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湿法脱硫装置腐蚀环境及材料选用

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-09-11  来源:复材应用技术网  浏览次数:26

       从2000年起,国家加大了对燃煤锅炉烟气SO2的治理力度。目前在SO2治理措施中,有85%以上采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。该工艺采用资源丰富、价格低廉的石灰石作为吸收剂对锅炉烟气进行循环洗涤吸收烟气中的SO2,脱硫后的副产物作为石膏,不会产生二次污染,而且对烟气的脱硫吸收都是在湿态中进行,不会产生二次污染,而且脱硫效率在90%以上。但是,由于对烟气的脱硫吸收都是在湿态中进行,烟气中SO2和SO3的腐蚀和其它污染物(如C1-和F-)的腐蚀,严重影响了脱硫装置的建设投资和安全运行。因此,如何对装置设备和部件材料进行合理的选择,使脱硫装置能够经济、安全、长周期进行,就成为工程技术人员急需解决的一个重要课题。

  1腐蚀种类及产生的原因
  在湿法脱硫系统中,腐蚀主要有金属腐蚀和非金属有机物(衬里)腐蚀,产生腐蚀的原因是多种多样的,就金属腐蚀而言有:
 
  缝隙腐蚀[1]  缝隙腐蚀一般发生在采用螺栓连接的部位和浆液固体物沉淀的部位。比如,吸收塔烟道进口表面,脱硫净烟气烟道法兰连接部位,膨胀节法兰连接部位,塔内部件螺栓连接部位等。缝隙腐蚀产生的原因是由于腐蚀介质与材料相互接触的缝隙中的液体的强酸性在缺氧状态下损坏材料表面的钝化膜而导致材料发生的腐蚀,是一种电化学腐蚀效应。
 
  点腐蚀[1] 点腐蚀和缝隙腐蚀一样,均属于电化学腐蚀。其区别在于缝隙腐蚀发生在气相或气液两相介质接触的金属材料上,点腐蚀发生在与液相接触的金属材料上。
 
  应力腐蚀(晶间腐蚀和穿晶腐蚀) [1] 应力腐蚀是C1-的一种腐蚀现象,是由于部件表面张应力超过临界张应力,在外部腐蚀介质的作用下,导致晶体或晶间结构损坏而发生在金属应力腐蚀。
 
  2湿法脱硫系统的腐蚀状况
  在湿法脱硫系统中,腐蚀环境随介质参数的变化以及不同的运行方式而不同,湿法脱硫系统的腐蚀参数见表1。
 
  3材料的选用
  在烟气脱硫装置中,防腐蚀材料选择的影响因素主要有:使用环境温度、材料选择的影响因素主要有:使用环境温度、材料使用部位pH值、C1-浓度(包括可溶性F-浓度)以及耐磨性能等。通常使用的金属防腐蚀材料包括926和C276;非金属通常使用材料是丁基橡胶和鳞片树脂,各种防腐蚀材料的对比情况见表2。
 
  4防腐蚀材料的优化配置
  通过对各种防腐蚀材料的性价情况的研究,针对湿法烟气脱硫装置不同部位的腐蚀问题,从装置的安全性和投资的经济性角度考虑,提出了湿法烟气脱硫系统中不同部位防腐蚀材料的优化配置,见表3表示。
表1典型的湿法脱硫烟气系统的腐蚀介质参数
腐蚀位置
腐蚀介质
腐蚀原因
GGH进口侧至吸收塔进口侧
PH值1-2的酸性液以及寒酸性物质的飞灰
烟气中酸性物质被GGH冲洗水吸收后显酸性,GGH换热后湿态烟气温度低于酸露点,所形成酸液对金属的腐蚀
吸收塔进口干湿界面处
PH值3-4,w(C1-)为60000-80000μg/g,w(F-)为10000μg/g,w(SO3气溶胶)为1000μg/g)
烟气和喷雾雾滴的相互渗透和扩散,以及高温烟气的冷却蒸发作用
吸收塔浆池
PH值4-6,w(C1-)为5000-30000μg/g的石膏浆液
吸收了烟气中SO3和其它酸性物质的石膏浆液呈强腐蚀性,在吸收塔内外温差作用下,渗透至碳钢塔壁,造成腐蚀
吸收塔喷淋区及除雾区
附着在塔壁或支撑框架以及喷淋系统管道上的含高浓度酸性物质的固体物
固体物质结垢附着,同时由于洗涤液的持续喷淋,在吸收塔内外温差作用下,含酸性物质的液体渗透至碳钢塔壁,造成腐蚀
吸收塔出口至GGH净烟气进口/GGH(若无GGH,则至烟囱出口)
温度为45-60℃,含少量液态水的饱和烟气
出口饱和烟气结露凝结与烟气中的酸结合生成腐蚀性酸液
GGH净烟气出口至烟囱出口
温度为80℃左右,水蒸气含量很高的过热烟气
含酸性物质的烟气在烟囱正压区渗透至烟囱内部,造成腐蚀
表2各种防腐蚀材料的对比情况
指标
金属材料
非金属材料
926(Dinl.4529)
C276(Dinl.4529)
丁基橡胶
鳞片树脂
聚脲
耐温/℃
熔点1320-1390
熔点1325-1370
正常80,最高100
正常120,最高180
正常80,最高120
抗介质腐蚀和渗透腐蚀能力
w(氮)为0.2%左右,提高卤化物中抗点蚀和缝隙腐蚀的能力
耐点腐蚀指数(%Cr+3.3×%Mo)为47在中等PH值含有氯化物的强酸环境下,耐腐蚀能力优异
W(铭)为15.5%左右,w(钼)为16.5%左右,提高卤化物中抗点蚀和缝隙腐蚀的能力
耐点腐蚀指数(%Cr+3.3×%Mo)为47在中等值PH值含有氯化物的强酸环境下,耐腐能力优异
 
