湿法烟气脱硫装置的腐蚀与防护
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湿法烟气脱硫后烟囱的防腐措施湿法石灰石-石膏法是目前世界上应用最广泛的脱硫技术。
在该工艺中,含SO2的烟气经除尘后进入换热器降温,再进入吸收塔与石灰石浆液接触脱硫然后升温排放,从换热器、吸收器(包括强制氧化系统)直到烟囱,都存在严重的设备腐蚀问题。
一、湿法脱硫后烟气腐蚀机理分析湿法脱硫后的烟气主要有如下特点:(1)含水量高,烟气湿度很大。
(2)脱硫后的出口烟气内仍含有如SO3、HCl、HF等强腐蚀性介质。
(3)烟气温度较低,不设GGH时,烟温仅50℃左右,即使设置了GGH 时,烟温也仅60℃左右,而烟气的酸露点温度取决于烟气中的SO3浓度,一般为70.5~90℃。
(4)温度较低的烟气在酸露点下运行,会发生凝结,从而对烟囱内壁产生腐蚀作用,并且腐蚀速率随硫酸浓度和烟囱壁温的变化而变化:①当烟囱壁温达到酸露点时,硫酸开始在烟囱内壁凝结,产生腐蚀,但此时凝结酸量尚少,浓度也高,故腐蚀速度较低;②烟囱壁温继续降低,凝结酸液量进一步增多,浓度却降低,进入稀硫酸的强腐蚀区,腐蚀速率达到最大;③烟囱壁温进一步降低,凝结水量增加,硫酸浓度降到弱腐蚀区,同时,腐蚀速度随壁温降低而减小;④烟囱壁温达到水露点时,壁温凝结膜与烟气中的SO2结合成H2SO3溶液,烟气中残存的HCl/HF也会溶于水膜中,对金属和非金属均也会产生强烈腐蚀,故随着壁温降低腐蚀重新加剧。
因此脱硫后的烟气腐蚀性不但没有降低,反而由于烟温的降低而大大增加。
腐蚀试验研究表明:理论上完成95%的脱硫效率条件下,烟囱设计说明中的设计腐蚀余量2mm需要8.7年才被腐蚀完,但实际情况下的腐蚀状况为不均匀腐蚀,严重区域要不了半年就被腐蚀完,因此对脱硫后烟囱的防腐是非常必要的。
根据国际烟囱工业协会的设计标准要求,湿法FDG系统后烟气通常被视为高化学腐蚀等级,即强腐蚀性烟气等级,因此湿法脱硫后的烟囱需按强腐蚀性烟气来考虑烟囱结构的安全性。
二、脱硫后烟囱选型脱硫烟囱的选型根据DL5022—1993《火力发电厂土建结构设计技术规定》要求:当排放强腐蚀性烟气时,宜采用多管式或套筒式烟囱结构型式,即把承重的钢筋混凝土外筒和排烟内筒分开,使外筒受力结构不与强腐蚀性烟气相接触。
文件编号:GD/FS-3412(安全管理范本系列)烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities.编辑:_________________单位:_________________日期:_________________烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版提示语:本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中,有效利用生产资源,经济合理地进行生产活动,以达到实现简化管理过程,提高管理效率,实现预期的生产目标。
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1. 引言我国是一个能源结构以燃煤为主的国家,随着近年来国民经济建设的迅速发展,燃煤产生的大气污染日益严重,酸雨面积不断扩大。
烟道气脱硫装置(简称FGD)是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。
烟气脱硫有多种工艺,而石灰石-石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。
