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衬塑管道厂家-湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的腐

衬塑管道厂家-湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的腐

作者:admin    来源:内部交流    发布时间:2019-08-12 09:41    浏览量:
湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的腐蚀分析(由衬塑管道厂家提供)
1.1 烟气输送及热交换系统   
1.1.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境   该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为两类: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进口烟道、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;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。   
1.1.2 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,但在三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。   
二是回转式蓄热换热器清洗水外泻或蓄集形成高温亚硫酸还原性腐蚀。   
三是在装置开停车时,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蚀衬层时常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象,其原因主要有三:   
一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;   
二是衬里材料选择不合理,树脂耐温能力不足,在高温热应力作用下形成热应力开裂。   三是在衬层施工中,存在有衬层厚薄不均、界面粘接不良、固化剂分布不均等局部质量缺陷,使环境热应力易于在衬层薄弱处形成应力集中,导致衬层热应力破坏。   
(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。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140~150℃,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碳化,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。   
1.2 SO2吸收及氧化系统:   
1.2.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境   
该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为三类:   
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、吸收剂浆液中的水及石灰石、水中所含的氯离子对金属基体具有一定腐蚀能力。   
三是吸收塔入口烟道及喷浆区环境温度急变,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。   
1.2.2 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;   
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上述原因外,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:在脱硫氧化体系中,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。导致衬层固体物料磨损腐蚀失效的原因有五:   
一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;   
二是吸收浆液自重落体对衬层产生较强的磨损能力。   
三是在高温环境下,树脂具有高温失强,橡胶具有高温热老化等特性,使衬层本体强度降低或材质硬化,使磨损更为严重。   
四是吸收塔为现场拼焊制作,表面凹凸不平,其凸起部位更易因磨损而破坏。   
五是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Cl-及H2SO3的存在不耐腐蚀。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(如59合金等)纯金属结构。   
1.3 吸收剂(石灰石浆液)传输及回收系统   
1.3.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境   
该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为两类:   
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、输浆管道、吸收塔内料浆集管道、料浆喷射管道的低温(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、输浆管道(槽)、浆液循环管道及循环泵、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。   
1.3.2 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。石膏浆液处理输送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) 防腐蚀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。
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