关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐.doc

烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐.doc

烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐.doc

上传者: yyping8017 2011-10-26 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐石灰石-石膏湿法脱硫工艺及原理:   从电除尘器出来大约左右的高温烟气通过BUF符等。

烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐烟气脱硫装置系统腐蚀分析与如何防腐石灰石-石膏湿法脱硫工艺及原理:   从电除尘器出来大约左右的高温烟气通过BUF(增压风机)进入GGH(换热器)烟气被冷却到左右进入吸收塔与石灰石浆液进行气液相的喷淋混合。浆液中的部分水份被蒸发掉烟气得到进一步冷却(左右)。烟气经吸收塔内循环石灰石浆液的洗涤可将烟气中以上的硫脱除。同时还能将烟气中近的氯化氢除去。在吸收塔的顶部(或侧部)烟气穿过两级Me(除雾器)除去大部分悬浮水滴(除雾后液滴含量小于mgNm)。   离开吸收塔以后在进入烟囱之前烟气再次穿过GGH进行升温到以上。吸收塔出口温度一般为烟囱的最低气体温度在国外常常以排放标准规定下来。如德国规定最低为在我国目前暂无具体规定一般烟囱出口的最低气温为左右。大部分FGD都配备有旁路挡板(正常情况下处于关闭状态)。在紧急情况下(如原烟气温度达到或浆液循环泵全停等)或机组启动时旁路挡板打开以使烟气绕过FGD直接排入烟囱。   吸收塔沉淀池中的石灰石石膏浆液通过浆液循环泵打入安装在塔顶部的多层喷嘴集管中。在石灰石石膏浆液经大量SIC喷嘴的喷淋下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的SO溶入水溶液中并被其中的碱性物质中和从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧(由氧化风机鼓入吸收塔内空气)发生反应并最终生成石膏这些石膏在沉淀池中从溶液中析出。石膏浆液由石膏排出泵从吸收塔沉淀池中抽出经石膏旋流器、真空皮带脱水机的浓缩、脱水和洗涤后储存在石膏仓中然后再从当地运走商业出售用于水泥及石膏制品生产行业。石膏脱水后回收的滤液和石膏旋流器上清液经废水旋流器再次浓缩后的底流返回吸收塔重复利用而废水旋流器的顶流(富集高氯离子并含有重金属等)排向脱硫废水处理系统处理后达标排放或重复利用。 .脱硫设备腐蚀机理   脱硫设备主要是由金属材料制成也包括一部分非金属材料。   金属材料腐蚀机理   一般腐蚀   一般腐蚀是金属表面的均匀腐蚀其腐蚀速度一般以mma来表示它是危害性最小的一种腐蚀类型。一般腐蚀反应可分为阳极反应和阴极反应它们同时不连续发生在金属表面上。   点蚀   发生点蚀时腐蚀局限于有限的面积之内其被腐蚀面积与总表面积相比较小金属表面出现深浅不一、大小不一的蚀坑。金属表面的不均匀处、氧化保护膜的断裂处容易出现点蚀。此外金属表面局部卤化物浓度过高也是造成点蚀的主要原因之一。   缝隙腐蚀   缝隙腐蚀主要发生在沉积物下面、螺栓、垫片和内部金属构件的金属接触点的不流动区。产生缝隙腐蚀有以下几个阶段:氧气贫化产生带正电的金属离子带负电的卤化物阴极进入缝隙与带正电的金属离子化合水解后使局部呈强酸性。