煤炭燃烧时除产生SO₂外,还生成少量SO₃、NOX、HCl、HF等气体,由于烟气中含有水,因此可在瞬间形成H₂SO₄、HCl、HF等强腐蚀性溶液。
与此同时,含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道,对装置的腐蚀相当严重。
并且,吸收塔的入口烟气温度可高达180℃,而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。
可见,湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。
由于腐蚀环境恶劣,湿式脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。
吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大,因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造的关键技术之一。
烟气脱硫装置的腐蚀与防护模版烟气脱硫装置是用于煤燃烧发电厂和工业锅炉等燃烧设备的烟气中去除二氧化硫(SO2)的设备。
在烟气与脱硫剂反应过程中,会产生腐蚀问题,对设备安全和性能造成威胁。
因此,腐蚀与防护对于烟气脱硫装置的设计和运行至关重要。
一、腐蚀问题的产生1.1 烟气成分:烟气中的二氧化硫(SO2)与空气中的氧气(O2)反应生成SO3,它与水蒸气(H2O)反应形成硫酸(H2SO4),硫酸是一种强酸,容易腐蚀金属设备。
1.2 温度:烟气中的温度对腐蚀速率有重要影响,高温会加快腐蚀速度,特别是在水平管道和烟道弯曲处容易发生高温腐蚀。
1.3 材料选择:不同材料对腐蚀的抵抗能力不同,必须根据烟气成分和工作条件选择适合的材料。
二、腐蚀类型2.1 干腐蚀:干腐蚀是由于硫酸和水分不足而产生的,主要发生在高温区域,如炉灰器、省煤器和预热器等部位。
2.2 空流腐蚀:空流腐蚀是由于温度较高和没有水蒸气存在而引起的腐蚀,主要发生在烟道中的气流速度较高的地方。
2.3 潮湿腐蚀:当烟气中的SO3与水蒸气接触时,在低温区域会生成硫酸溶液,形成潮湿腐蚀,主要发生在烟道中的冷凝区域。
三、防护措施3.1 材料选择:根据烟气腐蚀特点和工作条件,选择适合的材料,如耐酸不锈钢、合金钢等,对于特别严酷的工况,可以采用陶瓷涂层或双金属复合材料。
3.2 表面保护层:通过在设备表面形成一层防护层,降低腐蚀速率。
可以采用涂层、瓷砖、橡胶或两者的组合。
3.3 防腐涂层:在设备内部和外部涂覆防腐涂层,保护金属材料不直接接触烟气和脱硫剂。
常用的防腐涂层包括聚胺脂、环氧和丙烯酸酯等。
3.4 定期维护:定期检查和维护设备,修复受损的防护层和防腐涂层,确保设备的防腐能力。
四、注意事项4.1 设备设计和布局:合理设计和布局可以降低腐蚀程度,设备应尽量避免锐利的转角和烟气滞留区域。
4.2 气流调节:适当调节烟气中的湿度和温度,控制硫酸的生成和腐蚀速率。
4.3 操作控制:合理控制烟气脱硫装置的运行参数,如温度、湿度和脱硫剂喷射量等,以保证设备的正常运行和防腐性能。
燃煤电厂湿法烟气脱硫的腐蚀与防护摘要:现在我国主要以煤炭发电为主,产生的SO2数量相当多,全国正在进行超低排改造,将尾气排放达到国家环保法的要求,所以腐蚀的问题就相对严重,本文就是从脱硫腐蚀的机理到防腐材料的选择,给本行业的人员提供一些参考。
也介绍了一些常见的腐蚀形态,重点介绍了鳞片胶泥这种防腐材料的特点,标签:湿法脱硫;腐蚀;防腐材料1 前言我国的发电来源仍然以煤炭为主,所以火电厂生产的SO2数量相当之多,大约占到全国SO2总排放的44%,现全国的燃煤电厂都在进行超低排改造,脱硫设备吸收了绝大多数的SO2,以石灰石湿法脱硫为例,该方法将烟气生产的SO2转化成CaSO4。
