大连碧海环保设备有限公司 辽宁省大连市
摘要：随着中国社会各界对环保节能的重视度逐渐提高，人们对“碧水蓝天”的愿望越来越强烈，烟气脱硫脱硝装置中的设备腐蚀机理就变得越来越重要，防腐措施能够在一定程度上缓解烟气脱硫脱硝装置设备腐蚀形势严峻的情况。一方面，本文将从主要设备发故障的主要原因出发，分析可能出现设备腐蚀的要素；另一方面，针对上述问题，提出了基于烟气脱硫脱硝装置的设备腐蚀对策，希望能为广大环保工作者提供烟气脱硫脱硝装置设备腐蚀对策的文献参考。
关键词：脱硫脱硝；设备；腐蚀
一、基本概况
为落实A环保公司“建设碧水蓝天”的环保要求，将120万吨/年催化裂化配套装置投入运行，烟气脱硫脱硝装置分为电除尘、化肥制备、烟气脱硫脱硝等系统，主要应用有机催化烟气综合治理技术。再生烟气导入余热锅炉，此时的未经烟道内降温前的温度约为160°C，由脱硝单元对再生烟气进行脱硝作业，随后再导入除尘急冷塔，期间脱硝后烟气将由上到下由过急冷段到逆喷段。在急冷段中设有2个喷嘴，为了使循环液和烟气充分接触，液体通过喷嘴会做水帘状喷射。下部的逆喷段则有4个喷嘴，保安喷嘴需设立在逆喷段其他喷嘴的最下部，循环浆液从部分喷嘴中逆向喷射入烟气。余热锅炉里的烟气在经历这个过程后已经形成了大小规模的气液微团碰撞接触，烟气中原有的烟尘和颗粒物得以脱落洗涤。完成后，需要将烟气降温直至其进入饱和状态，随后将除尘后降温至急冷状态的烟尘导入除尘急冷塔进行洗涤。随后，洗涤后的烟尘进入脱硫塔，推动上升至消泡器，进入到二次洗涤阶段，在消泡器中的烟尘能够有效浓缩和过滤更细小的粉尘，到了这个步骤，烟气中洗涤物质大部分由细微颗粒物和SO3雾气。完成所有洗涤作业，烟气还需要经过捕沫器、湿式电除雾器，以此去除烟气中的水雾，最后这部分延期经过脱硫塔上部的巨大烟囱混入大气中。催化裂化配套装置的主要特点在于，这是一个一体化程度高的烟气脱硫脱硝程序，在装置正常运行员工正常操作的情况下，是不会外排污水的，因此不存在对催化裂化配套装置周边环境产生二次污染的可能性。
二、造成设备腐蚀因素
（一）脱硫脱硝吸收塔烟道的腐蚀机理
脱硫脱硝吸收塔是催化裂化配套装置中的主要除尘设备，再生烟气中往往含有一定量的二氧化硫、三氧化硫等会给吸收塔到来腐蚀影响的介质，这些介质容易与金属铁产生反应生成可溶性盐，造成脱硫脱硝吸收塔的腐蚀。尤其在塔中温度低于烟气露点温度的情况下，烟气容易吸附、凝结在设备内壁，同时也有吸收塔内壁吸收烟气中硫化物的可能性，容易造成电化学腐蚀。除尘急冷塔有过急冷段和逆喷段，这里都有水帘状喷射作业，烟道降温时氯离子有吸附到金属表面的可能性，当氯离子含量达到一定点时，就会使金属的钝化状态遭受破坏，有局部腐蚀的风险，如果焊缝接头等应力部位遭受到氯离子的吸附，就很有可能造成应力腐蚀开裂的后果。
（二）脱硫脱硝吸收塔本体及浆液系统的腐蚀机理
吸收塔作为烟气和水帘状喷射液体互相充分接触的发生地，是脱硫脱硝反应的主要场所，内部脱硫脱硝工作环境复杂，存在气液混合、干湿交汇、酸碱中和、冷热交替等反应，因此脱硫脱硝吸收塔本体及浆液系统的腐蚀因素有很多，存在以下主要腐蚀因素：
1. SO42-与pH值导致的腐蚀。为了使循环液和烟气充分接触，液体通过喷嘴会做水帘状喷射，形成了大小规模的气液微团碰撞接触，烟气中原有的烟尘和颗粒物得以脱落洗涤，同时浆液中SO42-的浓度攀升至新的高峰，即便在正常运行状态下，浆液内的pH值也可以达到5.5 ~ 6.5，对脱硫脱硝吸收塔本体及浆液系统形成一定的腐蚀风险。
