煙氣脫硫后處理循環(huán)泵腐蝕原因分析及應(yīng)對措施

張英海，程 剛

（1.中國石油烏魯木齊石化分公司檢維修中心，新疆 烏魯木齊 830019；2.新疆消防總隊，新疆 烏魯木齊 830000）

1 裝置簡介

化肥廠鍋爐煙氣超低排放裝置，2019年10月完成建設(shè)，是烏石化公司環(huán)保“紅線項目”。

裝置主要包括化肥廠新建的50萬Nm3/h鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)，改造過的原有吸收塔（設(shè)計煙氣處理量25萬Nm3/h）和改造后的脫硫后處理系統(tǒng)。新裝置煙氣系統(tǒng)實現(xiàn)了原脫硫系統(tǒng)和新脫硫系統(tǒng)一開一備并列布置，從而保證鍋爐煙氣在任何情況下都能不間斷排放。

裝置外排煙氣達(dá)到環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局2015年12月11日關(guān)于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知（環(huán)發(fā)[2015]164號）指標(biāo)要求，脫硫后煙氣中：SO2≤35mg/m3，粉塵≤8mg/m3，氨逃逸濃度≤3mg/m3。脫硫效率達(dá)到98.8%以上，總除塵效率達(dá)到99.6%以上（從電除塵入口到排放口），年減排SO2約12453t，微塵約11138t（計算標(biāo)準(zhǔn)按煙氣排放量50萬Nm3/h，每年運行8400h），對控制和消減烏石化公司的二氧化硫和粉塵排放總量有顯著的效果。另外，煙氣脫硫副產(chǎn)品硫酸銨品質(zhì)符合電力標(biāo)準(zhǔn)《硫酸銨》（DL/P808-2002）中的合格品要求。

改造后后處理工段采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝來獲得硫酸銨成品。濃縮至40%～50%（質(zhì)量百分比）硫酸銨的循環(huán)漿液，通過三臺P305A/B/C后處理循環(huán)泵分別進(jìn)入一、二、三效分離器（E301/E302/E303）邊加熱，邊蒸發(fā)，部分內(nèi)部循環(huán)，繼續(xù)在一、二、三效內(nèi)蒸發(fā)濃縮，最終使?jié){液以過飽和狀態(tài)進(jìn)入旋流器，當(dāng)固含量達(dá)到30%以上后進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離后的晶體進(jìn)入流化床干燥，計量打包，即為成品。

一、二、三效加熱器的熱源是S5蒸汽，三效并列蒸發(fā)是減壓蒸發(fā)，抽真空可方便地降低蒸發(fā)器的操作壓力和溶液溫度。三效并列蒸發(fā)后面設(shè)置了蒸發(fā)冷凝器，冷卻循環(huán)水通過間接冷凝器把系統(tǒng)的熱量帶出（見表1）。

表1

后處理循環(huán)泵是脫硫裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，通過循環(huán)蒸發(fā)達(dá)到提純出料的目的，通過改造三臺循環(huán)泵和一二三效換熱器實現(xiàn)兩開一備（見圖1）。

圖1

2 后處理循環(huán)泵性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點

后處理循環(huán)泵設(shè)計為三臺，兩開一備，生產(chǎn)廠家為襄樊五二五，型號為HZ350，設(shè)計揚程為3m，密封形式為雙端面機(jī)械密封，葉輪為半開式葉輪，葉輪、蝸殼、軸、軸套、葉輪鎖緊螺母等材質(zhì)為2205雙相鋼，雙端面機(jī)械密封材質(zhì)為316奧氏體不銹鋼，沖洗方式為PLAN54，能夠有效地減小介質(zhì)對機(jī)械密封的沖刷和腐蝕。

3 后處理循環(huán)泵的腐蝕問題

2019年12月后處理循環(huán)泵運行兩周后出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，葉輪葉片腐蝕脫落，長軸套、葉輪鎖緊螺母等腐蝕嚴(yán)重，雙端面機(jī)械密封彈簧、基體已腐蝕破碎。葉輪及鎖緊螺母腐蝕情況詳見圖2、圖3。

圖2

圖3

4 原因分析及減少腐蝕的應(yīng)對措施

發(fā)現(xiàn)問題后，從工藝介質(zhì)方面進(jìn)行分析，核對近期漿液pH值偏低控制在下線左右，要求氧化循環(huán)槽漿液pH值控制在5.5 ～6.2 之間，氯離子含量從開車運行逐漸增加，已經(jīng)超過20000mg/L。從設(shè)備腐蝕情況分析，主要是酸性和高氯離子環(huán)境下的均勻腐蝕，從工藝流程圖可以看出，隨著一、二、三效換熱器提濃后，漿液的酸性會增強(qiáng)，對循環(huán)泵的腐蝕性會增強(qiáng)。下面對高氯離子環(huán)境的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，主要有以下幾個方面：

（1）煤炭燃燒后灰塵中的氯離子，主要以氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等形式存在；

（2）新水補(bǔ)加中含有的氯離子；

（3）漿液的反復(fù)重復(fù)使用，造成氯離子的逐漸積累。

根據(jù)工藝參數(shù)和運行狀況分析，從工藝上要提高漿液的pH值，同時還要利于硫酸銨溶液結(jié)晶和晶粒長大，提高含固量和顆粒度，降低氯離子含量，減小酸性條件下氯離子腐蝕，同時減小晶粒顆粒度過小對設(shè)備過流件的沖刷磨損，主要采取了以下措施：

（1）控制超低脫硫塔液位和濃度，氧化槽漿液的濃度和pH值。通過現(xiàn)場實測和儀表監(jiān)測兩種方法共同控制脫硫塔液位在2.5 m-3.0 m之間，來確保塔內(nèi)漿液的濃度，用試紙和儀表參數(shù)比對的辦法控制漿液pH值，當(dāng)兩者偏差較大時提取漿液進(jìn)行分析，使pH值控制在5.5 -6.2的偏上線值。

（2）提高脫硫塔密度達(dá)到1210kg/m3以上時，硫胺罐進(jìn)液，一、二、三效換熱器進(jìn)蒸汽對漿液進(jìn)行提濃處理。通過控制漿液濃度來提高出料量，縮短漿液在后處理循環(huán)周期，減小漿液對循環(huán)泵的沖刷和腐蝕，有利于硫酸銨晶粒的生成和長大，提高出料率。

（3）控制煙氣中的含灰量，防止帶有大量氯化物的灰塵顆粒，進(jìn)入吸收塔漿液系統(tǒng)。通過控制煙氣溫度≥160℃和煙塵含量≦10.0 mg/m3，來減少氯離子的攝入量。（4）減少廢漿液的循環(huán)，適當(dāng)增加新水投入量，加大廢水排出量，同時控制新水中氯離子含量。

5 結(jié)束語

通過調(diào)整和控制工藝參數(shù)，有效地控制了脫硫后處理循環(huán)泵的腐蝕速率，在不進(jìn)行設(shè)備材質(zhì)升級的情況下能夠達(dá)到設(shè)備運行周期的要求，同時減小后處理其他設(shè)備的腐蝕速率。