火电厂脱硫系统及烟囱腐蚀情况分析

火电厂脱硫系统及烟囱腐蚀情况分析

陈尚彬

（广东惠州平海发电厂有限公司    广东    惠州    516300）

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，对电力的需求越来越大。与此同时，大气污染日益严重，二氧化硫等污染物的排放量也在不断增加。国家对此也出台了一系列政策措施，要求企业必须进行烟气脱硫系统的建设，实现达标排放。但脱硫系统在运行过程中容易发生腐蚀现象，一旦发生腐蚀会造成设备损坏、烟囱脱落等后果，进而影响电厂的正常运行。基于此，本文通过具体案例，对火电厂脱硫系统及烟囱腐蚀形式和防腐措施进行分析，希望能对相关企业和个人有所帮助。

关键词：火电厂脱硫系统；烟囱腐蚀；二氧化硫

目前，火电厂烟气脱硫系统（FGD）及烟囱普遍存在腐蚀严重的问题。据统计，国内电厂的平均腐蚀速率为1.87 mm/a，其中燃煤电厂的腐蚀速率更高。一般情况下，当烟气温度在300℃以下时，脱硫系统的腐蚀速度随温度升高而明显加快；当烟气温度在400℃以上时，腐蚀速度随温度升高而减缓。脱硫系统及烟囱腐蚀严重的主要原因是：脱硫系统及烟囱设备、材料及运行工况。本文将对脱硫系统和烟囱防腐蚀措施进行分析和讨论。

一、案例分析

某电厂在一期工程建设过程中，由于脱硫塔吸收剂浆液质量不稳定，造成吸收塔浆液 pH值较低，甚至在3~4之间波动。在烟气湿法脱硫系统运行过程中，由于吸收塔入口烟气温度较低，会导致脱硫液蒸发到大气中的水分在烟囱内凝结成水。如果凝结水处理不好，就会导致烟囱内壁结垢、腐蚀，最终造成烟囱脱落。

二、火电厂脱硫系统及烟囱腐蚀概述

（一）脱硫系统概述

电厂在发电过程中会排放大量的二氧化硫等污染物，这些污染物严重威胁到环境和人们的生活。为实现国家对环境保护的要求，火电厂在发电过程中会设置脱硫系统，其主要目的是将排放到大气中的二氧化硫等污染物进行吸收并转化为无毒无害的硫酸盐。目前我国使用最多的脱硫方法是石灰石－石膏湿法脱硫技术，该技术是将石灰石与水混合后使用，其在脱硫过程中主要通过化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙。但由于石灰石浆液制备过程中使用的水源多为回用水，氯离子与氟离子含量偏高，对人体、管道设备会产生不良影响。因此目前我国大多数火电厂都使用了烟气循环吸收技术来替代石灰石－石膏湿法脱硫技术，实现对二氧化硫等污染物的有效吸收和处理[1]。

（二）脱硫系统常见的腐蚀形式

（1）化学腐蚀：因为烟气中含有硫酸、二氧化硫等成分，这些成分容易与石膏发生化学反应，从而使石膏的碱性提高，并导致石膏的结晶，使石膏结晶变粗，降低了石膏的质量，造成烟囱内壁严重腐蚀。

（2）电化学腐蚀：在烟气中含有大量的硫离子，这些离子容易在烟囱内壁形成电化学反应。从而导致烟囱内壁严重性腐蚀。

（3）应力腐蚀：由于烟气中含有大量的水蒸气以及腐蚀性气体，这些物质会对设备产生一定的应力。当应力达到一定程度时，就会使设备出现疲劳破坏。当应力超过设备承受能力时，就会产生裂纹并发生断裂，从而使设备发生损坏。

三、火电厂脱硫系统及烟囱防腐措施分析

（一）控制烟气中SO2含量

烟气中SO2浓度的高低直接影响着脱硫系统的运行。若烟气中SO2含量过高，将会加速脱硫系统设备及材料的腐蚀，进而影响脱硫系统的正常运行，甚至导致设备损坏。因此，需要从源头上控制烟气中SO2含量[2]。