耐PH值条件
4〈PH〈6.5
1〈PH〈4
 
耐C1-浓度/μg﹒g-1)
〈70000
〈70000
 
耐酸浓度
¢(H2SO4)为60%,温度80℃,腐蚀速度〈0.1mm/a。Cr含量较低,不能用于强氧化性环境中,如热硝酸
¢(H2SO4)为65%,温度100℃,腐蚀速度〈0.1mm/a。
Cr含量较低,不能用于强氧化性环境中,如热硝酸
对盐酸、硫酸有极好的耐酸性;不能用于强氧化性环境
对盐酸、硫酸有极好的耐酸性;一般w(HF)不超过1000μg/g,不能用于强氧化环境
对盐酸、硫酸有极好的耐酸性;不能用于强氧化性环境
施工维护性
施工要求较高,工作区单独分开或远离铁、碳钢区,适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接
施工要求较高,工作区单独分开或远离铁、碳钢区,适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接
技术应用广泛、成熟。粘贴工艺,现场施工一般为预硫化性橡胶,粘合剂需添加硫化剂。现场施工安全性要求较高
技术应用广泛、成熟。有刷涂、喷漆两种工艺。无接缝,施工较方便
喷漆工艺,涂层表面光滑,无胶衬里的接缝及鳞片施工剂挥发后空穴,整体防腐性能良好,施工简单,目前处于推广阶段
同等维护条件下的使用寿命
整体寿命20年
整体寿命20年
整体寿命20年
整体寿命20年
整体寿命20年
表3推荐的设备和部件防腐材料选择
系统设备或部件
腐蚀介质
防腐蚀/衬里
备注
烟道系统
高温烟道(≥80℃
硫酸、亚硝酸、盐酸、氯化氢、氟化氢冷凝液
鳞片树脂喷涂
 
低温烟道(<80℃
硫酸、亚硝酸、盐酸、氯化氢、氟化氢冷凝液
聚脲喷漆
 
低温高湿烟气挡板
硫酸、亚硝酸、盐酸、氯化氢、氟化氢冷凝液
框架:高温鳞片轴和叶片:1.4539或1.4529及相当
在机组锅炉烟气旁路时,挡板接触介质为高温烟气,在进行框架内衬材料选择时应考虑
 GGH壳体
硫酸、亚硝酸、盐酸、氯化氢、氟化氢冷凝液
鳞片树脂
 
 烟囱内衬
以硫酸为主
玻璃钢板拼接
 
吸收塔
吸收塔进口烟道
硫酸、亚硝酸、盐酸、氯化氢、氟化氢冷凝液
C276/高温鳞片
 
 吸收塔内壁
吸收了烟气中SO3和其它酸性物质呈强腐蚀性的浆液
鳞片
 
吸收塔内部件连接
吸收了烟气中SO3和其它酸性物质呈强腐蚀性的浆液
1.4529或相当
 
喷淋层管道/喷嘴
溶解在浆液中的卤化物(C1-和F-),以C1-为主
FRP或PP/SiC-N
 
除雾器除雾元件
饱和烟气携带的酸液
pp
 
 吸收塔搅拌妻轴/   叶轮
溶解在浆液中的卤化物(C1-和F-),以C1-为主
双相合金钢
 
浆液管道
溶解在浆液中的卤化物(C1-和F-),以C1-为主
ERP或碳钢衬塑/衬胶
 
 
    5结论
 
    湿法烟气脱硫装置中可选的防腐蚀材料种类很多,性价比差别很大。在进行选择时,首先应根据湿法烟气脱硫装置不同部位的腐蚀环境,首先应根据湿法烟气脱硫装置不同部位的腐蚀环境,在满足腐蚀要求和保证装置长周期安全运行的基础上,再根据镍基合金和非金属防腐蚀材料的性价比来对湿法烟气脱硫装置的防腐蚀材料进行优化配置,达到用最省的资金来解决湿法烟气脱硫装置的腐蚀问题这一目的。
 
 
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