烈的腐蝕性。脫硫裝置被腐蝕會導(dǎo)致發(fā)生故障停運，因此做好防腐工作十分必要。本文將從腐蝕機(jī)理和防腐措施兩方面來總結(jié)研究氨法脫硫裝置的腐蝕問題。

1.氨法脫硫裝置腐蝕機(jī)理

在使用氨法脫硫裝置對煙氣進(jìn)行脫硫處理時，涉及到多種成分，如：二氧化硫、氮化物、水蒸氣、較大顆粒物等物質(zhì)，成分相對較為復(fù)雜，進(jìn)而使得脫硫塔內(nèi)不斷交換變更酸堿環(huán)境，不僅僅會對脫硫裝置產(chǎn)生腐蝕工況，還會產(chǎn)生相應(yīng)的磨損。基于此，脫硫裝置就會受到多種反應(yīng)的影響，尤其是各種物質(zhì)對于設(shè)備金屬材料所產(chǎn)生的腐蝕作用。

1.1金屬材料腐蝕機(jī)理

通常來講，脫硫設(shè)備裝置主要就是由金屬材料所構(gòu)成，僅僅有小部分為非金屬材料。因循環(huán)液的強(qiáng)腐蝕性導(dǎo)致脫硫設(shè)備會被腐蝕。而金屬材料的腐蝕則可以分為多種類型，如：一般腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等多種類型，下文則對這部分腐蝕類型進(jìn)行簡單分析。

1.1.1一般腐蝕

金屬材料所產(chǎn)生的一般腐蝕，主要就是材料表面所發(fā)生的均勻腐蝕，煙氣中的腐蝕性介質(zhì)在一定的溫度、濕度下和金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性鹽，使金屬逐漸被腐蝕。

1.1.2縫隙腐蝕

金屬材料所發(fā)生的縫隙腐蝕，主要作用于材料表面所產(chǎn)生的沉積物下面，或者腐蝕作用于墊片、內(nèi)部金屬等其他裝置內(nèi)部不流動區(qū)域。而在發(fā)生縫隙腐蝕的情況時，通常會分為三個階段發(fā)生。針對此種情況來講，造成其產(chǎn)生縫隙腐蝕的主要原因，就是由于法蘭接合處的毛細(xì)作用或者滲漏作用所產(chǎn)生的。

1.1.3晶間腐蝕

在潮濕條件下，金屬表面直接與煙氣介質(zhì)接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，在焊縫處特別容易發(fā)生。如果脫硫設(shè)備當(dāng)中的不銹鋼材料在進(jìn)行焊接安裝時，沒有進(jìn)行嚴(yán)格的處理，那么碳和鉻就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在晶界處反應(yīng)析出碳化物。雖然二者析出的碳化物不會對晶體本身產(chǎn)生一定的破壞，但是其屬于貧鉻狀態(tài)的一種組織，能夠很大程度上降低電極電位，在受到腐蝕作用時，貧鉻就會發(fā)生轉(zhuǎn)變，此區(qū)域就會成為陽極，而富鉻就會同碳化物區(qū)域就會呈現(xiàn)為陰極，進(jìn)而導(dǎo)致二者成為微電池，最終降低設(shè)備的耐腐蝕性特點[1]。

1.2非金屬材料腐蝕機(jī)理

1.2.1化學(xué)腐蝕

脫硫設(shè)備內(nèi)的非金屬材料發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)腐蝕，主要就是局部原電池產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的一種過程，非金屬材料在此設(shè)備當(dāng)中，就是充分發(fā)揮自身的絕緣性特點，使得設(shè)備的電池內(nèi)阻得到有效提高。而且非金屬材料對于離子或者電解質(zhì)來講，材料自身的阻力越大，那么最終產(chǎn)生的電阻也就越大，進(jìn)而非金屬材料的抗腐蝕材料也就相對較好?；诖?，就需要對材料進(jìn)行正確的選擇，并且對其進(jìn)行合理設(shè)計。一般來講，非金屬材料的化學(xué)腐蝕過程同金屬材料的腐蝕過程進(jìn)行對比，相對較為緩慢。

1.2.2物理腐蝕

通常而言，非金屬材料的成型，大都是在室溫條件下生成的，材料并不屬于致密性體，所以就會存在著大量的分子機(jī)容穴，進(jìn)而就會產(chǎn)生裂紋等情況。與此同時，非金屬材料在成型的過程中，都會使用揮發(fā)性稀溶劑展開施工環(huán)節(jié)，由此，當(dāng)非金屬材料投入正常使用之后，其中溶劑揮發(fā)之后，就會加大非金屬材料的缺陷，進(jìn)而一定程度上為腐蝕介質(zhì)的入侵提供了渠道，對于脫硫設(shè)備來講，產(chǎn)生了較為不利的影響。

除了上述腐蝕外，氨法脫硫還存在結(jié)晶腐蝕和應(yīng)力腐蝕。

結(jié)晶腐蝕：在煙氣脫硫過程中，由于生成了可溶性的硫酸鹽和亞硫酸鹽，液相則滲入表面防腐層的毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)設(shè)備停運時，在自然干燥下生成結(jié)晶型鹽，產(chǎn)生體積膨脹，使防腐材料自身產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而破壞，特別在干濕交替作用下，腐蝕更加嚴(yán)重。