法兰接合处的毛细作用或渗漏是产生缝隙腐蚀的常见途径之一。   晶间腐蚀   当普通不锈钢焊接或处理不当时碳与铬化合在晶界处析出铬的碳化物CrC虽然它不明显地破坏晶体本身但是处于贫铬状态的组织其电极电位显著降低当受到腐蚀介质作用时贫铬区为阳极富铬区和碳化物为阴极从而形成微电池耐蚀性降低。   电化腐蚀   电化腐蚀是由于不同的金属间电化学热差的不同而产生的腐蚀这种腐蚀常发生在碳钢与不锈钢或其他低合金钢之间的法兰连接处。金属表面与水及电解质形成电化腐蚀在焊缝处也比较明显。   物理机械腐蚀   应力、疲劳、冲刷等物理过程也是金属腐蚀的关键因素。应力腐蚀是拉伸应力和腐蚀共同作用的结果。拉伸应力既可以是金属中的残余内应力也可以是外部施加的应力或者是这两种应力的组合主要是由加工期间产生的。构件在交变应力的疲劳作用下金属表面不但要承受应力而且还要承受腐蚀介质的侵蚀而金属表面局部腐蚀后又反过来会降低金属的耐疲特性。当流体含有的固态颗粒(如石灰石浆、煤灰)比受作用的金属表面硬时冲刷腐蚀是由腐蚀和磨损共同作用的结果。石灰石-石膏法脱硫工艺中由于循环浆液中含有固态物对吸收塔内壁有一定的冲刷作用特别是喷淋层下米的塔壁周围及塔底部分和塔底向上米的区越以及搅拌机的叶片等都极易发生冲刷腐蚀。   非金属材料的腐蚀机理   非金属材料腐蚀的腐蚀分为化学腐蚀和物理腐蚀。   化学腐蚀   化学腐蚀是一种由局部原电池生成的电化学反应过程非金属材料就是利用非金属的绝缘性达到增加电池内阻的目的。材料对离子或电解质的渗透阻力越大其电阻就越大其耐蚀性能也就越好。在正确的腐蚀选材、设计的前提下非金属材料的化学腐蚀是一个较缓慢的过程。   物理腐蚀   物理腐蚀的破坏是较迅速的过程是造成非金属材料失效的主要原因。物理腐蚀破坏主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、脱粘、龟裂、开裂等。腐蚀环境对材料施加的各种破坏力、材料的内聚强度、材料的基体界面的粘接强度防腐施工时的工艺及环境影响等这些因素的共同作用是导致物理腐蚀破坏的主要因素。   有机非金属材料大多是在室温条件下成型的均为非致密性体其中存在大量的分子级容穴会生成微细泡、微裂纹等缺陷。在非金属材料均使用挥发性的稀溶剂施工成型时溶剂的挥发使此类缺陷顿时加大为腐蚀介质的迁移性渗透提供了通道。衬里材料与基体界面间也不可避免地存在着界面孔隙。这些固有的缺陷导致的介质渗透是物理腐蚀的前提烟气中的SO、HCl、HF等酸性气体在与液体接触时生成相应的酸液其SO-、Cl-、SO-对金属有很强的腐蚀性对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。吸收塔浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内当脱硫系统停运后吸收塔内逐渐变干溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶随后体积发生膨胀使防腐内衬产生应力产生剥离损坏。在非金属材料衬里本体固化时大分子间因固化反应形成的新化学键及物理键使得大分子的聚集态及构象发生变化分子间距离的缩短导致树脂体积收缩。而衬里会有多种不同相的材料收缩率不同包括同相材料固化反应速度及固化热分布不均匀形成收缩残余应力。非金属材料和金属材料的不同热膨胀量导致二者界面处形成热应力。变化的气流、液流的冲击及其它方面的振动带来的交变应力降低了非金属材料衬里与基体材料的粘接强度增加了衬里内部及界面间的微裂纹和孔隙等缺陷。