摘 要: 本文分析了火電廠濃硫酸系統、鹽酸系統、酸堿泵及酸堿廢水管道系統運行中出現的泄漏，污染環境問題及存在的人身傷害風險，通過濃硫酸計量箱材質用 304 不銹鋼代替碳鋼、采用不同濃度的酸液解決了濃硫酸系統的泄漏和管道結晶問題。鹽酸系統通過優化磁翻板液位計，增加中和式酸霧吸收器確保無環保問題，酸槽由碳鋼襯膠更換為聚乙烯材質提高了設備的安全性能。使用氣泵代替離心泵，規范人員操作解決了卸酸堿時泄漏問題; 排水管道使用聚乙烯三層結構防腐、優化管道布置解決了廢水外漏引起的環境污染問題。本文同時提出應提高酸堿區域的自動化水平、加強外來人員的操作管控更有利于酸堿設備安全運行的建議。

引言

本廠裝機容量 1960MW，全廠酸堿系統主要包括一二期精處理酸堿系統、鍋爐給補水處理酸堿系統、循環水濃硫酸系統及工業廢水處理酸堿調節系統。使用的酸堿有 30% 的鹽酸、30% 的離子膜堿、98% 的濃硫酸，均屬于腐蝕性物質。運行過程中，酸堿系統經常發生泄露，這不僅在經濟方面產生了巨大的損失，還增大了相關人員受到生命安全危險的幾率，嚴重時可能會危及生命。 

1 濃硫酸系統

本廠采用 2 個室內高位酸槽，2 個酸計量箱，3 臺酸計量泵方式，因循環水加藥間距化學程控室較遠，采用就地操作，無遠程控制。高位酸槽和計量箱材質是碳鋼。

1． 1 存在問題

1． 1． 1 濃硫酸計量箱、管道及計量泵多次泄露，箱體有滲漏，導致地面有大量濃硫酸，腐蝕地基，導致地面強烈腐蝕，嚴重到使就地電磁閥柜傾斜。統計一年內該系統共發生 17 次泄露，安全形勢極其嚴峻。

1． 1． 2 加硫酸管道結晶。所在地區年平均zui低氣溫高于零度，所以設計硫酸濃度為 98% 。但在極端特殊天氣偶爾達到零下，而濃度 98% 的濃硫酸，凝固點0. 7℃，導致管道整體結晶堵塞。

1． 1． 3 原設計是酸車直接對接卸酸泵的入口管道，當車身較長時，受位置限制，槽車不能開近酸泵，連接管道較長，為減少管道里的氣體，人員需抬起管道先放一部分酸，再連接管道，操作時泄漏的風險較大。

1． 2 優化

1． 2． 1 改變系統材質。原計量箱材質選擇普通碳鋼。現酸儲槽除外全系統改為 304 不銹鋼。硫酸罐有多種材質，硫酸產品濃度一般有: 77. 67% 、93% 、98% 、99% 、100% 。表 1 列出了濃硫酸對碳鋼、304 和316 不銹鋼的腐蝕速率。

表 1 碳鋼、304、316 不銹鋼在濃硫酸中的腐蝕速率

              由表 1 可以看出，濃硫酸對碳鋼的腐蝕速率要大于對 304 和 316 不銹鋼的腐蝕速率，原設計為碳鋼材質，在保持一定的腐蝕裕量儲存的情況下，一般是可以接受的［1］。所以，通常常溫下使用的濃硫酸儲罐選擇碳鋼材料就可以滿足要求［2］，但實際運行效果較差。濃度為 80% ～ 99. 5% 的硫酸，溫度小于 50℃ 時，對碳鋼的腐蝕速率≤1. 02mm /a，對 304 不銹鋼的腐蝕速率是 0. 38mm /a，遠低于碳鋼的腐蝕速率。考慮性價比及安全性，選擇不銹鋼 304，更換后運行 2 年濃硫酸系統沒有出現過泄露。

1． 2． 2 由采購一種濃度的硫酸改為兩種: 室溫在5℃以上，使用 98% 濃硫酸; 當環境溫度低于 5℃，換 用 93% 的硫酸。所有管道閥門加裝伴熱帶，特別是計量泵到循環水前池在室外的管道。

