信息详细内容摘要：本文简要分析了湿法脱硫系统中的常见问题，如腐蚀磨损、结垢堵塞、净烟气烟温低等问题，分析原因并提出初步解决方法。
关键词 湿法脱硫 腐蚀 结垢 堵塞
烟气脱硫又根据脱硫剂以及脱硫产物的干湿状态分为湿法、半干法、干法。其中，湿法脱硫技术因其较高的脱硫效率而被广泛采用。据统计，湿法脱硫工艺占已安装FGD机组总容量的85%以上。但湿法脱硫技术在运行过程中也出现了不少问题，下面就几个主要问题的出现机理及解决的措施简单阐述一下。
1、腐蚀、磨损问题
1.1 腐蚀机理
锅炉烟气脱硫除尘设备的腐蚀原因可归纳为四类：化学腐蚀、电化学腐蚀、结晶腐蚀、磨损腐蚀。化学腐蚀是烟气中的腐蚀性介质在一定温度下与钢铁发生化学反应，生成可溶性铁盐，使金属设备逐渐破坏。SO2和HCl参与的部分反应方程式如下：
Fe + SO2 + H2O → FeSO3 + H2
Fe + SO2 + O2 → FeSO4
2HCl + Fe → FeCl2 + H2
湿法烟气脱硫金属表面有水及电解质，其表面形成原电池而产生电流，使金属逐渐锈蚀，特别在焊缝接点处更易发生，此即电化学腐蚀。电化学方程式如下：
Fe → Fe2+ + 2e
Fe2+ + 8FeO·OH + 2e → 3Fe3O4 + 4H2O
湿法烟气脱硫会产生结晶腐蚀。用碱性液体吸收SO2后生成可溶性硫酸盐或亚硫酸盐，液相则渗入表面防腐层的毛细孔内，若锅炉不用时，在自然干燥下生成结晶型盐，同时体积膨胀，使防腐材料自身产生内应力，而使其脱皮、粉化、疏松或裂缝损坏。特别在干湿交替作用下，带结晶水的盐类体积可增加几倍或十几倍，腐蚀更加严重。因此，闲置脱硫设备比常运行的更易腐蚀。
烟气脱硫中同时会产生磨损腐蚀，一是烟气中固体颗粒（如灰尘）与设备表面湍动摩擦，不断更新表面，加速腐蚀过程，使其逐渐变薄；还有就是吸收剂中的杂质也严重影响设备的磨损。图1即为吸收塔中某喷嘴被磨损。
图1 吸收塔被磨损的喷嘴
1.2 环境腐蚀因素及影响
① 环境温度作用
环境温度影响是各种烟气脱硫装置共同存在的问题，但又各不相同。半干法环境温度最高，在80～100°C之间，湿法温度在45～80°C之间。
温度对脱硫装置衬里的影响主要有4方面：
● 温度不同，材料选择不同，材料选择要依据系统温度进行；
● 衬里材料与设备基体在温度作用下产生不同步线膨胀，温度越高，设备越大，其负作用越大。烟气脱硫设备正好具有此特点。此结果导致二者粘接界面产生热应力，影响衬里寿命；
● 温度使材料的物理化学性能下降，从而降低衬里材料的耐磨性及抗应力破坏能力，亦可加速有机材料的老化过程，这对橡胶影响尤其严重；
● 在温度作用下，衬里内施工形成缺陷如气泡、微裂纹、界面孔隙等受热应力作用为介质渗透提供条件。
② 固体物料作用
在各种烟气脱硫工艺中，湿法脱硫固体物料的影响最为突出。在循环浆液中，除烟气所带的烟尘外，还有大量碱性吸收剂及反应生成物。这些固体物料以浆液态自塔顶喷出自由落下，在吸收SO2的过程的同时，冲刷衬里表面，特别是当衬里表面凹凸不平时，会使凸起区的磨损更为严重。图2所示即为吸收塔预冷段防腐材料的磨损。因此在腐蚀设计必须考虑磨蚀余量及选择抗磨蚀材料。
图2 预冷段防腐冲刷脱落
③ 设备基体结构
烟气脱硫设备多为大型平板焊接结构，为保证内衬防腐蚀质量，要求设计及现场制作安装时，必须保证如下基本件：
● 设备应具有足够的刚性，任何结构变形，均会导致衬里破坏；
● 内焊缝必须满焊，焊瘤高度不应大于2 mm，不得错位对焊，且焊缝应光滑平整无缺陷；
● 内支撑条件及框架忌用角钢、槽钢、工字钢，应以方钢或圆钢为主；
● 外接管应以法兰连接，禁止直接焊接，且法兰接头应确保衬里施工操作方便。
1.3 烟气脱硫装置的防腐蚀技术
