氨法脱硫吸收塔内防腐技术探讨

氨法脱硫吸收塔内防腐技术探讨

赵海成

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司

内蒙古自治区赤峰市024000

摘要：氨脱硫装置的烟道、吸收塔、喷淋管等部位易发生化学、电化学、结晶腐蚀，导致烟道结构、设备本体及部件、塔内件损坏，缩短其使用寿命。本文详细分析了氨法脱硫吸收塔内防腐技术。

关键词：氨法脱硫；吸收塔；防腐技术

氨脱硫由于其占地面积小、脱硫效率高、运行能耗低的优势，在烟气治理市场的比例逐年上升。在设备运行中，烟气中的酸性气体和浆液中的颗粒物会引起脱硫塔的腐蚀、冲刷、磨损，影响整个脱硫装置的稳定运行，所以脱硫吸收塔的防腐设计及优化较重要。

一、氨法脱硫概述

氨法脱硫是一种高效、低耗能的湿法脱硫方式，脱硫过程是气液相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，能保持脱硫效率95～99%，氨在水中的溶解度超过20%。氨法的最大特点是SO2的可资源化，可将污染物SO2回收成为高附加值的商品化产品。

二、脱硫塔结构型式

1、金属复合板或高镍合金钢塔。氨脱硫项目选用2507、C276、TA2等材质与碳钢(Q235B、Q345R等)基材通过爆炸、轧制等制成耐腐蚀性好的复合板，或直接采用2507、C276等材质制作吸收塔，但其设备价格高，不利于前期投资。

2、钢筋混凝土吸收塔。吸收塔塔体采用钢筋混凝土结构，内衬耐腐蚀聚合物材料防腐层，施工时钢筋混凝土、内衬防腐层同时进行。钢筋混凝土增加了塔体稳定性，具有良好保温性能，塔内聚合物材料防腐层防腐耐磨性好，克服了脱硫烟气对塔体的腐蚀，延长了塔体使用寿命，在平时无需检修维护。但一次投资资金需求高，所以在氨脱硫中使用钢筋混凝土塔项目并不多。

3、玻璃钢(FRP)塔。FRP因其耐腐蚀、耐热、耐磨性好，与金属或其他无机材料相比，重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔音、防水、易着色，并能穿透电磁波，是一种结合了功能与结构特征的材料。在腐蚀环境中，玻璃钢比钢材具有更好的耐磨性。为提高FRP耐磨性，可在树脂基体中添加合适填料(碳化硅)。氨脱硫系统因其优良综合性能优势，已广泛应用于脱硫吸收塔(塔体、集液器、喷淋内管等)、非标槽罐、烟道和外管道。然而，玻璃钢塔刚度不强，易引起变形及老化。在烟气量大、烟塔相结合装置中，脱硫塔直径大、总高较高，为保证脱硫塔整体稳定性及刚度，直排塔烟囱需额外设钢塔架，装置总成本高，此时选择碳钢防腐结构或其他结构形式的塔更具价格优势。

4、碳钢衬玻璃鳞片吸收塔。最常见的氨脱硫工艺是碳钢内衬玻璃鳞片吸收塔。璃鳞片大多由乙烯基鳞片材料制成，此材料以乙烯基树脂为主要材料，并加入10～40%不等的玻璃鳞片及其他功能性填料混合而成的一种防腐蚀材料，其耐腐蚀，抗渗透，耐高温，耐磨。鳞片胶泥涂层的线膨胀与钢铁线膨胀系数相近，使鳞片胶泥适用于温度交变的强腐蚀性环境。涂层硬度高，另受外机械损伤引起的破坏是局部的，扩散趋势小，易于修复。

三、碳钢衬玻璃鳞片吸收塔防腐工程的设计施工

1、鳞片施工注意事项。脱硫塔焊接组装完毕，盛水试漏合格后，对塔内表面进行全面玻璃鳞片衬里防腐施工。鳞片施工前，应对设备表面综合处理(如打磨、喷砂等)，表面处理等级不低于《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》规定的Sa2.5级、粗糙度Rz≥50μm。表面处理工艺及检验严格按《衬里钢壳设计技术规程》执行，包括焊缝打磨、接管管端锐角磨圆、角焊缝的圆弧过渡等。焊缝打磨后，应按施工图、相关标准规范进行无损检验，任何未通过检验的焊缝必须进行修复，以确保所有焊缝质量合格。

设备内表面经打磨质量检验合格并符合施工环境中相关文件要求后，按《玻璃鳞片衬里施工技术条件》、《火电厂烟气脱硫吸收塔施工及验收规范》规定工序及质量要求进行防腐衬里施工、质量检测与保养。

鳞片施工后，横纵比达到30～120的扁平不连续的玻璃鳞片排列成平行重叠的宫式结构，形成致密防渗层结构。腐蚀介质渗透到固化后树脂中必须经无数曲折途径，所以在一定厚度耐腐蚀层中，腐蚀渗透距离大幅延长，有效增加了玻璃鳞片防腐层厚度。鳞片涂装方法可用刷涂、辊压等。