在脱除SO2的过程中,不可避免地造成对脱硫设备的腐蚀,所以湿法脱硫工艺的防腐问题一直是脱硫行业中非常重要的问题,其所涉及到的腐蚀机理十分复杂,它将物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀集合起来,对设备造成的腐蚀相当严重。
脱硫设备种类较多,环境相对复杂,所以很多设备都存在着腐蚀严重的问题,每种设备的防腐措施并不一样,所以对脱硫设备防腐措施的研究十分重要。
2 湿法脱硫的腐蚀机理和形态湿法脱硫中吸收塔内部的环境十分复杂,固体、液体、气体交汇,腐蚀就更加容易产生,而且吸收塔是湿法脱硫最重要的设备之一,如果腐蚀严重,将造成不可重大的损失,在这样的一个复杂的环境中,腐蚀的形式多种多样,主要有化学腐蚀,电化学腐蚀,磨损腐蚀,结晶腐蚀,电腐蚀等。
2.1 化学腐蚀化学腐蚀是最基本的腐蚀,也是较为常见的一种腐蚀,化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。
在脱硫过程中,烟气中含有的一些腐蚀性介质在一定的条件下与设备发生化学反应,生成物为可溶性的盐类,设备从而会被逐渐腐蚀。
主要发生的化学反应如下:SO2 + H2O=H2SO3Fe + H2SO3 = FeSO3 + H2在吸收塔浆液内有溶解的氧气存在,可将FeSO3氧化成FeSO4,这两种盐都是可溶性盐,所以长期会对吸收塔塔壁造成化学腐蚀。
烟气湿法脱硫装置脱硫塔的腐蚀及防护发布时间:2021-07-12T16:08:19.553Z 来源:《科学与技术》2021年第8期作者:赵慧斌陈福宏[导读] 随着我国经济的发展以及科学技术水平的提升,工业领域的脱硫技术水平不断提高,赵慧斌陈福宏盘锦道博尔环保科技股份有限公司辽宁省凌海市 121200摘要:随着我国经济的发展以及科学技术水平的提升,工业领域的脱硫技术水平不断提高,湿法烟气脱硫是目前国内进行除硫处理的主要技术。
但是,由于硫化物自身的化学特性,脱硫装置很容易在长期运行中受到腐蚀。
基于此,本文对烟气湿法脱硫装置脱硫塔的腐蚀及防护进行深入研究,从而可以为相关部门进行相关工作提供有效的建议以及参考。
关键词;烟气湿法;脱硫装置;脱硫塔引言:随着我国工业发展水平的提升,我国工业部门对于脱硫处理具有了比较高的要求,湿法烟气脱硫是比较常见的技术,具有压力较小、脱硫和除尘效率比较高并且工艺相对成熟的特点,已经成为我国控制硫化物排风的主要技术手段。
但是在实际应用的时候,烟气湿法脱硫装置脱硫塔的腐蚀问题导致其实际应用的效果大打折扣,影响系统的稳定运行,因此采取进行有效的防护措施,以推进整个产业的发展。
一、烟气湿法脱硫技术概述湿法脱硫技术是目前进行脱硫处理的有效工艺方法,主要包括EDV洗涤技术和双循环冲文丘里技术,其核心设备是脱硫塔,而最为经济有效的设计方式是“烟塔合一”。
EDV洗涤技术指的是在整个烟气脱硫过程中的压力降低技术,从而可以提升系统运行的稳定性。
双循环冲文丘里技术是由中石化拥有自主知识产权的烟气脱硫除尘技术,该技术的脱除效率可以达到95%以上,并且一般会在脱硫塔内设置除沫器以及湿式静电除尘器,可以有效地降低外排烟气中的粉尘以及液滴[1]。
而湿式静电除尘器对于颗粒物以及亚微米颗粒物具有比较优质的脱除效果,并且可以脱除多种污染物,并且这种处理方式具有效率高、能耗低以及烟气处理量大的特点,可以有效的去除烟气中的延长颗粒和PM2.5级别的硫化物以及汞,并且可以在脱出之后的烟尘中携带雾滴等污染物。
如何解决湿法烟气脱硫装置腐蚀问题?关键词:湿法烟气脱硫装置腐蚀,湿法烟气脱硫装置防腐,防腐涂层在我国的能源消费结构中,煤炭占据了很重要的地位,燃煤排放的二氧化硫连续多年超过2000万吨,造成了巨大的环境污染问题。
