摘(zhai)要：針對(dui)遷安中(zhong)化公司焦(jiao)爐煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)脫(tuo)硝(xiao)系統熱管(guan)換(huan)熱器腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)問題(ti)，對(dui)換(huan)熱器低溫(wen)段(duan)爐管(guan)及(ji)翅(chi)片的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物進(jin)行了XRD、掃(sao)描電鏡、能譜分(fen)析，結果表明，爐管(guan)及(ji)翅(chi)片發生了嚴重氧腐(fu)(fu)蝕(shi)、輕微硫(liu)腐(fu)(fu)蝕(shi)和氯(lv)腐(fu)(fu)蝕(shi)。分(fen)析認為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)與經(jing)脫(tuo)硫(liu)脫(tuo)硝(xiao)系統后煙氣(qi)中(zhong)含(han)有體積分(fen)數6%~10%的(de)(de)O2和15%~20%的(de)(de)水分(fen)有關，建議將(jiang)熱管(guan)換(huan)熱器低溫(wen)段(duan)材質(zhi)更換(huan)為(wei)耐氧、硫(liu)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)2205 不銹(xiu)鋼，以滿(man)足脫(tuo)硫(liu)脫(tuo)硝(xiao)系統的(de)(de)長期穩定運行。

引言

遷安(an)中(zhong)化(hua)(hua)煤化(hua)(hua)工(gong)有(you)限責任公司(si)（簡稱(cheng)遷安(an)中(zhong)化(hua)(hua)公司(si)）現有(you)6 座6 m 頂裝焦爐(lu)(lu)，設計(ji)焦炭年(nian)產(chan)能(neng)330 萬(wan)t，焦爐(lu)(lu)煙氣脫硫脫硝(xiao)工(gong)藝(yi)(yi)采用的是中(zhong)低溫SCR(選擇(ze)性(xing)催化(hua)(hua)原(yuan)法)脫硝(xiao)工(gong)藝(yi)(yi)和(he)氨法脫硫工(gong)藝(yi)(yi)，兩座焦爐(lu)(lu)共用一(yi)座脫硫脫硝(xiao)系統，單座系統設計(ji)處(chu)(chu)理(li)廢(fei)氣量為300 000 m3/h。該脫硫脫硝(xiao)系統運行1 年(nian)多后，熱(re)管(guan)(guan)換(huan)熱(re)器的爐(lu)(lu)管(guan)(guan)和(he)翅片發(fa)生了不(bu)同程度的腐(fu)(fu)蝕(shi)，尤其以冷凝(ning)段低溫煙氣入口處(chu)(chu)腐(fu)(fu)蝕(shi)最為嚴重(zhong)，已經(jing)影響(xiang)到了換(huan)熱(re)器的正常運行。遷安(an)中(zhong)化(hua)(hua)對熱(re)管(guan)(guan)換(huan)熱(re)器不(bu)同腐(fu)(fu)蝕(shi)部(bu)分(fen)(fen)進行了X 射線(xian)衍射分(fen)(fen)析、電鏡掃描及能(neng)譜(pu)分(fen)(fen)析，找到了腐(fu)(fu)蝕(shi)原(yuan)因，可(ke)為同類型裝置類似問(wen)題分(fen)(fen)析提供(gong)參考。

1 焦爐(lu)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)硫脫(tuo)硝工藝

遷安中化焦爐(lu)煙氣脫硫(liu)脫硝工藝流程示意圖見圖1。

原(yuan)焦(jiao)爐(lu)煙(yan)(yan)囪(cong)的(de)(de)(de)廢氣(qi)(qi)通過管道收集匯合(he)，并與煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)升(sheng)溫(wen)(wen)系統燃燒產生的(de)(de)(de)廢氣(qi)(qi)在(zai)混合(he)室混合(he)，使煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)升(sheng)溫(wen)(wen)到250 ℃~260 ℃，以滿足中(zhong)低溫(wen)(wen)SCR 反應的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)要(yao)求，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)NOx、O2 與還原(yuan)劑NH3 在(zai)催化劑的(de)(de)(de)參與下(xia)，反應生成N2 和H2O，達到脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)處理后(hou)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)與脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)后(hou)低溫(wen)(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)在(zai)翅片式(shi)熱(re)(re)管換熱(re)(re)器內進(jin)行熱(re)(re)量交換，降溫(wen)(wen)到140 ℃左右，進(jin)入后(hou)續脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)塔進(jin)行脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)處理，同時，將(jiang)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)后(hou)低溫(wen)(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)進(jin)行再熱(re)(re)升(sheng)溫(wen)(wen)至130 ℃以上，最后(hou)通過原(yuan)有焦(jiao)爐(lu)煙(yan)(yan)囪(cong)分別排放，達到原(yuan)焦(jiao)爐(lu)煙(yan)(yan)囪(cong)繼(ji)續使用的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)，確保脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)系統出(chu)現(xian)故障時焦(jiao)爐(lu)的(de)(de)(de)安全生產。

2 腐(fu)蝕(shi)情(qing)況分析及討論

為(wei)增加換(huan)熱(re)(re)面積和效率，該熱(re)(re)管(guan)換(huan)熱(re)(re)器設計為(wei)翅片管(guan)式(shi)換(huan)熱(re)(re)器，材質(zhi)為(wei)ND 鋼。系(xi)統(tong)運行1 年多(duo)后，爐(lu)(lu)管(guan)表(biao)面存在不同(tong)程度(du)的腐蝕，而爐(lu)(lu)管(guan)上翅片腐蝕尤為(wei)嚴重。

2.1 翅片腐蝕分析(xi)

