一、煙囪腐蝕原理
煙氣對煙囪的腐蝕種類有：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、結(jié)晶腐蝕、磨損腐蝕。
（1）化學(xué)腐蝕：尾氣中的腐蝕性介質(zhì)在一定的溫度、濕度下，和金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性鹽，逐漸腐蝕設(shè)備。
（2）電化學(xué)腐蝕：潮濕環(huán)境中，金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，在焊縫處特別容易發(fā)生。尾氣中的電解質(zhì)和水在金屬表面形成原電池，逐漸腐蝕設(shè)備。
（3）結(jié)晶腐蝕：可溶性硫酸鹽或亞硫酸鹽的液相滲人表面防腐層的毛細孔內(nèi)，若設(shè)備停用時，在自然干燥下生成結(jié)晶型鹽，同時體積膨脹，使防腐材料自身產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而使其脫皮、粉化、疏松或裂縫損壞。特別是頻繁開、停時，帶結(jié)晶水的鹽類體積可增加幾倍或幾十倍，腐蝕更加嚴(yán)重。因此，閑置的設(shè)備更易腐蝕。
（4）磨損腐蝕：尾氣中的固體顆粒與設(shè)備表面湍動摩擦，使其逐漸變薄，加速腐蝕過程。
二、脫硫工藝對煙囪腐蝕的影響
不同的脫硫工藝，對于煙囪腐蝕的影響差距較大，下面主要 主流的濕法與干法工藝做下分析比較：
（一）濕法脫硫工藝分析
濕法煙氣脫硫，特點是脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后，脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點，煙氣經(jīng)過再熱或不加熱直接排入煙囪。
煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少，但是，洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好，只有20%~~30%左右。即使用 有效的除霧器，飽和煙氣所攜帶的水滴和水霧也會在煙氣出口設(shè)備上凝結(jié)，吸收煙氣中的腐蝕元素，腐蝕管路和設(shè)備。由于經(jīng)濕法脫硫，煙氣濕度增加、溫度降低，煙氣極易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)露，煙氣中殘余的三氧化硫溶解后，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。脫硫煙囪內(nèi)的煙氣有以下特點：
（1）煙氣濕度大，處于飽和狀態(tài)的濕煙氣含有的腐蝕性介質(zhì)在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)致密度差的材料內(nèi)部很易遭到腐蝕，影響結(jié)構(gòu)耐久性。
（2）煙氣溫度降低，煙囪正壓運行區(qū)域增大，煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)很易遭到腐蝕，直接影響煙囪的安全運行。
（3）低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
（4）酸液的溫度在40℃-80℃時，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例，40℃-80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3-8倍。
（5）煙氣中殘留的氯離子遇水形成氯酸，其化合溫度約為60℃，當(dāng)?shù)陀谄渎饵c溫度時，即使很少的氯化物也會造成嚴(yán)重腐蝕。
（6）濕法脫硫工藝使可吸入顆粒物排放增加。濕法脫硫塔雖脫除了部分粗顆粒，卻提高了細顆粒的濃度，這些細顆粒是除霧器無法除去的濕法脫硫煙氣中的細小液滴在換熱器中干燥后產(chǎn)生的漿渣所形成的，煙氣中粉塵的增加加劇了對煙囪的沖刷，加速了煙囪腐蝕。
（7）即使?jié)穹摿虬惭b了GGH，也難以避免腐蝕：
Ø安裝GGH后，煙氣中的飛灰會積聚在GGH換熱元件上，飛灰中的重金屬會起催化劑作用，將煙氣中部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3，盡管數(shù)量不多，但對升高煙氣的酸露點是有影響的，測試表明GGH后SO3的含量有所增加。
Ø測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過濕法脫硫后的煙氣酸露點在90～120℃溫度范圍內(nèi)，而煙氣再熱之后的溫度約80℃，因此在濕法脫硫下游設(shè)備表面上，仍然會產(chǎn)生新的酸凝結(jié)液。
Ø經(jīng)GGH加熱后的煙氣溫度高于煙氣水露點，因此可以防止新的凝結(jié)水產(chǎn)生，但是80℃的低溫?zé)煔�，無法在很短時間內(nèi)將已經(jīng)凝結(jié)在煙道或煙囪表面上的水或穿過除霧器的漿液快速蒸干，只能使這些液滴慢慢地濃縮、干燥，而此過程使得原來酸性不強的液滴變成腐蝕性很強的酸液在煙道和煙囪上形成點腐蝕。