残余应力、热应力、交变应力加速了非金属材料的腐蚀进程由于GGH(蓄热式换热器)故障或循环液系统故障导致塔内烟温升高其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。 .脱硫装置腐蚀环境分析     二氧化硫的作用   在脱硫过程中烟气中的二氧化硫首先被吸收并生成亚硫酸或硫酸最终生成亚硫酸盐或硫酸盐。亚硫酸根及硫酸根离子具有很强的化学活性对钢制设备具有很强的腐蚀能力对防腐衬里亦具有很强的扩散渗透破坏能力。在无GGH的脱硫净烟道中烟道冷凝酸液的PH可达到左右。   吸收液的PH值的作用   从二氧化硫的吸收来讲高的pH值有利于二氧化硫的吸收pH值=时二氧化硫吸收效果最佳但此时亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解受到严重抑制产品中出现大量难以脱水的亚硫酸钙石灰石颗粒石灰石的利用率下降运行成本提高石膏综合利用难以实现并且易发生结垢堵塞现象。而低的pH值有利于亚硫酸钙的氧化石灰石溶解度增加按一定比例鼓入空气亚硫酸钙几乎可以全部得到就地氧化石灰石的利用率也有提高原料成本降低石膏的品质得到保证。但低的pH值使二氧化硫的吸收受到抑制脱硫效率大大降低当pH=时二氧化硫的吸收几乎无法进行且吸收液呈酸性对设备也有腐蚀。运行中一般控制在pH=之间具体详细范围可根据实际情况在调试优化后得出。   Cl的作用   湿法脱硫系统中SO、HSO、HSO、HCl很快反应最终生成CaCl、CaSO。CaSO溶解度非常小废液中的SO浓度不大于mgL但CaCl溶解度非常大所以浆液和废水中的Cl-浓度可以很高。而湿法脱硫系统为闭路循环系统具有Cl-富集现象。   Cl-在脱硫系统中是引起金属腐蚀的重要原因当Cl-含量超过ppm时不锈钢已不能正常使用需要用丁基橡胶玻璃鳞片做内衬。当Cl-浓度超过ppm时则需更换昂贵的防腐材料(C,C合金等)。Cl-的腐蚀作用机理目前还有争议。一部分研究人员认为是金属卤化物的腐蚀产物分解为不可溶的氢氧化物和游离酸可以使蚀坑内的pH=造成的另有一部分研究人员则认为卤化物造成点蚀的原因可能是由于Cl-具有易极化的性质所致卤化物阴离子容易在氧化膜表面吸附形成表面化合物由于这种化合物的晶格缺陷较多具有较大的溶解度容易导致氧化膜破裂。此外吸附于电极表面的阴离子具有排斥电子的能力也促进金属的离子化进程。   另外氯离子还能抑制吸收塔内的化学反应改变pH值降低SO-去除率增加石灰石等吸收剂的消耗氯化物又抑制吸收剂的溶解由于抑制了石灰石的溶解使石膏中的石灰石含量增加可能使副产品石膏中石灰石含量超过商业应用的要求。Cl-含量过高还会增加石膏脱水的难度使其含水量大于%。Cl-含量还会直接增加石膏中Cl-的含量超标使石膏板不能成型或无法作为水泥缓凝剂综合利用困难。   固体物料作用   在湿法烟气脱硫中除原烟气中含有少量的尘粒外(一般<mgNm=在脱硫剂石灰石或石灰石浆液中也含有固体颗粒当氧化池内的浆液由循环泵从喷淋层雾化喷出时会冲刷喷淋层附近的衬里表面有时也会导致衬里磨蚀(与喷淋层喷嘴的设计选型、喷嘴压力、喷嘴角度及喷淋层附近所采用的防腐材料有关)。 .防腐蚀对策   设计时选择合理的防腐材料:   选择合理的FGD(脱硫设备)烟气入口温度并选择与之相配套的防腐内衬选择与入口烟温塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。