由圖 1 可知，不同濃度硫酸凝固點不同，有幾個zui低的 凝 固 點［3］: 濃 度 93% ，凝固 點 － 34℃ ; 濃 度98% ，凝固點 0. 7℃ ; 所以當環境溫度低于 5℃，使用93% 的硫酸就可有效解決結晶問題。

1． 2． 3 增加卸酸槽。酸槽為 2 個 20m3 的容量，現在酸泵入口處增加一個 5m3 的酸槽，約為運酸槽容積1 /3 左右。采用自流方式，槽車內的濃硫酸先流入一個卸酸槽，再用泵輸送到硫酸儲罐，卸酸泵流量與自流卸酸流量一致。泵出口管道設置排氣閥及排污管，排氣門排污閥，解決向酸槽進酸時因有氣體導致不能吸酸，同時也避免人員抬高管道排氣導致泄漏及人身傷害，消除卸酸過程存在的安全隱患。 2 鹽酸系統補給水系統和精處理系統的鹽酸罐共 6 個，均采用碳鋼襯膠，內部塑料球覆蓋液面，高位酸槽加計量箱方式，每 2 個酸槽共用一個噴淋式酸霧吸收器，每 2個計量箱共用一個噴淋式酸霧吸收器。

2． 1 存在問題

2． 1． 1 補給水區域卸鹽酸時酸霧吸收器噴出大量酸霧，導致附近辦公樓都有酸味，污染環境。同時酸霧吸收器按要求保持長流水狀態，不符合現行環保要求。為了防治跑冒滴漏，為節約用水，將進水閥直接關閉，導致酸霧收集到吸收器后直通大氣，酸霧吸收器不能真正啟用。

2． 1． 2 一期精處理區域酸槽磁翻板液位計和罐體無隔斷門，設計不合理。鹽酸是揮發性很強的化學品，一旦設備出現縫隙，就會發生滲漏。精處理區域發生磁翻板液位計的排污門外漏，無法緊急隔離，只能用大量水沖洗至廢水池，將酸儲罐內的酸液用泵全部導出，隔離檢修非常困難，對環境污染較大。

2． 1． 3 鹽酸槽采用碳鋼襯膠防腐，隨著使用年限的增加，酸槽內橡膠襯里出現老化、松動、穿孔等現象，性能會逐步下降，老化后橡膠防腐效果大大降低。一期補給水及精處理區域的酸槽用 5 年后大修檢查發現內部均有脫落現象。

2． 2 優化

2． 2． 1 加裝堿液中和式酸霧吸收器，將兩種酸霧吸收器并聯使用，即平時正常接入堿液中和式酸霧吸收器，中和式酸霧吸收器不需要常年噴水，與噴淋填料式相比可以節約用水。卸酸時使用原有的噴淋填料式酸霧吸收器，解決了卸料時酸霧噴出問題。

2． 2． 2 將酸槽磁翻板液位計更換為 SC- UHZ 系列酸堿計量槽磁翻板液位計，見圖 2，新磁翻板液位計是由主體、磁浮子、傳感器、變送器和翻板指示器五部分組成。特點是液體介質與指示器完全隔離，所以在任何情況下都非常安全、可靠、耐用，磁翻板液位計配有液位報警、控制開關，可實現液位或界位的上、下限越位報警，控制或連鎖; 配有靜壓式液位變送器或干簧 － 電阻式液位變送器，可實現遠距離指示、檢測、記錄與控制。鹽酸系統的安全系數大大提高。

2． 2． 3 酸槽由碳鋼襯膠更換為聚乙烯材質，運行使用 2 年后檢查罐體完好。 3 卸酸堿泵原來用的卸酸堿泵是 FSB 型氟塑料合金離心泵，泵體采用金屬外殼內襯聚全氟乙丙烯( F46) ，泵蓋、葉輪和軸套均用金屬嵌件外包氟塑料整體燒結壓制成型，軸封采用外裝式波紋管機械密封。 

3． 1 存在問題

3． 1． 1 多次出現泵體漏酸，法蘭墊片、機械密封、密封圈、螺栓等密封件在酸堿環境下老化導致。

3． 1． 2 由于離心泵不能全部打空，容易燒電機，所以卸酸結束時進口管道上都會存留一定的酸堿液，停泵后，拆除連接管道時會有酸堿液流出，酸霧易擴散，如果操作不當，人員接觸到泄漏酸堿會造成傷害，吸入酸霧會造成呼吸道灼傷，且對酸堿區域內設備也有一定的腐蝕。

