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发电厂烟气脱硫系统吸收塔搅拌器损坏的原因探

发布时间:2020-08-28 06:22

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  迄今为止,FGD系统已运行近2年了,2002年8月28日,有关人员对电厂FGD系统进行了全面检查,结果发现吸收塔内4个搅拌器的所有叶片顶部都不同程度地受到损坏,这种现象在国内第1次见到。本文将详细介绍搅拌器损坏的情况,并分析其损坏的原因,提出改进措施。

  在吸收塔底部1.3 m处均匀布有4台搅拌器,其作用是防止塔内固体沉积和分配氧化空气,它由搅拌机构、轴和配备驱动电机的驱动系统组成。搅拌器轴与水平线°倾角,与中心线 m,搅拌机构是一个三叶螺旋桨叶片,材料为不锈钢(钢号1.4529),德国MUT-Tscha mber公司制造。

  图1为4个搅拌器损坏的总体图,从中可见损坏部位基本相同,都是叶片顶部。图2是各搅拌器叶片损坏的具体现象,主要有穿孔、崩裂等。

  碰撞、磨损,而是腐蚀所致。金属的腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀形态多样,可以发生孔腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂等[4]。图2中的叶片明显是局部腐蚀。

  SO2(SO3)溶于水后,生成相应的酸液,使金属表面吸附的水膜p H值很低;加之SO2本身又是强氧化剂,在阴极上可以进行还原反应:

  这些反应的标准电极电位比大多数工业用金属的稳定电位(如铁的稳定电位为-0.44 V)要高得多,从而使金属成为腐蚀电池的阳极而加快腐蚀。

  更为严重的可能是“酸的再循环”,SO2被吸附在金属表面,在有氧存在的情况下发生下述反应:

  在吸收塔里,烟气中的绝大部分SO2转变成,这些离子具有很强的化学活性,它们对钢铁的腐蚀主要表现为氧去极化腐蚀,总反应可用以下反应式表示:

  氯离子的含量虽然很少,但对FGD系统有着重大的影响,它是引起金属腐蚀和应力腐蚀的重要因素。氯离子具有很强的可被金属吸附的能力,从化学吸附具有选择性这一特点出发,对于过渡金属Fe和Ni等,氯离子比氧更容易吸附在金属表面,并把氧排挤掉,甚至可以取代已被吸附的O2-或OH-,从而使金属的钝态遭到局部破坏而发生孔蚀,某些不锈钢材料也难以避免。研究表明,局部腐蚀、p H值及氯化物的含量有着明确的关系[6],在固体沉积物下,由于氯化物浓缩和产生脱氧缝隙条件而导致局部腐蚀。

  高速流体对金属表面造成侵蚀,这些介质包括气体、水溶液及所包含的固体颗粒,其中含在液体中的固体颗粒特别厉害[7]。这种腐蚀不同于纯机械力的破坏,它是一种包括机械、化学和电化学联合作用的复杂过程。在快速流动的流体的作用下,金属以水化离子的形式进入溶液,尤其当存在湍流时腐蚀表现得更为明显。一方面湍流使金属表面流体扰动比层流剧烈,加速了阴极去极化剂的供应量,从而加剧了金属的腐蚀;另一方面,湍流又附加了一个流体对金属表面的切应力,这种力能够把已形成的腐蚀产物剥离并让流体带走。如果流体中含有固体颗粒物,还会使切应力的力矩增强,从而使金属磨损更为严重。

  在吸收塔搅拌器所处的环境中,上述各种腐蚀因素都存在,表1为连州发电厂FGD系统吸收塔内的浆液成份,主要是喷淋液(石膏晶体、石灰石浆液、和盐、Cl-及F-等),其pH值为4~6.5,呈酸性,由于有循环泵的运行和搅拌器的扰动,必然有颗粒物的摩擦、冲刷。这是FGD系统中腐蚀环境最为恶劣的区域之一,必须有严格的防腐措施[8]。运行不到2年,搅拌器叶片就损坏严重,这表明AE公司考虑不周,选择叶片材料不当,应当选用更好的防腐材料,如含镍不锈钢等[6]。

  FGD系统中的防腐非常重要,在设计时针对不同的腐蚀环境选用合适的材料,对于保证FGD系统的正常运行、减少维修和提高系统的安全性都有着重要的意义。连州发电厂吸收塔内搅拌器的损坏是一个很好的教训。

  另外在运行中应建立一套有效的制度来防止或减少腐蚀的发生,保证设备长期无故障地运行。例如:

  a)监测氯化物含量和pH值范围。监测氯化物含量本身并不能防止腐蚀,但可以发现潜在的问题。控制p H值对脱硫效率和防止氧化皮产生有重大作用,不适当地降低p H值会加速腐蚀。

  c)保持表面无污泥沉积或氧化皮,沉积物和氧化皮的聚积会增加点蚀和缝隙腐蚀的危险,因此在有条件时应及时清洗。

  [1]曾庭华,廖永进.连州电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的工艺流程分析[J].电力环境保护,2001,17(2):11—13.

  [2]曾庭华,廖永进,马斌.石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的调试[J].华东电力,2001,29(11):39—44.

  [3]曾庭华,廖永进.石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置性能试验及问题分析[J].华北电力技术,2002,32(1):15—19.

  [4]汪洪涛,吴少华,赛俊聪,等.湿法烟气脱硫系统中的低温腐蚀及烟气再热问题[J].热能动力工程,2002,17(50):469—471.

  [5]李守信,赵毅,王德宏.烟气脱硫系统的防腐蚀问题[J].华北电力大学学报,2000,27(4):70—74.

  [6]PLANT W H,MATHAY W L.含镍材料在烟气脱硫装置上的应用[J].周保仓译.电除尘及气体净化,2002,8(1):17—25.

  [7]岑可法,樊建人,池作和,等.锅炉热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京:科学出版社,1994.

  [8]王小平.燃煤电厂湿法脱硫中的腐蚀环境和防腐技术[J].中国电力,2000,33(10):68—71.