（1）采用先进的脱硫工艺技术。火电厂采用的脱硫工艺技术主要有石灰石－石膏湿法、石灰石－石膏-烟气双碱法、亚硫酸铵法等。

（2）尽量采用低硫煤或优化燃料结构。如：低硫煤、天然气等的使用将有效减少SO2的排放量，进而减少对脱硫系统的腐蚀。

（3）在烟气脱硫装置前设置烟气加热装置。该装置能将吸收塔出口烟气温度提高至酸露点以上，以减缓烟气中SO2含量增加对设备及材料造成的腐蚀。

（二）选择耐腐蚀材料

目前，电厂脱硫系统及烟囱常用的耐腐蚀材料有：玻璃钢、玻璃鳞片、钛钢复合板等。但玻璃钢对温度变化敏感，且容易断裂，较少应用到实际工程中。而钛钢复合板具有良好的耐酸、耐碱及耐热性能，是比较理想的脱硫系统及烟囱材料。但钛钢复合板成本较高，且需要一定的技术条件才能加工成型。因此，在脱硫系统及烟囱的防腐设计中，应尽量使用价格低廉、性能稳定的玻璃鳞片类材料。

目前，国内已有一批厂家研制出了具有抗腐蚀性能强、耐酸碱性能好等特点的高性能耐蚀材料，如东方锅炉有限公司研发生产的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料（FRP）、耐蚀复合玻璃钢（FRP）等。针对目前市场上对高性能防腐蚀材料需求迫切的情况，可开发出更多具有耐腐蚀性能强、价格适中、耐温性能好等特点的新产品。比如东方锅炉股份有限公司开发的 FRP烟囱内衬，其结构为：内衬衬里外表面为金属材质；内衬衬里内表面为玻璃钢材质。在实际工程中使用效果较好。

在烟囱使用的防腐涂料方面，目前国内普遍采用的脱硫防腐涂料有三种：（1）硫化橡胶；（2）耐酸玻璃鳞片石墨涂料；（3）耐酸玻璃钢涂料。在防腐涂料设计时尽量考虑各层材料之间的界面粘接和层间粘接，保证整体防腐涂层的连续运行。同时，对各层材料的厚度、膨胀系数、抗疲劳强度等性能进行严格控制，保证防腐涂层在高温环境下的良好性能。

（三）合理布置脱硫系统

FGD的布置原则：宜选择在烟尘较少的位置，避免在烟尘多的位置，以降低杂质侵入吸收塔系统。脱硫装置布置与机组运行的协调，可减少脱硫系统和锅炉之间的相互干扰，从而减少锅炉燃烧杂质对脱硫装置的影响。

在脱硫装置的末端，部分电厂布设了GGH回转式再热器，将烟气温度重新提升至酸露点以上。一般脱硫吸收塔出口烟气温度在50~60℃左右，远低于酸露点温度。这个温度下的烟气进入烟囱后，在烟囱内壁上会凝结出水珠与酸露，造成烟囱内壁发生电化学腐蚀。GGH回转式再热器重新将烟气温度提升至酸露点以上，减少了酸露析出，可以一定程度上抑制烟囱腐蚀。

（四）烟囱防腐方案的选择

目前，国内已有很多烟囱防腐方案可供选择，包括烟囱内衬防腐、烟囱内壁防腐、烟囱整体防腐等，其中以内衬防腐技术最为成熟，但内衬材料的选择至关重要。在选择内衬材料时应根据其材质特性和运行工况进行选择。目前国内的燃煤电厂普遍采用的是奥氏体不锈钢或铁基合金，该类材料耐蚀性能不够强，一般用于安装了GGH后的环境。而有些材料则具有很好的耐湿烟气性能，如钛钢复合板等，能在烟温低于酸露点的工况下使用。

结语：综上所述，脱硫系统及烟囱腐蚀是燃煤电厂普遍存在的问题，既影响了机组运行，又造成了经济损失。如何解决好脱硫系统及烟囱的腐蚀问题，降低电厂投资，是各发电企业必须面对的难题。本文通过对腐蚀类型的分析，结合实际案例情况，提出了具体的解决方案。

参考文献：

[1]沈晓明；陈建伟；钱洲亥；祝郦伟;周海飞.火电厂脱硫系统投运后烟囱的腐蚀状态评价[J].浙江电力,2013,32(10):44-46+73.

[2]崔永忠;廖永进.火电厂脱硫系统及烟囱腐蚀情况分析[J].广西电力,2010,33(03):47-49.