随着人们环保意识的不断增强以及国家环保法规的不断完善,越来越多的燃煤电厂都安装了脱硫设备。
目前主要的烟气脱硫工艺有:干法烟气脱硫,半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫三种,其中湿法烟气脱硫的应用比较广泛和成熟,但是该工艺一直受到腐蚀问题的困扰,该工艺常见的腐蚀类型都有哪些?我们该如何解决湿法烟气脱硫装置腐蚀问题呢?●湿法烟气脱硫装置腐蚀的类型主要有以下几种:(1)化学腐蚀:除尘后的烟道气中含有一定量的SO2、SO3、NOx、HCl、HF及水气等诸多腐蚀性介质,在一定的反应条件下,就会与金属发生反应并生成可溶性铁盐,使设备逐渐地被腐蚀。
(2)电化学腐蚀:由于反应的不完全,还有少量的SO2、SO3、氟化物和氯化物等,在潮湿的介质下,当温度低于烟气露点温度时,烟气就会在设备内壁吸附凝结,形成液膜,并吸收烟气中的硫化物形成酸性液滴,从而发生析氢电化学腐蚀。
(3)机械腐蚀:氨法烟气脱硫系统中,呈流体态的过饱和硫酸铵浆液在流动过程中会对金属基体造成冲刷和摩擦,这是一种以机械腐蚀作用为主的磨蚀过程。
此外,浆液中不可避免的会掺入各种杂质,他们和浆液一起在系统内部循环,不断地冲刷和磨蚀着管道内壁,也会加速金属的腐蚀。
(4)结晶腐蚀:在脱硫过程中,由于防腐涂层的不致密,生成的可溶性硫酸盐或亚硫酸盐会通过毛细孔渗透到防腐层内,当设备停用时在自然风干下生成结晶盐,导致体积膨胀使材料内部产生应力,造成材料脱皮、疏松、粉化,甚至裂纹损伤,在冷热干湿交替环境作用下,这种现象尤为严重。
●我们该如何解决湿法烟气脱硫装置腐蚀问题?索雷重防腐涂层是一种高官能度双组分热固性聚合物涂层,固化后形成的高交联结构与其它涂层有根本不同,涂层展现了良好的产品性能和防腐能力:可耐受众多种类的腐蚀性化学品,包括强酸、强碱、气体、溶剂和氧化剂;涂层表面光滑度是不锈钢的40倍以上;良好的防渗透(吸收)性能;良好的耐冷热循环性能,范围从-40°F至+400°F(- 40°至204°C);良好的柔性应力、耐磨损和冲击,表面张力低。
湿法脱硫设备的腐蚀分析与防护措施周成宽摘要:目前,石灰石-石膏湿法脱硫工艺由于适用的煤种范围广、脱硫效率高、吸收剂利用率高、设备运转率高、工作的可靠性高、脱硫剂-石灰石来源丰富且廉价等优点。
已经成为火电厂最成熟的烟气脱硫工艺,而湿法脱硫设备较多长期处于pH较低的介质环境中,极易腐蚀,因此了解脱硫设备的腐蚀机理,选择合适的防腐蚀耐冲刷材料作为衬里,对于设备的长周期安全稳定运行至关重要。
基于此,本文主要对湿法脱硫设备的腐蚀与防护措施进行分析探讨。
关键词:湿法脱硫设备;腐蚀分析;防护措施前言石膏湿法烟气脱硫技术成熟、脱硫效率高,但其系统浆液和烟气腐蚀性强、冲刷磨损性强对系统的设备造成强烈的腐蚀和磨损。
湿法脱硫机组运行三年80%以上的缺陷是腐蚀和磨损造成的,如何解决或减少脱硫系统的腐蚀和磨损问题是当前火力发电厂设备管理者主要考虑的问题。
1、脱硫吸收塔入口处1.1腐蚀的原因分析脱硫吸收塔入口干湿界面处是脱硫系统腐蚀最严重的区域,高温烟气中的SO2、SO3、HCI等物质与低温的石灰石浆液接触时会在干/湿界面产生高浓度的酸雾,酸雾的腐蚀性比热烟气中的二氧化硫、三氧化硫、氟化氢等腐蚀性物质强很多,因此在靠近吸收塔入口处腐蚀较重,同时低温的浆液在高温烟气作用下水分蒸发后形成可溶性盐,沉积在入口烟道上,容易结垢形成垢下腐蚀。
吸收塔入口干湿界面是气液接触区,此区域受的复杂性造成多种腐蚀因素集中在一起加速干湿界面的腐蚀程度。
1.2常规防护措施我国300MW及以上机组在吸收塔入口区域防护措施有多种,常用的方法是合成树脂衬里,合成树脂涂层的鳞片常用的材料有玻璃、镍合金、云母及硅酸盐等。