2.1.1 X 射線衍射分析（XRD）

分(fen)別對熱(re)管換熱(re)器爐管外側的翅(chi)片(pian)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物表(biao)(biao)面(mian)和(he)(he)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物粉末進行了XRD 檢測，結果分(fen)別見圖2和(he)(he)圖3，由XRD 分(fen)析得到的腐(fu)蝕(shi)產(chan)物組(zu)成見表(biao)(biao)1。從(cong)表(biao)(biao)1 可知，腐(fu)蝕(shi)產(chan)物表(biao)(biao)面(mian)主(zhu)(zhu)要(yao)成分(fen)為FeO(OH)，而腐(fu)蝕(shi)產(chan)物粉末主(zhu)(zhu)要(yao)成分(fen)為Fe2O3 和(he)(he)FeO(OH)。

2.1.2 掃描電鏡及(ji)能譜分析

對翅片連接處爐(lu)管腐(fu)蝕(shi)產物進行了掃(sao)描電鏡及能譜分析(xi)，結果見圖4 和(he)表(biao)2。由(you)圖4 和(he)表(biao)2 可(ke)知(zhi)，腐(fu)蝕(shi)產物中(zhong)O 元(yuan)素質量(liang)分數較高，且沿徑(jing)向方(fang)向由(you)內到外(wai)大(da)致呈降低趨勢，由(you)48%降至(zhi)37%；腐(fu)蝕(shi)產物中(zhong)存在(zai)一定量(liang)的S 元(yuan)素，且存在(zai)硫富集帶，其(qi)S 元(yuan)素質量(liang)分數高達(da)10%（譜圖2）。以上分析(xi)表(biao)明(ming)，爐(lu)管存在(zai)嚴重氧(yang)化(hua)現象以及不同程度(du)的硫腐(fu)蝕(shi)。

2.2 爐管腐蝕分析

2.2.1 爐管整體腐(fu)蝕分析(xi)

對腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)較輕的(de)(de)爐(lu)管(guan)進行了(le)掃描電鏡及能譜(pu)分析，結果(guo)見圖5 和表(biao)3。由圖5 可(ke)知，爐(lu)管(guan)表(biao)面(mian)存(cun)在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)層(ceng)，平均在(zai)0.2 mm 左右。由表(biao)3 可(ke)知，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)層(ceng)（譜(pu)圖1、2） 中(zhong)存(cun)在(zai)大量(liang)的(de)(de)O 元(yuan)素(su)，此外(wai)還發現少量(liang)的(de)(de)S 元(yuan)素(su)，而爐(lu)管(guan)內部未發現O 元(yuan)素(su)和S 元(yuan)素(su)，表(biao)明(ming)爐(lu)管(guan)外(wai)側(ce)發生了(le)較為嚴重的(de)(de)氧化腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。

2.2.2 爐管外(wai)側腐蝕分析(xi)

對(dui)爐管外(wai)(wai)側腐(fu)(fu)蝕層進行了(le)掃描電鏡和能譜(pu)分(fen)析，結(jie)果見圖6 和表(biao)4。由表(biao)4 可(ke)知，腐(fu)(fu)蝕層中O 含(han)量從外(wai)(wai)到內(nei)逐漸變低；S 元(yuan)素也大致呈現類似(si)規律，但其含(han)量較低，質量分(fen)數(shu)在(zai)0.37%~0.79%；此(ci)外(wai)(wai)，腐(fu)(fu)蝕層外(wai)(wai)側還發(fa)現了(le)Cl 元(yuan)素，但腐(fu)(fu)蝕層內(nei)側未發(fa)現Cl 元(yuan)素。結(jie)果表(biao)明，爐管外(wai)(wai)側主要發(fa)生(sheng)了(le)氧(yang)化(hua)腐(fu)(fu)蝕，還存(cun)在(zai)一定(ding)程度的硫腐(fu)(fu)蝕和氯腐(fu)(fu)蝕。

3 腐蝕原因(yin)分(fen)析與(yu)建議

熱(re)管(guan)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)爐管(guan)外側及(ji)翅(chi)片(pian)發生(sheng)了嚴(yan)重氧(yang)化(hua)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)及(ji)輕微硫(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、氯腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。由于焦爐煙氣中(zhong)含(han)(han)有體(ti)積分數6%~10%的(de)(de)氧(yang)氣，氨(an)法(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)后的(de)(de)煙氣中(zhong)水分可達到15%~20%，熱(re)管(guan)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)爐管(guan)及(ji)翅(chi)片(pian)具備被氧(yang)化(hua)的(de)(de)客觀條(tiao)件，尤(you)其是低(di)(di)溫(wen)冷(leng)凝段煙氣中(zhong)水分含(han)(han)量(liang)會更(geng)高(gao)，因(yin)此(ci)低(di)(di)溫(wen)段腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)現象最為(wei)(wei)嚴(yan)重。由于煙氣脫(tuo)硫(liu)(liu)后，煙氣中(zhong)SO2 含(han)(han)量(liang)非常低(di)(di)，其質(zhi)量(liang)濃度為(wei)(wei)0~10 mg/m3，因(yin)此(ci)熱(re)管(guan)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)硫(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)現象并不明顯。遷安中(zhong)化(hua)公司爐管(guan)材質(zhi)是ND 鋼，耐低(di)(di)溫(wen)硫(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，不耐氧(yang)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，已(yi)不能(neng)滿足目前的(de)(de)工藝條(tiao)件，因(yin)此(ci)建議將熱(re)管(guan)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)最為(wei)(wei)嚴(yan)重的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)段材質(zhi)由ND 鋼更(geng)換(huan)(huan)為(wei)(wei)更(geng)耐氧(yang)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和硫(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)2205 不銹鋼，以滿足脫(tuo)硫(liu)(liu)脫(tuo)硝系統的(de)(de)長期穩定運行。