烟气脱硫装置系统复杂，需防腐的区域面积大，运行周期长，维修困难，防腐蚀失效后腐蚀速度快。脱硫装置的防腐蚀必须可靠、稳妥。经国际防腐界多年实践及试验考核，从科学性、适用性、经济性综合比较，玻璃鳞片树脂内衬技术（简称鳞片衬里）和橡胶衬里是烟气脱硫装置可行且有效的内衬防腐蚀技术。当然，它们在应用过程中和使用效果上有一定差异。在实际工程中，脱硫塔内衬、净烟道内衬一般使用鳞片衬里，用于输送浆液的管道对耐磨性能要求较高，一般选用衬胶或衬塑。
① 鳞片衬里、橡胶衬里的抗渗透性
鳞片衬里是目前烟气脱硫装置内衬防腐蚀的首选技术。脱硫过程中形成的SO32-、SO42-有很强的化学活性和渗透能力，因此，防腐层必须具备优良的耐化学腐蚀性和高抗渗性。选择合理的耐蚀材料是防腐蚀的基础，而防腐蚀结构的不同决定了抗渗透性能的高低和防腐蚀的效果。鳞片衬里因其玻璃鳞片的多层平行排列，使介质攻击时无法垂直渗透而呈迷宫型途径，故具有优异的抗渗性能。脱硫装置中的冷衬橡胶层本体非常致密，介质很难渗入，但胶板粘接缝为薄弱环节，失效往往由此开始。
② 鳞片衬里、橡胶衬里的抗应力腐蚀能力
衬层成型残余应力和工况环境形成的热应力是导致衬层物理失效（如起层、开裂等）的主要原因。鳞片衬里由于玻璃鳞片在树脂中的非连续分布，使应力无法同向传递或叠加，相邻鳞片间的衬层应力相互抵消，甚至会因分散状鳞片的位移做功将应力松驰，因此，鳞片衬里具有理想的抗应力腐蚀失效能力。
橡胶衬里具有良好的弹性和应变性能，松驰应力的能力很强，但橡胶对热老化敏感，在热环境中易因热老化变硬使弹性降低，应变性能变差，使抗应力腐蚀性能下降。
③ 鳞片衬里、橡胶衬里的耐磨损能力
循环浆液中大量固体物料的存在，要求防腐层具备良好的耐磨损性。鳞片衬里的耐磨性很强，它的耐磨性能来自近似平行排列的鳞片填料，在装置的某些磨损严重位置，如烟道拐弯处，常常增加一层树脂砂浆耐磨层，以提高可靠性。
橡胶衬里有较高的弹性的受外力变形能力，可吸收固体物料冲刷所做的功，从而表现出良好的耐磨性，但随着热老化的出现，耐磨性下降。
④ 其它
鳞片衬里施工方便，造价适当，而橡胶衬里施工难度较大，造价较高，且使用温度受到限制。国内研制的鳞片衬里技术和材料已有十多年良好应用业绩，也已应用于烟气脱硫装置中，且纳入标准规范体系。
总之，作为烟气脱硫装置内衬防腐蚀技术，鳞片衬里和橡胶衬里都是可行的，鳞片衬里更具有应用优势。
2、结垢、堵塞问题
结垢、堵塞问题是湿法脱硫系统普遍存在的问题，此处仅介绍中小型锅炉常用的两种湿法脱硫工艺。
2.1 石灰（石）-石膏法系统
石灰（石）-石膏法脱硫系统最易出现结垢、堵塞。因为仅有约0.3 %的石膏可溶于水，为防止结垢问题就要使用大量的清洗水，废水外排又会造成水污染。吸收塔、管道和除雾器的结垢和堵塞是由于烟气中的氧气把亚硫酸钙氧化成硫酸钙（石膏），而石膏发生过饱和造成的。喷嘴、管道的堵塞严重影响系统的正常运行，结垢问题严重危及脱硫系统的可靠性。
结垢主要在采用自然氧化方式的湿法脱硫系统中发生。在强制氧化方式下，空气从吸收塔底部吹入，几乎把所有的亚硫酸钙都氧化成石膏。只要浆液中保持适当数量的石膏固体，强制氧化方式的湿法脱硫系统就不会遇到石膏结垢问题。石膏晶体的成长占优势，结垢就不会发生。
自然氧化工艺中脱硫设备结垢的主要原因有三点：
⑴在较高pH值（石灰系统pH＞8.0，石灰石系统pH＞6.2）下，按相关化学反应生成CaSO3·1/2H2O软垢；
⑵在石灰系统中，较高pH值下烟气中的CO2的再碳酸化，生成CaCO3沉淀。无论从生成软垢的角度还是从CO2的再碳酸化作用讲，石灰系统浆液的进口PH≥9时，一定会结垢。石灰石系统不存在CO2的再碳酸化问题。
