氨法脫硫裝置中的防腐蝕形式技術探討

（上海富晨化工有限公司   上海 200233）

摘 要：本文介紹了氨法脫硫裝置（FGD）中的腐蝕特點，以及針對性地對最常見的防腐蝕形式（VEGF鱗片材料和整體玻璃鋼設備）的關鍵技術進行了分別探討和研究，重點分析了鱗片材料在氨法脫硫裝置中的失效原因和可能，并據此重點地提出防腐蝕技術建議（包括防腐蝕結構和方式）。

關鍵詞： 氨法脫硫 FGD 乙烯基鱗片 玻璃鋼 防腐蝕

前言

隨著經濟的發展、社會的進步和人們環保意識的增強，含硫燃料燃燒所產生的煙氣中的二氧化硫是環境治理的重要對象。工業煙氣脫除SO₂（FGD）日益受到重視。目前煙氣脫硫的工藝有很多，但由于歷史的原因，目前主流的脫硫技術仍為鈣法，但鈣法脫硫的二次污染、運行不經濟等問題日益顯現出來，于是，其中作為國際技術先進的煙氣脫硫新型清潔技術（氨法脫硫技術）逐漸受到關注。由于氨法煙氣脫硫技術具有脫硫效率高、無二次污染、可資源化回收二氧化硫，能滿足循環經濟要求等明顯優勢。近年來氨法煙氣脫硫技術在中國得到飛速的發展，該工藝應用業績的不斷增多，包括在石化、鋼鐵、有色等行業中，國內已成功地在60MW機組煙氣脫硫工程上使用了氨法，其各項經濟技術指標居脫硫業的領先水平。

氨法脫硫工藝是采用氨作為吸收劑除去煙氣中的SO₂的工藝，氨法脫硫工藝具有很多特點，氨吸收煙氣中SO₂是氣-液或氣-氣反應，反應速度快、反應完全、吸收劑利用率高，可以做到很高的脫硫效率，相對于鈣基脫硫工藝來說系統簡單、設備體積小、能耗低。但由于氨是一種良好的堿性吸收劑，氨的堿性強于鈣基吸收劑，所以在氨法FGD工藝中，設備的防腐蝕特性是相當重要的，國內已出現眾多起由于防腐蝕出問題而最后導致裝置效率不高乃至失效的情況，所以在本文中就氨法脫硫工藝中的一些腐蝕技術問題進行探討。

1、 氨法脫硫中的腐蝕機理

目前國內外的氨法FGD工藝中，濕式氨法是目前較成熟的、已工業化的氨法脫硫工藝，濕式氨法工藝過程一般分成三大步驟：脫硫吸收、中間產品處理、副產品制造。濕法氨法脫硫工藝中是以水溶液中的SO 2和NH3 的反應為基礎的，煙氣經過吸收塔后，其中的SO 2被吸收生成亞硫酸銨與硫酸氫銨，其中主要的化學反應過程如下：

吸收：SO2+H2O+ x NH3＝(NH4)xH2-xSO3 (亞硫銨)

氧化:：(NH4)xH2-xSO3 +1/2 O2+(2-x)NH3=(NH4) 2 SO4 (硫銨) 

（其中，x=1.2－1.4）

氨水洗滌脫硫工藝設備主要由脫硫洗滌系統、煙氣系統、氨貯存系統、硫酸銨生產系統等組成，核心設備是脫硫洗滌塔。在氨法脫硫工藝中，含SO2的煙氣經過脫硫系統的每個環節均會造成對設備的腐蝕，但在工藝流程中由于采用氨作為為吸收劑，所以基本不存在鈣法工藝中的物理性的磨蝕，在氨法脫硫工藝中腐蝕的形式從機理上主要分三種，化學腐蝕、電化學腐蝕和結晶腐蝕。

A、化學腐蝕：

煙氣中的腐蝕性介質在一定的溫度、濕度下和金屬材料發生化學反應生成可溶性鹽，使設備逐漸被腐蝕。主要反應方程式為：

Fe+SO₂+H₂O=FeSO₃+H₂

Fe+SO₂+O₂=FeSO₄

FeSO4水解生成游離的硫酸：

4FeSO₄+10H₂O+O₂=4Fe(OH)₃+4H₂SO₄

如此循環反復，使腐蝕不斷進行下去。

B、電化學腐蝕：

在潮濕的條件下，金屬表面直接與煙氣介質接觸發生化學反應，導致電化學腐蝕，在焊縫處特別容易發生。主要反應為：

Fe→Fe²⁺ +2e

Fe²⁺ +8FeO.OH+2e→3Fe₃O₄+4H₂O

C、結晶腐蝕：

在煙氣脫硫過程中，由于生成了可溶性的硫酸鹽或亞硫酸鹽，液相則滲入表面防腐層的毛細孔內，當設備停用時，在自然干燥下生成結晶型鹽，產生體積膨脹，使防腐材料自身產生內應力而破壞，特別在干濕交替作用下，腐蝕更加嚴重。

從宏觀上，各種化學介質對防腐蝕材料的腐蝕大致有三種形態和過程：（1）介質首先先浸入材料間隙、氣孔等缺陷中；（2）進而滲透到層間，引起材料的溶脹；（3）浸蝕材料表面。所以防腐蝕層的防腐蝕失效就是介質浸入、滲透和浸蝕的綜合結果。在氨法脫硫工藝中，由于氨分子（包括氨汽和銨離子）是屬于小分子的腐蝕性介質，所以很容易發生滲透，所以在氨法脫硫工藝中，腐蝕性其實較一般石灰石法濕法脫硫工藝的嚴重。從目前眾多的投入及成功運行案例可以得知，乙烯基樹脂鱗片襯里和整體玻璃鋼（FRP）是目前兩種可靠的防腐蝕形式，下面就就兩種應用形式的技術進行探討。

2、 鱗片襯里類材料的防腐蝕分析

乙烯基鱗片材料（VEGF鱗片膠泥）是以乙烯基樹脂為主要材料，并加入10-40%不等片徑的玻璃鱗片和其它一些功能性填料混合而成的一種防腐蝕材料，目前在國內外大量的FGD裝置中得到成功的應用，具有耐腐蝕、抗滲透和耐高溫的特點。VEGF鱗片材料具有以下特點：

1、耐腐蝕性能好；

2、較低的滲透率；

3、VEGF鱗片膠泥具有較強的粘結強度；

4、耐溫差（熱沖擊）性能較好。VEGF鱗片膠泥涂層的線膨脹為11.5×10^-6/℃,（與鋼鐵的線膨脹系數相近），使VEGF鱗片膠泥適合于溫度交變的重腐蝕環境；

5、耐磨性好。涂層硬度較高，另受外機械損傷時的破壞是局部的，其擴散趨勢小，易于修復。

但目前在一些氨法脫硫案例中，一些氨法脫硫裝置的投運率不高，一個主要的原因是防腐蝕方面出了問題。其中原因是多方面的，有結構設計上的，有材料選擇上，也有施工質量上的原因。為了保證系統的有效穩定的運行，防腐蝕材料的選擇和施工是關鍵。

在氨法煙氣脫硫系統中，主要是要考慮三個區域內的腐蝕：一是煙氣輸送系統；二是SO2的吸收、氧化系統；三是吸收劑儲存和供應系統。在上述的三個區域內，每個區域內的腐蝕各有特點，腐蝕性的嚴重程度有差異，但基本歸結下來有以下幾中腐蝕原因和形態，并且是這其中的若干種因素的綜合作用結果，下面就上述系統的腐蝕特點進行詳細分析，以探究防腐蝕涂層失效的原因：

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