玻璃鳞片合成树脂涂层在我国被广泛使用。
但随着使用年限的增多发现玻璃鳞片合成树脂涂层的抗腐蚀性能较差。
以某电厂为例,吸收塔入口出采用的玻璃鳞片合成树脂涂层,机组运行一年时间玻璃鳞片树脂涂层腐蚀严重,每年对干湿界面进行一次重新防腐,清除原有衬里难度大、扬尘并伴有刺激性气体对工作人员伤害严重,建设及检修机组不建议采用此方案。
2024年烟气脱硫装置的腐蚀与防护1.引言我国是一个能源结构以燃煤为主的国家, 随着近年来国民经济建设的迅速发展, 燃煤产生的大气污染日益严重, 酸雨面积不断扩大。
烟道气脱硫装置(简称FGD)是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。
烟气脱硫有多种工艺, 而石灰石-石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。
煤炭燃烧时除产生SO2外, 还生成少量SO3、NOx、HCl、HF等气体, 由于烟气中含有水, 因此可在瞬间形成H2SO4、HCl、HF等强腐蚀性溶液。
与此同时, 含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道, 对装置的腐蚀相当严重。
并且, 吸收塔的入口烟气温度可高达180℃, 而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。
可见, 湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。
由于腐蚀环境恶劣, 湿式脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。
吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大, 因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造的关键技术之一。
吸收塔体可用合金钢、玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢、橡胶、砖板、鳞片涂料等。
调查结果表明, 脱硫系统中材料所占设备总造价的比重是相当高的, 为了不断降低费用, 80年代起, 国内外专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。
高性能涂料作为一种最为经济有效的防护材料, 经过二十余年在脱硫装置的成功应用, 正引起各国脱硫工作者的关注。
2.适用于FGD装置的防护材料湿式除尘脱硫装置, 由于存在很强的腐蚀性气体、高温和摩擦等使用条件, 因此所用材料必须能承受化学的、高温、高湿和机械的长期负荷, 其性能有着特殊的要求。
目前用于湿式FGD中的防护材料有: 橡胶、合金钢或复合钢板、砖板、胶泥、玻璃钢、鳞片涂料等。
2.1橡胶装置由于橡胶具有优良的化学稳定性和相对较低的价格, 长期以来被人们用于防腐场合。
研究表明, 丁基橡胶具有相对较低的渗透系数和更高的化学稳定性, 能阻止水蒸气、氧气和二氧化硫的扩散, 并且耐磨损, 因而更适用于湿法FGD工艺。
(1)该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境一是经流换热器原烟气进口烟道、换热器降温段、换热器原烟气出口至吸收塔烟道、原烟气旁路烟道、烟气挡板的高温(170-110℃)含尘(3-5%)含SO2(1-4%)原烟气(冶炼厂进口烟气温度仅为70-90℃);二是经流吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、烟气增压风机、换热器升温段的低温(45-90℃)除尘(0.3-0.5%)脱SO2(3×10-4-4×10-4)净烟气。
