摘 要: 本文分析了火电厂浓硫酸系统、盐酸系统、酸碱泵及酸碱废水管道系统运行中出现的泄漏，污染环境问题及存在的人身伤害风险，通过浓硫酸计量箱材质用 304 不锈钢代替碳钢、采用不同浓度的酸液解决了浓硫酸系统的泄漏和管道结晶问题。盐酸系统通过优化磁翻板液位计，增加中和式酸雾吸收器确保无环保问题，酸槽由碳钢衬胶更换为聚乙烯材质提高了设备的安全性能。使用气泵代替离心泵，规范人员操作解决了卸酸碱时泄漏问题; 排水管道使用聚乙烯三层结构防腐、优化管道布置解决了废水外漏引起的环境污染问题。本文同时提出应提高酸碱区域的自动化水平、加强外来人员的操作管控更有利于酸碱设备安全运行的建议。

引言

本厂装机容量 1960MW，全厂酸碱系统主要包括一二期精处理酸碱系统、锅炉给补水处理酸碱系统、循环水浓硫酸系统及工业废水处理酸碱调节系统。使用的酸碱有 30% 的盐酸、30% 的离子膜碱、98% 的浓硫酸，均属于腐蚀性物质。运行过程中，酸碱系统经常发生泄露，这不仅在经济方面产生了巨大的损失，还增大了相关人员受到生命安全危险的几率，严重时可能会危及生命。 

1 浓硫酸系统

本厂采用 2 个室内高位酸槽，2 个酸计量箱，3 台酸计量泵方式，因循环水加药间距化学程控室较远，采用就地操作，无远程控制。高位酸槽和计量箱材质是碳钢。

1． 1 存在问题

1． 1． 1 浓硫酸计量箱、管道及计量泵多次泄露，箱体有渗漏，导致地面有大量浓硫酸，腐蚀地基，导致地面强烈腐蚀，严重到使就地电磁阀柜倾斜。统计一年内该系统共发生 17 次泄露，安全形势极其严峻。

1． 1． 2 加硫酸管道结晶。所在地区年平均zui低气温高于零度，所以设计硫酸浓度为 98% 。但在极端特殊天气偶尔达到零下，而浓度 98% 的浓硫酸，凝固点0. 7℃，导致管道整体结晶堵塞。

1． 1． 3 原设计是酸车直接对接卸酸泵的入口管道，当车身较长时，受位置限制，槽车不能开近酸泵，连接管道较长，为减少管道里的气体，人员需抬起管道先放一部分酸，再连接管道，操作时泄漏的风险较大。

1． 2 优化

1． 2． 1 改变系统材质。原计量箱材质选择普通碳钢。现酸储槽除外全系统改为 304 不锈钢。硫酸罐有多种材质，硫酸产品浓度一般有: 77. 67% 、93% 、98% 、99% 、100% 。表 1 列出了浓硫酸对碳钢、304 和316 不锈钢的腐蚀速率。

表 1 碳钢、304、316 不锈钢在浓硫酸中的腐蚀速率

              由表 1 可以看出，浓硫酸对碳钢的腐蚀速率要大于对 304 和 316 不锈钢的腐蚀速率，原设计为碳钢材质，在保持一定的腐蚀裕量储存的情况下，一般是可以接受的［1］。所以，通常常温下使用的浓硫酸储罐选择碳钢材料就可以满足要求［2］，但实际运行效果较差。浓度为 80% ～ 99. 5% 的硫酸，温度小于 50℃ 时，对碳钢的腐蚀速率≤1. 02mm /a，对 304 不锈钢的腐蚀速率是 0. 38mm /a，远低于碳钢的腐蚀速率。考虑性价比及安全性，选择不锈钢 304，更换后运行 2 年浓硫酸系统没有出现过泄露。

1． 2． 2 由采购一种浓度的硫酸改为两种: 室温在5℃以上，使用 98% 浓硫酸; 当环境温度低于 5℃，换 用 93% 的硫酸。所有管道阀门加装伴热带，特别是计量泵到循环水前池在室外的管道。

