脱硫烟道膨胀节渗漏原因分析及治理

张昌

摘  要：电厂脱硫系统烟道膨胀节处渗漏问题发生频繁，造成周边设备、设施腐蚀及环境污染，本文主要分析了电厂脱硫系统膨胀节渗漏问题发生位置及故障原因，并提出相应的解决方案和措施，火电厂湿法脱硫系统同类型问题具有借鉴意义。

关键词：湿法脱硫系统;膨胀节渗漏;原因分析;对策;自密封修复

一：火电厂脱硫系统概述

我国电力行业主要以火力发电为主，在火力发电厂中，响应国家环境保护政策要求，全部建设有烟气脱硫系统，烟气脱硫的大规模商业化应用，是控制酸雨和二氧化硫污染的最有效和主要的技术手段。目前，国内外大型燃煤发电厂使用最多的脱硫工艺就是石灰石-石膏湿法烟气脱硫，这种脱硫系统是利用石灰石作为吸收剂，吸收并除去烟气中的二氧化硫，生成副产品石膏。整个工艺过程如下：锅炉排出的经过除尘的烟气进入脱硫吸收塔，烟气逆流而上与吸收塔上部喷淋下来的石灰石浆液进行充分的气液接触，反应生成亚硫酸钙，吸收塔内通入氧化空气，使亚硫酸钙强制氧化生成石膏，然后对湿石膏作脱水处理后生成固态石膏。洗涤净化后的烟气从吸收塔顶部通过除雾器除去雾滴后经净烟道、烟囱排入大气。其中，吸收塔脱硫系统是整个工艺流程的核心。

二：脱硫烟道膨胀节渗漏情况

脱硫烟道以吸收塔为界分为原烟道和净烟道。引风机出口至吸收塔入口称为原烟道，吸收塔出口至烟囱称为净烟道。为满足脱硫烟道温度变化大、腐蚀性强、膨胀不规则的特点，脱硫烟道都设有膨胀节，膨胀节有金属和非金属两种材质，工程实践中大多选用非金属膨胀节，非金属膨胀节制作简单方便，可补偿烟道的错位等问题，现场施工方便，费用低。非金属膨胀节由骨架和蒙皮组成，骨架采用普通钢板制作，蒙皮由四层到十层织物组成，然后用压板和螺丝固定在骨架上。

脱硫烟道膨胀节渗漏是电厂生产过程中面对的一项主要问题，特别在吸收塔入口干湿界面处、吸收塔出口至烟囱净烟道的膨胀节，因温度降低，烟气结露腐蚀效应，渗漏问题尤其严重。通常情况下，烟气中水蒸汽的含量较空气中高，烟气露点也较高，即烟气中的水蒸汽在较高的温度下就开始凝结，因烟气中同时有SO2和SO3存在，与水蒸汽结合为硫酸蒸汽，凝结后的酸液会对烟道、膨胀节等设备造成腐蚀，进而发生穿孔、渗漏，并污染环境。

三：膨胀节渗漏原因分析

3.1 排水及导流装置失效

脱硫烟道系统膨胀节如布置在水平烟道，为防止酸液凝结蓄积，都会设计安装排水或导流装置。如烟囱入口烟道一般会在膨胀节两侧开排水孔，让弱酸性液体快速通过排水孔排出。在实际运行过程中，因烟道内粉尘积聚、杂物遗留等情况，可能会造成排水孔堵塞，而膨胀节下部凹槽位于水平烟道最低点，会形成液体汇聚，一旦出现腐蚀泄漏，烟道内所有的酸水全部汇聚到泄漏的部位流出，形成小瀑布现象，损坏底部的设备，严重污染环境。