(2)该系统主要腐蚀特点分析①亚硫酸露点腐蚀:高温原烟气在正常运行条件下因无水份存在,对装置几乎无腐蚀,但在两种情形下将导致腐蚀。
一是列管式换热器管程因某种原因穿孔,导致冷却水泄漏,致使高温原烟气所含SO2与水反应生成亚硫酸,形成高温亚硫酸还原性腐蚀。
二是在装置开停车时,因环境大气湿度影响,装置内残留的气态SO2被钢基体表面凝聚水吸收生成亚硫酸,形成亚硫酸露点腐蚀(虽然烟道外保温可延迟钢基体表面凝聚水生成时间,但无法完全防止该类腐蚀的形成)。
低温净烟气虽只残存少量SO2且经除雾器除去大部分水雾,但微量水和SO2的存在及环境大气湿度在装置开停车时形成的钢基体表面凝聚水仍会形成缓慢的亚硫酸还原性露点腐蚀(如重庆珞璜除雾器出口净烟气烟道,原设计不防腐,经多年运行可看到明显腐蚀现象,现已实施鳞片防腐)。
②防腐蚀衬层高温热应力失效:鉴于上述腐蚀因素的存在,通常在原烟气流经区域采用1.2~1.5mm厚耐高温鳞片涂料防腐,但在实际使用中该区防腐衬层常常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象,究其原因主要有七:一是在衬里本体固化时,大分子间因固化反应形成新的化学键,使得大分子的聚集态及构象发生变化,分子间距离缩短,树脂体积收缩。
但因衬里材料构成中有多种不同相材料共存且受钢基体表面粘附制约,导致衬层内及界面间形成收缩残余应力;二是鳞片涂料与钢基体热膨胀系数不同,在热环境下,二者间因粘接相互制约导致涂层内及界面间生成较大的热应力;三是由于火电厂环保脱硫装置开停车较频繁,使生成的热应力处于间歇性交变状态中,加速衬层的热应力腐蚀失效;四是鳞片涂层属脆性材料,衬层内热应力的长期存在,特别是在热应力交变期内易导致涂层龟裂、开裂、剥落等物理腐蚀失效;五是在衬层施工中,不可避免存在气泡、微裂纹等局部缺陷,而此类缺陷正是导致衬层介质渗透、热应力破坏等物理腐蚀失效的起因。
六是衬里材料选择不合理,树酯耐温能力不足,在高温热应力作用下形成热应力开裂。
七是在衬层施工中,不可避免存在气泡、微裂纹、粘贴不良等局部质量缺陷,而此类缺陷正是导致衬层介质渗透、热应力破坏等物理腐蚀失效的起因。
故装置正确的防腐蚀设计,应采用厚浆型鳞片涂料加表面毡复合内衬结构,以力学性能好、残余应力小的纤维锚固鳞片涂料,以耐蚀性、抗渗性好的鳞片涂料提高衬层耐腐蚀性以提高区域抗介质腐蚀、抗高温热应力腐蚀失效能力。
且衬层厚度应控制在1.5±0.2mm内,低温净烟气烟道因热应力较小,此类腐蚀失效可不作重点考虑。
③防腐蚀衬层烟尘磨损失效:在配套有电除尘设备的火力发电装置中,该类腐蚀失效虽有但并不严重,若无电除尘设备,由于烟气中含有大量粉尘,则磨损较严重。
提高衬层抗磨损性能的措施是加一层耐磨胶浆贴衬的表面毡,以力学性能好的纤维锚固耐磨胶浆,以耐磨性能好的耐磨胶浆提高衬层抗磨损性。
低温净烟气烟道因含尘量极小,此类腐蚀失效可不作重点考虑。
④防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效:正常情况下从电除尘排出的原烟气温度为145~150℃,此温度不足以使耐高温鳞片衬里高温碳化烧蚀,但当锅炉的蒸汽预热器、省煤器、空气预热器等设备运行不正常时,电除尘排出的原烟气温度将达160℃以上,此温度将导致大多数耐高温鳞片衬里材料由表及里缓慢高温碳化,此类衬里材料碳化并不严重影响衬里的完整性及耐蚀性,但衬里一旦因热应力作用形成开裂,则裂纹的发展加快,介质沿裂纹渗透速度加快,导致衬里局部整块剥离。