2、设计与施工注意事项。在吸收塔内件支撑梁设计中，当前多用矩形管、H型钢，与H型钢支撑梁相比，矩形管更便于鳞片衬里施工，但其耗钢量大于H型钢。在设计构件时，要尽可能避免将其设成锐角，这会增加焊接、打磨、衬里施工难度，影响设备防腐质量。安装内件时，应在内件、塔壁和支撑结构间接触面上设防腐软垫片，以防安装时损伤鳞片衬里层。

鳞片衬里施工时，应做好防火防爆工作，合理安排施工顺序与资源，减少受限空间作业，配备足够的安全设备。衬里施工完后，严禁在塔内动火作业，当塔外需焊接施工时，设计时应设预埋件，以防高温损坏衬里层。

3、脱硫塔高温区防腐设计。来自原烟道的烟气温度一般约在120℃，在这种温度条件下，烟道内防腐材料许用应力急剧下降，耐腐蚀性及抗渗透性也相应减弱。吸收塔入口烟道与塔壁交界处为冷热交汇处，由于高温烟气与低温浆液接触，会形成干湿交界面，在温差变化、机械振动和高烟气流速共同作用下，脱硫吸收塔入口烟道内防腐垢易起鼓及脱落。

当浆液与塔壁及干湿界面碰撞时，一小部分粘附在塔壁上并沉积，烟气温度较高，加速了沉积层中水的蒸发，沉积层逐渐形成致密的硬垢结构。当垢层达到一定厚度时，还可能脱落并砸伤浆液区管道、喷嘴、防腐内衬，严重影响塔的运行安全及气流流向。所以要及时冲洗，冲洗方式一般采用喷嘴连续或间隔冲洗，间隔冲洗周期一般应小于2h。吸收塔高温区包括入口烟道、浆液表面至吸收集液器间区域。

①入口烟道防腐设计。设计时，在烟道入口处设挡水板，防止浓浆直接喷入烟道或在背压作用下吸入烟道。入口烟道斜接插入脱硫塔，角度一般在10～30°之间，插入深度一般在200～400mm之间，其有利于减弱塔内回流旋涡，防止浆液倒流。也可在入口烟道区域增加导流板提高气流分布均匀性，减少压力损失。并控制入口烟道顶板与浓喷喷淋层喷嘴，以及入口烟道底板与正常运行浆液液位间距离。

氨脱硫装置的入口烟道主要用衬非金属或金属材料，采用玻璃鳞片防腐技术，施工简单，单位工程造价低，然而，缺点是防腐层易损坏或脱落。为保证脱硫系统的长期稳定运行，防止烟道因防腐层损坏而发生泄漏，目前吸收塔入口烟道内衬防腐材料主要选用合金材料(如C276、2507等)，这种防腐工艺经久耐用，具有良好防腐效果。

②浓缩段区域。浓缩喷淋层腐蚀包括塔壁、喷淋层、液盘支撑梁的积料，以及浓缩浆液对塔壁的冲刷等。浓缩段区域鳞片结构一般由底涂层、鳞片层、耐磨层、FRP加固层、耐磨层和面涂层组成。内件设计时，应在确保覆盖率的同时合理布置支撑梁及选取喷嘴，以减少喷嘴对塔壁的直接冲刷，在特殊情况下，还可增设防冲刷装置。

4、吸收集液器以上区域。与高温区域相比，吸收集液器上方腐蚀环境大幅改善，甚至水洗段上方烟气也较干净。吸收段中浆液来自氧化槽，吸收层中浆液含有较少细小晶体颗粒，这些颗粒不会强烈冲刷塔壁，吸收段上方区域的浆液为工艺水及水洗水，基本不会对塔壁造成冲蚀。所以在吸收集液器以上至烟气出口鳞片结构减少了耐磨层，从内到外防腐结构为底涂层、鳞片层、FRP加强层、及面涂层，内件支撑梁能增加1mm耐磨层，防止上部喷嘴受到冲刷。烟气出口或直排烟囱的鳞片结构一般由底涂层、鳞片层、面涂层组成。

5、浆液区。为保持塔内浆液中固物悬浮状态，避免晶块增加，要确保浆液具有足够流体速度，在流速不足地区，会出现沉积物堆积，但流动强度不宜过大，剧烈扰动不利于硫酸铵晶体成长。塔底浆液中含有大量较大结晶颗粒，在浆液流动中不可避免地会对塔壁及塔底板造成冲刷，且冲刷强度大。浆液区鳞片结构一般由底涂层、鳞片层、FRP加强层、耐磨层、面涂层组成。

参考文献：

[1]乔光辉.玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用研究[J].纤维复合材料,2016(01):33-35+39.