應(yīng)力腐蝕：由于溶液中氯離子含量高，材料局部區(qū)域發(fā)生孔蝕核，形成蝕孔，然后發(fā)展成為應(yīng)力腐蝕形態(tài)，最后對設(shè)備直接構(gòu)成破壞性的腐蝕失效。

2.氨法脫硫防腐蝕對策

2.1對防腐內(nèi)襯施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把控

2.1.1嚴(yán)格驗收檢查進(jìn)場原材料

當(dāng)原材料進(jìn)行入到施工場地的過程中，需要對其品種、類型、質(zhì)量等內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，從而充分保障防腐作用的積極發(fā)揮。

2.1.2嚴(yán)格控制預(yù)處理工序質(zhì)量

在對脫硫設(shè)備進(jìn)行防腐蝕施工的過程中，需要提前對其進(jìn)行預(yù)處理，在此環(huán)節(jié)過程中，主要就是對基體進(jìn)行相應(yīng)的打磨補(bǔ)焊，充分保障防腐施工的質(zhì)量與水平。首先，在對襯膠以及玻璃鱗片進(jìn)行防腐施工之后，其基體表面需要保證整潔干燥，而且其整潔度需要能夠充分符合SA2.5級要求。其次，對材料進(jìn)行噴砂的過程中，其噴砂最終的質(zhì)量要求，需要能夠滿足噴砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣板需求，在結(jié)束噴砂工作之后，需要對其表面進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗，監(jiān)控管理噴砂壓縮空氣的質(zhì)量，密切關(guān)注噴砂的質(zhì)量，最終充分保障噴砂環(huán)節(jié)的質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。最后，在開展此環(huán)節(jié)工作時，還需要對氣溫變化情況進(jìn)行密切關(guān)注，如果金屬面打光合格之后，就需要在當(dāng)天進(jìn)行后續(xù)處理，立馬涂上底涂，從而起到良好的防銹作用。

2.1.3有效控制施工環(huán)境條件

在開展玻璃鱗片施工的過程中，需要注意溫度應(yīng)該控制在合理標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，通常來講，溫度最低為15℃，最高為30℃，而且其施工環(huán)境的濕度也需要進(jìn)行密切關(guān)注，不能夠?qū)τ?5%。具體如表1。

2.1.4密切關(guān)注控制施工過程要點

第一，配料環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)當(dāng)中，需要對相關(guān)防腐材料進(jìn)行密切的關(guān)注，保障材料質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，在施工現(xiàn)場配置這些防腐材料時 ，需要對配料過程進(jìn)行密切關(guān)注，重點關(guān)注配比準(zhǔn)確性以及活化器內(nèi)容。

第二，工序銜接環(huán)節(jié)。在此施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，需要注意對材料進(jìn)行噴砂之后，需要在24小時之后，對其進(jìn)行二遍底涂，使得材料具有良好的防腐作用[2]。在此環(huán)節(jié)施工的過程中，還需要充分結(jié)合相關(guān)工藝文件標(biāo)準(zhǔn)，對各個工序之間的時間關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格控制，充分保障工序銜接能夠符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.5工藝過程控制

在氨法脫硫運行過程中，可以通過控制系統(tǒng)溶液的酸堿度來改善設(shè)備和管線的腐蝕。

2.1.6選擇合適的材料

整個氨法脫硫系統(tǒng)可以采用金屬和非金屬材料相結(jié)合的方式，一方面需選擇性能可靠的防腐材料，另一方面也需控制成本，適合我國國情。比如塔內(nèi)可以根據(jù)溶液濃度酸堿度等選擇316L或者2507等金屬材料，塔體可以采用碳鋼襯玻璃鱗片。塔外含硫銨溶液和漿液的管線可以采用玻璃鋼或者不銹鋼材質(zhì)，閥門可以采用碳鋼襯聚四氟乙烯等?？傊覀円鶕?jù)項目本身要求再結(jié)合工藝選擇合適的防腐材質(zhì)。

結(jié)束語：

因氨法脫硫所產(chǎn)生腐蝕工況較為嚴(yán)重，而且還會對脫硫設(shè)備的長期運行產(chǎn)生極為不利的影響，所以就需要我們詳細(xì)了解各個環(huán)節(jié)的施工情況，采取相應(yīng)措施對其進(jìn)行綜合解決，保障氨法脫硫裝置能夠長期穩(wěn)定運行。與此同時，通過相關(guān)防腐材料的使用，嚴(yán)格把控施工環(huán)節(jié)，同時對脫硫工藝進(jìn)行有效調(diào)整優(yōu)化，為脫硫裝置常見穩(wěn)定運行奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏利明.硫酸尾氣氨法脫硫工藝存在的問題和解決措施[J].硫酸工業(yè)，2019（07）：29-33.

[2]張海鵬，張曉蕾，劉建新，談建平，王江云.氨法脫硫硫酸銨漿液腐蝕及防護(hù)對策[J].全面腐蝕控制，2019，33（05）：11-16.