当温度超过180℃时,长期高温作用会导致大多数耐高温鳞片衬里由表及里烧蚀烟化,此种情形将导致衬里严重失强减薄,其腐蚀破坏是致命的。
⑤液滴冲击磨蚀:当高速流动的烟气中夹带水滴(形成双相流)时,易对烟道壁衬里,特别是对迎风面烟道壁衬里(如导流板及弯烟道壁)产生液滴冲击磨蚀(即空泡腐蚀),形成力学疲劳破坏。
水相来源一是换热器的清洗水,二是列管式换热器的泄漏水。
因液滴在烟气中分布的随机性和液滴的独立存在特点,使衬层承受着连续点击交变冲击作用,导致衬层力学疲劳破坏。
⑥衬里震颤疲劳破坏:衬层在下述条件下易产生震颤疲劳破坏:一是该区烟道结构设计强度、刚性不足,特别是烟道布置受环境所限弯道、过流截面变化较大时,高速流动的烟气在烟道中过流时会因弯道及过流截面变化的影响,产生较大的压力变化,形成不稳定流动,导致烟道结构震颤,使本来就高温失强的衬里形成疲劳腐蚀开裂,严重时形成大面积剥落。
二是在烟道结构强度设计时,出于结构补强需要,采用细杆内支承补强,当高速流动的烟气在烟道中过流时,因烟气冲击压力作用引发支承细杆抖动变形,导致支承杆与烟道壁焊接区衬层开裂。
由于烟气引发的结构震颤是通过衬层传导给金属基体的,而衬层与基体是通过界面底漆粘接联接的,故此类破坏往往发生在界面底漆粘接层,其对衬层的破坏是非常致命的。
2、SO2吸收及氧化系统:(1)该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境一是烟气中所含的SO2。
当含硫烟气处于脱硫工况时,在强制氧化环境作用下,烟气中的SO2首先与水反应生成H2SO3及H2SO4,再与碱性吸收剂反应生成亚硫酸盐,经强制氧化生成硫酸盐沉淀分离。
而此阶段,工艺环境温度正好处于稀(亚)硫酸活化腐蚀温度状态,其腐蚀速度快,渗透能力强,故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。
二是烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水、石灰石、水中所含的氯离子(海水法氯离子腐蚀影响更大)对金属基体也具有腐蚀能力。
三是吸收塔内喷浆区温度环境急变,吸收剂浆液中固体含量大,其温差热应力及固态料对衬层具有较强的腐蚀破坏能力。
(2)该系统主要腐蚀特点分析①防腐蚀衬层稀(亚)硫酸渗透失效:导致介质渗透腐蚀失效原因有三:一是室温条件下固化成型的有机非金属树脂均为非致密体,固化树脂基体中存有大量的分子级空穴;二是衬里材料均为复合材料,不同相材料界面间总存在有界面孔隙;再三是衬里材料在混配、施工过程中,必然会生成微气泡、微裂纹等缺陷。
这就为介质迁移性渗透提供了通道。
可以说,正是衬里自身具有的这些固有缺陷,导致腐蚀介质渗透的不可避免性。
橡胶及鳞片衬里之所以被选择为烟气脱硫装置的适用防腐蚀衬里技术,鳞片衬里是因其具有优异的抗渗透能力,橡胶是因其为压延成型故胶板致密性好。
②防腐蚀衬层热应力腐蚀失效:导致该区应力腐蚀失效原因除16.3.1节已述原因外,还应特别注意吸收塔内喷浆区环境状态,该区为高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇区(温度由120~110℃降至45~50℃),对该区防腐衬层而言,温度急变将导致处于不同温度区的衬层热膨胀状态不一样,形成不均匀热应力,其破坏性较恒定热环境下的热应力大得多。
应力的存在增加了衬层内及界面间微裂纹及界面孔隙等缺陷,且为缺陷发展及介质渗透创造了条件。
吸收塔非喷浆区及氧化区,由于环境温度较低,热应力小,衬层的应力腐蚀失效易较小。
③防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效:在脱硫介质体系中,固体物料除烟气所带粉尘外还有作为吸收剂的石灰石浆液及脱硫生成物硫酸钙。