一般设计FGD能承受原烟气长期短时min左右的高温烟气工况辽宁省丹东市东港市安泰环保机械厂吸收塔防腐材料目前一般多选择内衬玻璃鳞片mm或内衬丁基橡胶mm吸收塔入口烟道可选择内衬mm厚的镍基合金C材料至少米区域塔内螺栓等采用合金或相当材料搅拌叶片材质一般可选双相不锈钢(SA或相当材料)或合金搅拌器轴材质可选为合金脱硫区箱体搅拌器采用顶进式搅拌器材质选碳钢衬胶低温烟道或接触低温烟气的设备一般多做内衬玻璃鳞片或内衬丁基橡胶防腐及采用FRP对于GGH低温区可选用搪瓷或玻璃鳞片、内衬合适的合金等对于高温区的防腐可采用高温玻璃鳞片或内衬合适的合金等防腐材料所有接触腐蚀液的管道多采用内衬橡胶或用FRP管道等。脱硫系统cl防腐设计按pp考虑。   严把防腐内衬的施工质量:   原材料进场验收。原材料的品种、质量和有效使用期是进场验收的重点。胶板验收项目包括品种、厚度、硬度、电火花(检查孔洞)检测和外观。玻璃鳞片及胶板原材料储存温度要求在相对湿度控制在%以下。   预处理工序质量控制。防腐施工中的预处理主要是基体补焊打磨、喷砂和衬胶施工中的胶板打磨。衬胶和玻璃鳞片施工要求喷砂后的基体表面洁净度要达到SA级粗糙度Raum。喷砂质量以喷砂质量标准样板为依据对各部位的喷砂表面进行检验。同时严格监控喷砂压缩空气质量和砂的质量严禁压缩空气存在油污和水汽。喷吹介质可采用铁矿砂或铜矿砂不得采用河沙作为喷砂砂料。压缩空气为MP为宜要注意早上点以前气温上升过程中铁板的温度比气温低黄昏时气温的急剧下降打光合格的金属面必须当天马上涂上底涂防锈吸收塔打磨处理后的焊缝采用着色检查其他如烟道采用渗油试验。发现缺陷(气孔及深度在mm以上的咬边、凹坑等)应及时补焊并打磨合格后方可进行喷砂施工。要提前留好有关的采样孔及压力等测孔并提前焊好发兰。   施工环境条件控制:衬胶及玻璃鳞片施工现场要求温度最佳控制范围为l~相对湿度控制在%以下。低于作业环境空气***及在雨天或过高的相对湿度下施工胶板及玻璃鳞片在短期内极易脱落。   施工过程控制要点:   a)配料。包括:衬胶底涂、粘接剂、玻璃鳞片底涂、玻璃鳞片树脂、玻璃钢环氧树脂、环氧漆、耐酸胶泥和衬砖胶泥等防腐材料在施工过程中要现场配制。配料过程主要监检配比准确性和活化期。   b)工序衔接。防腐施工要在喷砂后h内刷第一遍与第二遍底涂底涂与第一遍粘接剂两遍粘接剂之间第二遍粘接剂与贴胶板每道玻璃鳞片涂层之间都有最短和最长的间隔时间要求。施工时要根据工艺文件对该工序的时间间隔严格地监督检查确保工序衔接符合工艺要求。   c)衬胶搭接。基本原则搭接方向要与介质流动方向保持一致防止介质冲刷胶板搭接缝。施工人员须根据设备内各部位介质流向确定胶板搭接形式。施工中应对胶板搭接部位进行严格检查保证正确的接缝方向。   d)衬胶。吸收塔和各种箱罐衬胶质量验收项目包括:厚度、硬度、电火花、外观和粘接强度。其中厚度、硬度、电火花(%检测kVmm下不漏电最高电压不超过kV)、外观验收检查在制品上进行剥离强度(规定值Nmm)检测在产品试板上进行。拉伸强度Mpa。外观检查要求:搭接缝方向正确无十字接缝各部位所衬胶板品种符合规定未见气泡、鼓包、大的裂缝等严重缺陷。   e)玻璃鳞片树脂衬里涂层。质量验收项目包括:厚度、硬度、电火花、外观和粘接强度。其中厚度要求:检查前根据测厚仪标准板校验测厚仪测定鳞片衬里厚度使用测厚仪每m检测~处。外观要求:鳞片衬里面%电火花检测(kVmm电压下不漏电,最高电压不超过kV)在制品上进行检测时避免电压过高或在一处停滞时间过长电压必须稳定使用检测仪扫描所有衬里面(扫描速度为~mms)。确认有无缺陷。