吸收塔入口段为水平烟道，为防止液体积聚对烟道水平段造成腐蚀损坏，设计时水平烟道长度尽可能缩短，并在吸收塔入口设置了倾斜向吸收塔内的导流坡，并安装有冲洗水管道对导流坡进行冲洗。导流坡使水便于流入吸收塔，防止积聚于烟道内。实际运行中由于吸收塔入口处于烟气和浆液的干湿界面，烟气中粉尘、噴淋浆液中的固体颗粒物会堆积堵塞导流坡，使其导流作用失效。

3.2 材料的选择引起的泄漏

在脱硫系统烟风道中，为防止热胀冷缩在烟风道和相关设备上引起的热应力和结构破坏，需要在合适的位置上布置能吸收热变形和振动的非金属膨胀节。

非金属膨胀节根据安装位置和工况的不同，蒙皮选用材料应有区别。针对脱硫区域酸性腐蚀工况，蒙皮材料选择应为：内外层为氟胶布，夹层为两层无碱玻璃丝布加一层聚四氟蒙皮，如果采用了便宜的硅胶布，硅胶布不耐腐蚀，造成内层的过早破坏也是膨胀节泄漏的原因。

3.3 安装和运行引起的泄漏

由于非金属膨胀节蒙皮为软性材料，固定螺丝一方面使固定蒙皮，另一方面是把蒙皮压紧起密封作用，安装时压板长4-6米，所以后面的螺丝拧紧后，前面的就会发生松动，造成积聚的酸水渗透到螺丝上腐蚀掉螺丝，因此安装蒙皮需要反复的拧紧螺丝。

另外，运行中由于烟气压力变化引起的膨胀节蒙皮不停的折动，也是压板部位蒙皮容易疲劳老化撕裂漏水的原因，由于震动等原因也会出现螺丝松动酸水渗透到螺丝上腐蚀掉螺丝，造成膨胀节泄漏。

同时由于烟气温度变化，风压变化，烟道发生振动、膨胀、收缩、错位也导致蒙皮快速老化、拉裂形成渗漏。

3.4 设计缺陷造成的泄漏

非金属膨胀节应能吸收烟气脱硫系统运行时三维方向上的最大变形量和消除振动，工作时要能伸缩自如，不得有拉裂等损伤引起介质泄漏。为满足要求，预留膨胀量，电厂烟风系统膨胀节安装蒙皮时会出现一个凹槽，以满足实际运行中的变形、膨胀、伸缩要求。这个凹槽在机组运行时会导致液滴积蓄，酸水慢慢渗透到固定膨胀节蒙皮的压板螺丝上，造成螺丝松动和腐蚀断裂或织物层破坏，烟道内所有的酸水就会从断裂的螺丝孔和蒙皮破损处流出，进一步腐蚀损坏膨胀节周边烟道钢板和外层保温材料，渗漏造成设备损坏和环境污染。

四：膨胀节渗漏治理对策

针对引发膨胀节渗漏的以上4方面问题提出以下治理对策：

4.1 解决排水问题

在机组检修过程中，疏通烟道膨胀节排水孔及管道，清理水平烟道内遗留杂物，对于吸收塔入口的导流坡，在彻底清理堆积的石膏状沉积物的同时，检修导流坡冲洗水喷嘴及管道。同时，在机组运行时，要根据负荷情况及运行规程，及时投运冲洗水系统冲洗导流坡，减缓并防止导流坡堵塞。

4.2 解决膨胀节蒙皮材料造型问题

脱硫系统烟道膨胀节蒙皮的选用：吸收塔入口至烟囱段烟道必须选用防腐性能优良的氟橡胶蒙皮，在烟温较高、不会发生烟气结露的原烟气烟道段可选用成本较低的硅橡胶蒙皮。

4.3 安装和运行因素问题

非金属膨胀节蒙皮安装过程中加强质量管理，安装前必须将压板、膨胀节骨架结合面用角磨机打磨清理干净，防止出现表面锈蚀、变形、凹凸不平等问题，密封面涂抹密封胶，螺栓连接过程中反复拧紧，保证螺栓紧固均匀，防止因螺栓松动造成渗漏。