由图 1 可知，不同浓度硫酸凝固点不同，有几个zui低的 凝 固 点［3］: 浓 度 93% ，凝固 点 － 34℃ ; 浓 度98% ，凝固点 0. 7℃ ; 所以当环境温度低于 5℃，使用93% 的硫酸就可有效解决结晶问题。

1． 2． 3 增加卸酸槽。酸槽为 2 个 20m3 的容量，现在酸泵入口处增加一个 5m3 的酸槽，约为运酸槽容积1 /3 左右。采用自流方式，槽车内的浓硫酸先流入一个卸酸槽，再用泵输送到硫酸储罐，卸酸泵流量与自流卸酸流量一致。泵出口管道设置排气阀及排污管，排气门排污阀，解决向酸槽进酸时因有气体导致不能吸酸，同时也避免人员抬高管道排气导致泄漏及人身伤害，消除卸酸过程存在的安全隐患。 2 盐酸系统补给水系统和精处理系统的盐酸罐共 6 个，均采用碳钢衬胶，内部塑料球覆盖液面，高位酸槽加计量箱方式，每 2 个酸槽共用一个喷淋式酸雾吸收器，每 2个计量箱共用一个喷淋式酸雾吸收器。

2． 1 存在问题

2． 1． 1 补给水区域卸盐酸时酸雾吸收器喷出大量酸雾，导致附近办公楼都有酸味，污染环境。同时酸雾吸收器按要求保持长流水状态，不符合现行环保要求。为了防治跑冒滴漏，为节约用水，将进水阀直接关闭，导致酸雾收集到吸收器后直通大气，酸雾吸收器不能真正启用。

2． 1． 2 一期精处理区域酸槽磁翻板液位计和罐体无隔断门，设计不合理。盐酸是挥发性很强的化学品，一旦设备出现缝隙，就会发生渗漏。精处理区域发生磁翻板液位计的排污门外漏，无法紧急隔离，只能用大量水冲洗至废水池，将酸储罐内的酸液用泵全部导出，隔离检修非常困难，对环境污染较大。

2． 1． 3 盐酸槽采用碳钢衬胶防腐，随着使用年限的增加，酸槽内橡胶衬里出现老化、松动、穿孔等现象，性能会逐步下降，老化后橡胶防腐效果大大降低。一期补给水及精处理区域的酸槽用 5 年后大修检查发现内部均有脱落现象。

2． 2 优化

2． 2． 1 加装碱液中和式酸雾吸收器，将两种酸雾吸收器并联使用，即平时正常接入碱液中和式酸雾吸收器，中和式酸雾吸收器不需要常年喷水，与喷淋填料式相比可以节约用水。卸酸时使用原有的喷淋填料式酸雾吸收器，解决了卸料时酸雾喷出问题。

2． 2． 2 将酸槽磁翻板液位计更换为 SC- UHZ 系列酸碱计量槽磁翻板液位计，见图 2，新磁翻板液位计是由主体、磁浮子、传感器、变送器和翻板指示器五部分组成。特点是液体介质与指示器完全隔离，所以在任何情况下都非常安全、可靠、耐用，磁翻板液位计配有液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上、下限越位报警，控制或连锁; 配有静压式液位变送器或干簧 － 电阻式液位变送器，可实现远距离指示、检测、记录与控制。盐酸系统的安全系数大大提高。

2． 2． 3 酸槽由碳钢衬胶更换为聚乙烯材质，运行使用 2 年后检查罐体完好。 3 卸酸碱泵原来用的卸酸碱泵是 FSB 型氟塑料合金离心泵，泵体采用金属外壳内衬聚全氟乙丙烯( F46) ，泵盖、叶轮和轴套均用金属嵌件外包氟塑料整体烧结压制成型，轴封采用外装式波纹管机械密封。 

3． 1 存在问题

3． 1． 1 多次出现泵体漏酸，法兰垫片、机械密封、密封圈、螺栓等密封件在酸碱环境下老化导致。

3． 1． 2 由于离心泵不能全部打空，容易烧电机，所以卸酸结束时进口管道上都会存留一定的酸碱液，停泵后，拆除连接管道时会有酸碱液流出，酸雾易扩散，如果操作不当，人员接触到泄漏酸碱会造成伤害，吸入酸雾会造成呼吸道灼伤，且对酸碱区域内设备也有一定的腐蚀。