在产品试板上检验硬度(巴氏硬度规定值为)和粘接强度Mpa。   吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊焊缝光滑平整无缺陷内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢应用圆钢、方钢为主外接管不能用焊接要用法兰连接。严禁在已衬胶或已涂玻璃鳞片的设备上进行任何焊接工作。   脱硫系统运行中合理控制浆液的pH值。控制pH=之间加强对浆液的定期取样分析检测重点是Cl-的检测尤其在pH值降低之后监控Cl-的浓度不要超过设计范围加强脱硫废水排放尽量将酸不溶物通过废水处理系统排放出脱硫系统防止系统中CL的富集一般将CL控制在PPM以内(防腐设计按CL最大为PPM)。 .近年来国内湿法脱硫工艺的发展趋势:   ()取消GGH的湿法脱硫工艺:典型工艺脱硫后烟气经GGH升温后烟气温度一般也在左右由于湿法脱硫不能有效去除SO烟气中含有少量SO就使烟气酸***大为提高(一般为左右)故采用GGH后虽排烟温度有所提高烟气抬升高度有所升高但温度仍在酸***以下净烟道及烟囱腐蚀依然存在未达到采用GGH的根本目的此外采用GGH后在运行中常出现GGH压差高、堵塞的情况使FGD被迫退出运行影响FGD正常的投用率。目前大多新建大型火电机组的FGD系统多结合周边环境污染本底值及厂址具体位置并经环评批复许可后采用取消GGH的湿法脱硫工艺。取消GGH后烟囱出口温度只有左右一般烟囱高度要在米以上以利于抬升烟气排放高度此外从除雾器出口到烟囱出口都要加强防腐一般除雾器出口到FGD出口挡板多用玻璃鳞片防腐旁路烟道多采用耐的高温玻璃鳞片防腐烟囱采用钢内筒内衬汰钢板防腐混凝土外筒的结构形式多套脱硫可采用多钢内筒防腐保温混凝土外筒的多管合一烟囱。   ()取消湿法脱硫旁路烟道在国内趋于应用:取消旁路烟道后脱硫系统的安全直接影响主机安全脱硫系统及电除尘系统要随主机同步启动。这样脱硫系统在设计时就必须采取了一系列措施以提高系统可靠性如:浆液循环泵采用进口设备事故喷淋水设计为多路水源和多道喷水设备主要设备电源设计为两路或引入保安电源等。无旁路烟道的湿法脱硫工艺目前已在国内开始应用于实践。   ()湿法脱硫“烟塔合一”技术在国内趋于应用:“烟塔合一”技术是利用汽机冷却塔实现循环水废热和锅炉脱硫后净烟气的混合排放由于水塔水蒸气巨大热量的抬升作用促使烟气更好的扩散和排放。该技术目前已在我国在建大型电厂中开始采用据国外多年的实践证明“烟塔合一”烟气混合后的抬升高度和扩散距离高于典型的烟囱排放具有很好的环保和经济效益是我国新建大型火电机组湿法脱硫的发展趋势。当前国外“烟塔合一”技术又有新的发展有趋势增加烟冷塔的高度减小出口直径建成具有烟囱高度冷却塔型线的“冷烟塔”实现烟气更好排放以适应将来更高的环保要求。 结束语湿法烟气脱硫作为一种较成熟的脱硫工艺已广泛应用。但是目前存在的装置材料腐蚀磨损等问题需要从设计、试验、制造、安装、调试、运行和维护等多个环节去研究和解决本文主要介绍了湿法脱硫装置的腐蚀机理和实际运行中的腐蚀环节并从设计、施工、运行提出一定的防腐蚀对策以供脱硫公司和火电厂参考。但脱硫系统要完全做到高效、稳定、经济、可靠地运行还有许多方面值得脱硫公司、电厂研究和改进。

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +1积分

资料评价:

/5
2下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部