特别是石灰石浆液经浆液泵从喷浆管带压喷出,在与烟气中SO2反应过程中,同时冲刷衬层表面,对吸收塔浆液自重落体区的衬层有较强的磨损能力。
对高温环境而言,由于树脂的高温失强及橡胶的高温热老化等特性,磨损更为严重。
加之大型金属设备为现场拼焊制作,表面凹凸不平,其凸起部位更易因磨损而破坏。
此外吸收塔氧化池底部因工艺机械搅拌及空气搅拌作用亦产生较强的磨损。
④防腐蚀衬层机械力损伤失效:此种情形主要发生在设备内件吊装及检修时,特别应关注吸收塔氧化池底部氧化空气对底部衬层的吹冲破坏及空气管检修时人为机械损伤。
⑤含亚硫酸热蒸汽腐蚀区:该区指吸收塔原烟气入口延长段,在该区域,高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇,浆液中的含微量氯离子水被汽化并吸收原烟气中的SO2生成含H2SO3水蒸汽,受汽化扩散能的作用向入口延长段扩散并进一步被高温原烟气加热,经一段时间后达到平衡,在此区形成具有热冲击、间歇性交变热应力作用特征的含亚硫酸、微量氯离子热蒸汽腐蚀环境,特别是当该区设有冷却喷淋水时,该区还同时伴随着空泡腐蚀作用,其腐蚀环境十分苛刻。
橡胶衬里耐热性不足易热老化破坏,一般不锈钢因Clˉ及H2SO3的存在易不耐腐蚀。
采用鳞片衬里必须充分考虑其热冲击、间歇性交变热应力及空泡腐蚀作用特点,实施有效补强措施。
国内许多业主及设计方出于对非金属衬里技术的担心,往往在该区域选择价格昂贵的高镍基合金纯金属结构(如59合金等)。
3 、吸收剂(石灰石浆液)传输及回收系统(1)该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境一是经流石灰储槽、石灰石浆液储槽(含石灰石制备废水储坑及排水沟)、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管的低温(30-40℃)、高固体含量(20-30%)的石灰石浆液制备输送系统;二是经流石膏料浆泵、输浆管(槽)、浆液循环管及循环泵、水力分离器、真空带式过滤机、(含过滤水储槽、排水沟、排水储槽、氧化池浆液备用储槽)低温(45-50℃)、高固体含量(40-50%)的石膏浆液输送处理系统。
(2)、该系统主要腐蚀特点分析:①、石灰石浆液制备输送系统的主要腐蚀介质为CaCO3、水及微量Cl-和OH-,对衬里而言腐蚀条件并不苛刻。
石膏浆液输送处理系统的主要腐蚀介质为CaSO4·2H2O、水及微量Cl-、H2SO3和H2SO4,对衬里而言腐蚀条件也不苛刻。
②、防腐衬层固体物料磨损腐蚀失效:由于腐蚀环境温度较低,衬里本体强度高,尽管固体物料含量大,但磨损腐蚀失效并不十分严重,故衬里磨损余量适度考虑即可。
真空带式过滤机、石膏料浆泵、浆液循环管及循环泵、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管等设备,在制造商供货时其材料选择中已考虑腐蚀磨损问题,本文将在材料选择章节中列出并加以讨论,此处不在赘述。
四、烟气脱硫装置衬里技术选择及衬层结构设计1、湿法烟气脱硫装置防腐蚀衬里技术分析鳞片衬里技术及冷衬橡胶衬里技术作为火电厂烟气脱硫装置两大主流防腐蚀衬里技术已为国内外相关行业界普遍认同。
原因有三:一是电力行业在早期引进的烟气脱硫环保装置样板示范项目中,国外技术承包商均以该两类技术作为防腐蚀衬里选择,其中鳞片衬里技术在国内实际使用先于橡胶衬里技术进十年;二是该两类技术在国内已形成产业化基础,具有良好的国产化条件,特别是国产鳞片衬里技术在该领域成功应用也已进八年;三是该两类技术在烟气脱硫装置中使用具有良好的性能/价格比,为保证该装置的长周期底成本运行提供了可靠的技术保证。