⑶脱硫塔中部分SO32-和HSO3-被烟气中剩余的氧气氧化为SO42-，最终生成CaSO4·2H2O沉淀。CaSO4·2H2O的溶解度较小（0.223g/100g水，0℃），易从溶液中结晶出来，在塔壁和部件表面上形成很难处理的硬垢。这种硬垢不能用降低pH值的方法溶解掉，必须用机械方法清除。
防止该系统在自然氧化方式中结垢，可以通过增加液气比，保持足够硫酸钙、亚硫酸钙种子晶体等措施来实现；也可以使用氧化抑制剂或添加剂，比如向循环液中添加单质硫、乙二胺四乙酸(EDTA)和它们的混合物。
目前在中小型锅炉脱硫广泛使用的双碱法脱硫工艺，因普遍存在结垢、堵塞而运行成功率很低，较为成功的多倾向单碱法脱硫了。理论上可行的双碱置换在实际运行中存在安全性和经济性的平衡与取舍，如果参数设计不合理或运行控制不好就极易形成系统的结垢和堵塞，进而致使系统瘫痪，维护次数频繁，维护费用高。成功的双碱法投资并不低，运行费用与石灰石膏法也相差无几，这样也才能真正克服和解决系统结垢、堵塞的问题。。
2.2 氧化镁法系统
氧化镁法与石灰（石）-石膏法不同，它的脱硫副产物为硫酸镁，常温下易溶于水，因此氧化镁法脱硫循环液呈溶液状，系统不会轻易结垢；若有结垢现象，可通过调低浆液pH溶解结垢物质。
但如果购买的氧化镁粉不纯，杂质较多，脱硫系统停运时，若没有适当的冲洗过程，便会导致杂质淤积，堵塞管路、泵吸入口、曝气管出口等。因此，要防止系统不堵塞，必须设置冲洗装置。系统停运后对相关设备充分清洗，确保再次投运时，系统安全可靠运行。
3、净烟气烟温低
烟气经过FGD系统后，温度降至50～60℃，低于露点，烟温过低不利于烟气扩散，而且烟气结露造成烟道及烟囱腐蚀。一般湿法脱硫装置都要求安装烟气再热以提高烟温，比如加装GGH，但增加GGH使得系统阻力加大，能耗加大，另外运行过程GGH腐蚀严重，维护费用也高。根据国内外运行经验，综合考虑投资运行费用、脱硫场地等，中小型锅炉烟气脱硫系统均不设GGH，而是采用下述方法。
3.1 旁路烟气法
可以允许一部分烟气不经过吸收塔，直接经旁路烟道与处理后的净烟气进行混合，提高烟温，这样可以取消再热器。
旁路烟气法可用于燃用低硫煤的锅炉。使用旁路烟气法可以降低FGD系统的投资和运行成本。对大多数FGD改造系统，取消烟气再热可以节省2.2%的基本投资，降低6%的30年均化成本。另一方面，气-气热交换器的投资将使石灰石湿法FGD系统的总投资增加5%～10%。
没有再热器的FGD系统的出口烟道和烟囱是湿的，因此烟道和烟囱要使用特殊的材料（如镍合金或玻璃钢或泡沫玻璃转等）以防止腐蚀。另外，旁路系统中冷热烟气混合形成干湿界面，对接触材质有严重腐蚀，因此，旁路烟道也需作防腐处理。
3.2 对烟道、烟囱进行防腐处理
目前国家环保对二氧化硫的排放要求越来越严格，而且高硫煤越来越多，上述旁路烟气法不能满足排放要求。很多中小型锅炉业主倾向于不加热净烟气，而是对净烟道、烟囱作防腐处理。
烟道防腐可以通过内衬玻璃鳞片实现。
烟囱防腐方式有内壁衬发泡玻璃砖、内壁喷涂聚脲、衬耐蚀玻璃鳞片等。但由于使用时间短都存在一些问题，不够成熟。此问题需要技术发展、产品成熟和提高施工质量等共同来解决。目前国家尚无标准规范，针对不同结构、不同腐蚀程度的烟囱运用何种解决方案尚需实践。
4、小结
上述就湿法烟气脱硫中几个常见的问题的出现机理及解决方法作了简单阐述。脱硫系统是个系统工程，它的正常运行涉及到系统的各个参数的合理设计，当然也涉及到整个脱硫系统的投资问题和设备材料的合理配置与选用。根据具体工程的实际情况选择合适的工艺，并针对每个问题作出相应的设计及处理方案就能尽可能去避免这些问题的出现。以上问题的认识与解决，反应对脱硫工艺的实质性理解，是衡量一个脱硫系统优劣和衡量一项脱硫技术好坏的重要指标，也是确保一个系统安全运行与否的关键。