2. Cl-导致的腐蚀。循环浆液从部分喷嘴中射入烟气，不断重复着吸收塔内补水、水冲洗的过程，循环浆液中的不断在Cl-增高，浓度也随着每一次循环在不断提升，如果予以足够的循环时间与循环次数，浆液内的Cl-甚至能够达到千上万的ppm。当Cl-含量达到一定点时，就会使金属的钝化状态遭受破坏，有局部腐蚀的风险。局部腐蚀的会与其他仍处于金属钝化状态形成“小阳极-大阴极”的腐蚀电池结构，进而加速Cl-的金属表面腐蚀过程。
3. 气液交汇和冲刷导致的腐蚀。
无论是在过急冷段还是在逆喷段，都设有多个喷嘴对烟气进行洗涤、冲刷，当脱硫脱硝吸收塔内的气液相交，在其交汇处很有可能因为气液分部的绝对不均匀性导致湍流和介质走短路。脱硫脱硝吸收塔的内壁和浆液系统也因此产生了冲刷腐蚀，腐蚀点主要集中于气液交汇处，因此如果没有收到其他因素的影响，这个干湿交汇的部位是不会变动的，长此以往便在不断的冲刷中加剧了腐蚀。
三、应对设备腐蚀的对策
（一）脱硫脱硝吸收塔烟道的腐蚀对策
再生烟气在进入脱硫脱硝吸收塔时，未经烟道内降温前的温度约为160°C，经过除尘急冷塔，进行过急冷段和逆喷段的水帘状喷射后，烟气的温度大概在130°C以下，这个温度接近于烟气的露点温度，此时的烟气容易吸附、凝结在设备内壁，而且吸收塔内壁吸收烟气中硫化物的可能性。120万吨/年催化裂化配套装置的脱硫脱硝吸收塔入口烟道采用了Q345R内衬NS142材质，在运行过程中，凭借材质性能未出现腐蚀倾向。NS142作为一种由钛稳定化处理的全奥氏体镍铁铬合金，在添加铜和钼后，即便在氧化、还原环境下都有着极强的抗酸、抗碱腐蚀能力。同时NS142也有足够的抗应力腐蚀开裂能力，即便在烟道降温时氯离子吸附到金属表面，也能够有效防止应力腐蚀开裂。
（二）脱硫脱硝吸收塔本体及浆液系统的腐蚀对策
脱硫脱硝吸收塔本体可以采用Q345R内衬316L的复合钢板材质。理论上16L的复合钢板能够适用于SO42-、pH值和Cl-导致的腐蚀环境，但实际上脱硫脱硝吸收塔在检查中内壁出现了多处腐蚀穿孔情况。分析得出，316L的复合钢板不锈钢堆焊表面层平均成分中的镍含量过低，只有5.05%，这是大大低于316L的复合钢板标准中最低含量的。同时也对316L的复合钢板的过渡层进行化学成分分析，结果表明，Cr、Ni、Mo的含量都低于标准含量要求，过滤层含量分别为13.91%、7.72%、1.71%。对此，采取了内壁贴316L的复合钢板补焊的处理方式，在提高了当前脱硫脱硝吸收塔整体防腐能力外，也能够在一定程度上规避气液交汇和冲刷导致的长期性腐蚀。
但这依然不能彻底解决脱硫脱硝吸收塔内壁的腐蚀问题，因此计划将脱硫脱硝吸收塔本体及浆液系统整体更新为内衬316L的复合钢板材质。复合钢板材质在氯离子环境下会产生腐蚀温度，因此在投入使用后，需要有专人留意并控制浆液中氯离子含量及其在浆液中的浓度，及时采用除盐水等工艺使脱硫脱硝吸收塔内循环水的氯离子含量始终限制在一个安全的范围内。
结语
120万吨/年催化裂化配套装置脱硫脱硝单元主要应用有机催化烟气综合治理技术，这是一个一体化程度高的烟气脱硫脱硝程序，但由于再生烟气中往往含有一定量的二氧化硫、三氧化硫等腐蚀性较强的介质，在进入脱硫脱硝吸收塔后进行脱硫脱硝过程中总会有造成设备腐蚀的可能性，这些设备腐蚀问题会对催化裂化配套装置的长周期运行造成很大的威胁。在本次运行中，虽然达到了设计预期的烟气除尘脱硫脱硝的环保要求，但实际上脱硫脱硝吸收塔在检查中内壁出现了多处腐蚀穿孔情况。所以要总结经验，不断完善催化裂化配套装置，完善工艺设备操作方式，一次来实现催化裂化配套装置脱硫脱硝单元长期优质的运行
参考文献
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