在國內(nèi)已有眾多的電廠鍋爐爐后配置濕法脫硫出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，即使做了相應(yīng)的防腐措施，仍未能長期解決煙囪腐蝕的難題。
（二）干法脫硫工藝分析
干法煙氣脫硫，特點是脫硫系統(tǒng)位于鍋爐主機與除塵器之間，脫硫過程的反應(yīng)溫度高于露點，煙氣無須再熱直接排入煙囪。
干法脫硫具有脫除多組份煙氣污染物的能力。在脫除SO2的同時，可同步幾乎100%高效脫除SO3、HCl、HF、重金屬、RSP等。煙氣經(jīng)過干法脫硫后，酸性氣體幾乎全部脫除，特別是SO3及HCl的脫除對煙囪起到了很好的保護作用。干法脫硫煙囪內(nèi)的煙氣特點如下：
（1）煙氣溫度高于露點溫度，系統(tǒng)不會出現(xiàn)結(jié)露腐蝕，無需特殊防腐。
（2）煙氣溫度較高，煙囪正壓運行區(qū)域減小，對煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)受到的擠壓沖刷小，保證煙囪安全。
（3）脫硫裝置在鍋爐主機與除塵器之間，經(jīng)過除塵后的煙氣，粉塵濃度低，煙氣對煙囪的沖刷小，減少煙囪磨損。
（4）在脫除SO2的同時，可同步幾乎100%高效脫除SO3、HCl、HF、重金屬、RSP（可吸入細微顆粒）等。煙氣經(jīng)過干法脫硫后，酸性氣體幾乎全部脫除，特別是SO3及HCl的脫除使得煙囪內(nèi)不會出現(xiàn)低濃度的稀硫酸與氯酸，對煙囪起到了很好的保護作用。
近年來，憑著脫硫系統(tǒng)工藝簡單，運行成本低，一次性投資成本低，系統(tǒng)無需防腐，脫硫效率高（ 脫硫率可達到95%以上）、對煙氣含SO2濃度變化適應(yīng)性大、脫硫吸收劑的利用率高、技術(shù)成熟、運行可靠等特點，干法脫硫在國內(nèi)脫硫市場所占的比例逐漸增加。干法脫硫因其本身的技術(shù)特點，整套系統(tǒng)無需防腐，對于脫硫裝置后的煙囪也無需進行防腐處理也能保證其安全穩(wěn)定的運行。下文以CFB-FGD干法脫硫為例簡要介紹半干法脫硫工藝。
CFB-FGD干法脫硫除塵一體化工藝：
該工藝由吸收劑制備、脫硫吸收塔、物料循環(huán)、布袋除塵器及控制系統(tǒng)等部分組成。鍋爐排出的煙氣，從底部進入脫硫吸收塔，煙氣經(jīng)吸收塔底文丘里結(jié)構(gòu)加速后與加入的吸收劑、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的SO2等氣體（具體流程見下圖）。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰，在通過脫硫吸收塔下部的文丘里管時，受到氣流的加速而懸浮起來，形成激烈的湍動狀態(tài)，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對滑落速度，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)。
同時為了達到 的反應(yīng)溫度，通過向脫硫塔內(nèi)噴水，使煙氣溫度冷卻到75℃左右。攜帶大量吸收劑和反應(yīng)產(chǎn)物的煙氣從脫硫吸收塔頂部側(cè)向下行進入脫硫除塵器，進行氣固分離，經(jīng)氣固分離后的煙氣含塵量不超過50mg/Nm3。為了降低吸收劑的耗量，大部分收集到的細灰及反應(yīng)混合物返回脫硫塔進一步反應(yīng)，只有一小部分被認(rèn)為不再具有吸收能力的較粗顆粒被作為脫硫副產(chǎn)物排到電廠脫硫灰?guī)臁Ｄ┪步?jīng)除塵器凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機排入煙囪。
該脫硫工藝的主要化學(xué)反應(yīng)式為：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3˙1/2H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4˙1/2H2O+1/2H2O
CaSO3˙1/2H2O+1/2O2=CaSO4˙1/2H2O
Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2˙Ca(OH)2˙2H2O（＞120℃）
CFB-FGD干法脫硫除塵一體化工藝特點主要有：
1）技術(shù)成熟，在國內(nèi)外電力、燒結(jié)等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用；
2）脫硫效率高，從理論上講，CFB-FGD干法脫硫除塵工藝高脫硫效率是可實現(xiàn)的，只要提高Ca/S，增加吸收劑耗量，脫硫率可高達98%以上。
3）先脫硫后除塵的工藝方案能夠很好的利用循環(huán)流化床鍋爐飛灰中殘留的CaO作為吸收劑，可有效降低煙氣脫硫運行成本。
4）運行環(huán)境為干態(tài)，排煙溫度高，系統(tǒng)不需要煙氣再熱和特殊防腐。
5）不受煙氣負(fù)荷及含硫量限制，對煤質(zhì)煤種變化適應(yīng)性強。CFB-FGD干法脫硫除塵一體化工藝設(shè)置清潔煙氣再循環(huán)，可以滿足煙氣負(fù)荷波動下的正常運行。同時，對煙氣中SO2濃度的波動也有較好的適應(yīng)性，在SO2濃度增大時，只需適當(dāng)增加吸收劑的加入（設(shè)備無須改造）， 可以使脫硫效率得到提高，滿足環(huán)保排放要求。 |