3． 1． 3 泵运行时需要排气，排气管道可能会带出酸碱液及酸雾，存在安全隐患。

3． 2 优化

3． 2． 1 更换为 All － Flo 气动隔膜泵，见图 3。主气阀由自润滑材料活性氧化铝做成梭形结构，使材料达到zui大润滑性，无需额外添加润滑; 气阀组件数量少，备件更换费用较低; 无通风孔设计，且阀芯为塑料材质，使其能忍受较“脏”和“湿润”的气源; 即使膜片破裂，也不用担心输送的酸碱性介质进入空气室腐蚀中心腔体; 一体成型的结构避免了泄露的发生。

3． 2． 2 规范操作: ①使用耐盐酸腐蚀的可挠性非金属卸酸软管，卸酸前将连接的软管中间用支架固定好，与槽车和泵入口接头用钢丝固定，防止管道脱落造成酸泄漏; 软管插入卸酸口后，两者之间有少许间隙，用透明胶带缠绕密封或用吸水毛巾环绕缠裹即可。②使用卸酸碱泵时应先检查泵所需的zui小进气压力和zui低耗气量是否满足，如果隔膜泵在几小时内不启动，断开气源。③卸酸结束，将软管中的残余少量酸碱液倒进入口水池，操作软管时要避免盐酸碱液体漏到地面。开大现场冲洗水，及时做好水封，避免盐酸大量挥发。

4 酸碱废水管道

二期精处理高位酸槽到计量箱管道采用沟道布置，且沟道内还有其他排水管道，盖板密封。一期废水管道单独沟道布置，采用玻璃钢材质，运行 20 年没出现过渗漏。

4． 1 出现问题

4． 1． 1 二期计量箱进酸时，高位酸槽液位下降很快，但计量箱液位上涨缓慢，判断为管道泄漏。排查漏点工作量大，每一个盖板拆掉密封才能打开，且泄漏的酸液将相邻的排水管道外部腐蚀，后期二期精处理再生时，外排水流量突增，排查发现排水管已被腐蚀破洞。

4． 1． 2 二期酸碱废水管道使用衬胶防腐，正常排水时无渗漏。为调整排水的偏酸性，废水管道引入冲渣水，冲渣水呈碱性。但主机冲渣水有颗粒性物质时，易破坏衬胶，运行不到三个月就出现管道因衬胶破损导致腐蚀泄漏。

4． 2 优化

4． 2． 1 将沟道布置的管道全封闭式盖板改为格栅式盖板，发生酸碱泄漏时能及时发现。废水管道改为架空敷设，布置占地小，不影响人行通道，且轻微的泄漏易发现。

4． 2． 2 排水水质复杂，使用聚乙烯三层结构防腐蚀技术，重新更换成聚乙烯管道。运行半年无渗漏。 

5 结论及建议

5． 1 通过对卸酸碱泵更换，浓硫酸系统的优化，及盐酸系统增加酸雾吸收器和优化磁翻板液位计，化学整个酸碱系统的操作量下降，风险降低，安全系数大大提高。

5． 2 循环水加浓硫酸系统应提高自动化程度，简化工艺系统。取消 2 个酸计量箱，酸槽出口直接连接计量泵，加装在线 pH 计，用在线循环水 pH 值对计量泵进行精确控制，减少了设备漏点，使计量更加准确，减少人员现场操作阀门，有益于循环水安全运行。

5． 3 为及时发现池内形成的内部腐蚀，放酸碱等腐蚀性废水的池体，宜采用栅格型盖板类加盖代替全密封水泥盖板。

5． 4 在线酸碱浓度计应采用单独取样管，与系统由一次门隔开，便于检修。电极直接插入管道式检修非常困难，不建议使用。

5． 5 可用酸碱喷射器替代酸碱计量泵，减少泄漏，方便检修。

5． 6 酸碱操作中的安全控制，人的因素很重要，尤其是对配合卸酸碱的厂家人员的管控。