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燃煤电厂湿法烟气脱硫的腐蚀与防护

摘要：现在我国主要以煤炭发电为主，产生的SO2数量相当多，全国正在进行超低排放改造，将尾气排放达到国家环保法的要求，所以腐蚀的问题就相对严重，本文就是从脱硫腐蚀的机理到防腐材料的选择，给本行业的人员提供一些参考。也介绍了一些常见的腐蚀形态，重点介绍了鳞片胶泥这种防腐材料的特点。
关键词：湿法脱硫；腐蚀；防腐材料

1前言
我国的发电来源仍然以煤炭为主，所以火电厂生产的SO2数量相当之多，大约占到全国SO2总排放的44%，现全国的燃煤电厂都在进行超低排放改造，脱硫设备吸收了绝大多数的SO2，以石灰石湿法脱硫为例，该方法将烟气生产的SO2转化成CaSO4。
在脱除SO2的过程中，不可避免地造成对脱硫设备的腐蚀，所以湿法脱硫工艺的防腐问题一直是脱硫行业中非常重要的问题，其所涉及到的腐蚀机理十分复杂，它将物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀集合起来，对设备造成的腐蚀相当严重。脱硫设备种类较多，环境相对复杂，所以很多设备都存在着腐蚀严重的问题，每种设备的防腐措施并不一样，所以对脱硫设备防腐措施的研究十分重要。
2湿法脱硫的腐蚀机理和形态
湿法脱硫中吸收塔内部的环境十分复杂，固体、液体、气体交汇，腐蚀就更加容易产生，而且吸收塔是湿法脱硫最重要的设备之一，如果腐蚀严重，将造成不可重大的损失，在这样的一个复杂的环境中，腐蚀的形式多种多样，主要有化学腐蚀，电化学腐蚀，磨损腐蚀，结晶腐蚀，电腐蚀等。
2.1化学腐蚀
化学腐蚀是最基本的腐蚀，也是较为常见的一种腐蚀，化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。在脱硫过程中，烟气中含有的一些腐蚀性介质在一定的条件下与设备发生化学反应，生成物为可溶性的盐类，设备从而会被逐渐腐蚀。主要发生的化学反应如下：
SO2+H2O=H2SO3
Fe+H2SO3=FeSO3+H2
在吸收塔浆液内有溶解的氧气存在，可将FeSO3氧化成FeSO4，这两种盐都是可溶性盐，所以长期会对吸收塔塔壁造成化学腐蚀。
2.2电化学腐蚀
电化学反应是在湿态的环境中一种最为常见的化学反应，电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而产生的破坏。反应的金属表面上有着阳极和阴极，所以会有电流的存在，阳极上金属不断地失去电子成为离子进入到溶液中，所以导致金属被不断地溶解，从而造成了腐蚀。这种电化学腐蚀在脱硫系统中表现最为常见的形态就是缝隙腐蚀。
2.3磨损腐蚀
磨损腐蚀主要是由于固体颗粒或者气体在高速流体里与金属表面冲击碰撞发生的一种腐蚀形态，在脱硫系统中，由于浆液中仍然含有固体颗粒，浆液流体的速度较高，与管道发生了冲击，造成腐蚀。在浆液循环泵中，也有气蚀浸蚀磨损，其原因是在液体中的气蚀现象而产生的一种磨损。
2.4结晶腐蚀
结晶腐蚀又叫做应力腐蚀。因酸、碱、盐等腐蚀介质浸入到建筑物或材料内部生成结晶盐，由于这种结晶盐的体积膨胀作用使建筑物或材料内部产生应力而引起的破坏现象。在湿法烟气脱硫中，由于浆液中有一些亚硫酸盐和硫酸盐，在流动中渗入到缝隙中，等到自然风干之后，产生了结晶盐，此时体积变大，且液相盐类变为固相结晶盐类，所以硬度增大，使得防腐材料自身产生了应力，从而造成了腐蚀。
3防腐蚀技术
在燃煤的电厂中，由于国家环保法的出台，对二氧化硫和氮氧化物的排放要求日益严格，当前国内外比较有效的方法是烟气脱硫（FlueGasDesulfurization简称“FGD”）。现在基本上国内外都采用了湿法石灰石-石膏脱硫法。对于湿法石灰石-石膏脱硫的防腐工艺，其基本过程是：
烟气中的SO2、SO3、HF或其它有害化学成份在高温状态下与一些化学介质相遇，并发生了化学反应，产生稀硫酸、硫酸盐或其它化合物，此时烟气温度也降低到了露点以下，这时脱硫设备就会出现露点腐蚀问题。所以，湿法脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求非常严格；现在由于不允许打开旁路烟道，所以就要求脱硫系统跟主机必须是同时运行，同时退出，所以对脱硫系统的可靠性、利用率和使用寿命要求也相当高。那么，对烟气脱硫系统的防腐性能也提高了要求。
4防腐材料的选择
4.1鳞片胶泥的防腐机理
鳞片胶泥含有10%-40%片径不等的玻璃鳞片，胶泥在施工完毕后，扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大的延长，相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。
4.2鳞片胶泥的特点
鳞片胶泥的特点是很多的，首先其具有很好的耐腐蚀性能，从而也有了很低的渗透率。这是鳞片胶泥最大的特点，其次，鳞片胶泥的热冲击性能也比较好。这是因为在鳞片胶泥的涂层中会有很多的玻璃鳞片，从而减少了涂层与铁间的线膨胀系数的差别。
再者，鳞片胶泥也有很强的粘结强度，正因为它有很强的粘结强度，所以能够保证鳞片胶泥的耐蚀性。当然，鳞片胶泥还有其他很多的特点，比如说耐磨性也是很好的，因为它耐磨性为130mg，当鳞片胶泥受到外界的机械磨损的时候，它的破坏扩散也比较小，破坏也就成了局部磨损，这样的话有利于修复。鳞片胶泥的造价也是相对来说便宜的，比国内外所用的合金，玻璃钢之类的材料更为便宜。所以鳞片胶泥是很有优势的一种防腐材料。
5结语
湿法石灰石脱硫技术日益成熟，改进的空间越来越少，在目前国家环保法对尾气排放更加严格的情况下，对设备的要求也更高，所以我们对防腐蚀的研究应该更加深入。防腐材料的选择其实是多样化的，也有研究人员研究新型的材料。这方面可以再进行探索。

参考文献：
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[2]李守信，赵毅，王德宏.烟气脱硫系统的防腐问题[J].华北电力大学学报，2000.
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