3． 1． 3 泵運行時需要排氣，排氣管道可能會帶出酸堿液及酸霧，存在安全隱患。

3． 2 優化

3． 2． 1 更換為 All － Flo 氣動隔膜泵，見圖 3。主氣閥由自潤滑材料活性氧化鋁做成梭形結構，使材料達到zui大潤滑性，無需額外添加潤滑; 氣閥組件數量少，備件更換費用較低; 無通風孔設計，且閥芯為塑料材質，使其能忍受較“臟”和“濕潤”的氣源; 即使膜片破裂，也不用擔心輸送的酸堿性介質進入空氣室腐蝕中心腔體; 一體成型的結構避免了泄露的發生。

3． 2． 2 規范操作: ①使用耐鹽酸腐蝕的可撓性非金屬卸酸軟管，卸酸前將連接的軟管中間用支架固定好，與槽車和泵入口接頭用鋼絲固定，防止管道脫落造成酸泄漏; 軟管插入卸酸口后，兩者之間有少許間隙，用透明膠帶纏繞密封或用吸水毛巾環繞纏裹即可。②使用卸酸堿泵時應先檢查泵所需的zui小進氣壓力和zui低耗氣量是否滿足，如果隔膜泵在幾小時內不啟動，斷開氣源。③卸酸結束，將軟管中的殘余少量酸堿液倒進入口水池，操作軟管時要避免鹽酸堿液體漏到地面。開大現場沖洗水，及時做好水封，避免鹽酸大量揮發。

4 酸堿廢水管道

二期精處理高位酸槽到計量箱管道采用溝道布置，且溝道內還有其他排水管道，蓋板密封。一期廢水管道單獨溝道布置，采用玻璃鋼材質，運行 20 年沒出現過滲漏。

4． 1 出現問題

4． 1． 1 二期計量箱進酸時，高位酸槽液位下降很快，但計量箱液位上漲緩慢，判斷為管道泄漏。排查漏點工作量大，每一個蓋板拆掉密封才能打開，且泄漏的酸液將相鄰的排水管道外部腐蝕，后期二期精處理再生時，外排水流量突增，排查發現排水管已被腐蝕破洞。

4． 1． 2 二期酸堿廢水管道使用襯膠防腐，正常排水時無滲漏。為調整排水的偏酸性，廢水管道引入沖渣水，沖渣水呈堿性。但主機沖渣水有顆粒性物質時，易破壞襯膠，運行不到三個月就出現管道因襯膠破損導致腐蝕泄漏。

4． 2 優化

4． 2． 1 將溝道布置的管道全封閉式蓋板改為格柵式蓋板，發生酸堿泄漏時能及時發現。廢水管道改為架空敷設，布置占地小，不影響人行通道，且輕微的泄漏易發現。

4． 2． 2 排水水質復雜，使用聚乙烯三層結構防腐蝕技術，重新更換成聚乙烯管道。運行半年無滲漏。 

5 結論及建議

5． 1 通過對卸酸堿泵更換，濃硫酸系統的優化，及鹽酸系統增加酸霧吸收器和優化磁翻板液位計，化學整個酸堿系統的操作量下降，風險降低，安全系數大大提高。

5． 2 循環水加濃硫酸系統應提高自動化程度，簡化工藝系統。取消 2 個酸計量箱，酸槽出口直接連接計量泵，加裝在線 pH 計，用在線循環水 pH 值對計量泵進行精確控制，減少了設備漏點，使計量更加準確，減少人員現場操作閥門，有益于循環水安全運行。

5． 3 為及時發現池內形成的內部腐蝕，放酸堿等腐蝕性廢水的池體，宜采用柵格型蓋板類加蓋代替全密封水泥蓋板。

5． 4 在線酸堿濃度計應采用單獨取樣管，與系統由一次門隔開，便于檢修。電極直接插入管道式檢修非常困難，不建議使用。

5． 5 可用酸堿噴射器替代酸堿計量泵，減少泄漏，方便檢修。

5． 6 酸堿操作中的安全控制，人的因素很重要，尤其是對配合卸酸堿的廠家人員的管控。