4.4 解决凹槽积水问题

从根本上说，要解决膨胀节泄漏就是要解决高温烟气、凝结酸水对蒙皮的破坏，从结构上入手，就是将膨胀节凹槽部分进行完全密封，隔绝蒙皮与烟气、酸液的通道，让酸水接触不到膨胀节压板螺栓和蒙皮，那么就不会泄漏，这也是最简单的办法，这样酸水就不会堆积在凹槽里，也就不会造成膨胀节腐蚀泄漏。同时，填平凹槽使膨胀节不再因为烟气压力变化造成膨胀节蒙皮频繁的折动而造成蒙皮疲劳损坏。为实现这个目的，我们采用膨胀节自密封全封闭方案。

4.4.1材料的选择

既要填平凹槽又不影响膨胀，就需要一种耐酸高弹性的材料，像海绵一样自由压缩膨胀，但还要耐高温、耐腐蚀、不吸水，还要能够起到密封作用，工程实践中采用了高弹性桐油凝胶来做膨胀节凹槽的上下防腐和密封，中间采用一种新型耐高温、耐腐蚀闭孔发泡丁基橡胶海绵（压缩比为7：1）来做凹槽的填充材料，上部及表面封闭材料采用高弹性碳化硅复合材料作为密封材料，高弹性桐油凝胶、高弹性碳化硅复合材料具有300%的拉断伸长率，保证膨胀节在热涨冷缩时不会损坏表面的防腐。

4.4.2脱硫膨胀节自密封全封闭工艺流程

●停机后清理原非金属膨胀节周围的积灰;

●原非金属膨胀节金属骨架全部清理掉浮灰后，对腐蚀部分焊接修补;

●补焊完成后打磨平整，刷底漆用高弹性碳化硅复合材料做第一遍防腐;

●快速把原膨胀节底部和凹槽两边打上高弹性碳化硅复合材料，固化后快速涂抹;

●把耐高温耐腐蚀高弹性海绵状填料填充至凹槽内;

●每填入一层填料需要封一次高弹性桐油凝胶，直至把非金属膨胀节填平，填充完成后，最上面仔细用高弹性碳化硅复合材料打平，厚度控制在5mm左右;

●把膨胀节周围接缝处等全部用高弹性碳化硅复合材料做防腐，厚度≥3mm，保养6h投入使用;

●清理施工现场。

4.4.3效果分析

膨胀节自密封技术最大的优点是在外部蒙皮完好的情况下，不需要拆除蒙皮，只需拆开蒙皮的一侧压板压入柔性填料，大大缩短了施工工期，费用和更换新蒙皮的普通施工基本相同，但寿命延长至少五年以上。

在旧的膨胀节内部施工，避免了更换膨胀节蒙皮以及施工安全隐患，彻底解决了脱硫膨胀节凹槽的积水问题，使烟道内的酸水接触不到膨胀节的骨架和蒙皮部位，根除了泄漏，膨胀节的寿命延长，在每次停机后检查一旦发现自密封全封闭层有损坏，马上用高弹性桐油凝胶重新修复即可，方便快捷，对湿法脱硫系统膨胀节渗漏治理成效显著。

结束语：

伴随着我国环保标准的逐渐提升，火电厂脱硫系统的安全稳定运行受到日益重视，系统运行中存在的缺陷、问题也必须采取相应措施进行处理。本文通过对脱硫烟道膨胀节渗漏问题进行原因分析，并提出针对性的治理措施，希望可以为有同类型问题困扰的电廠提供一点有益的借鉴。

参考文献：

[1]路鹏程;电厂脱硫系统检修过程中存在问题及解决措施;[J];科技创新月应用;2016（30）

[2]邓兴龙;某电厂脱硫系统吸收塔浆液起泡溢流原因分析;[C];2014火电厂污染物净化与节能技术研讨会;2014