湿法脱硫烟囱腐蚀治理的ACCP法研究
湿法脱硫烟囱防腐涂层关键性能指标评价方法
第42卷第8期2013年8月热力发电T H E R M A I,P()W E R G EN E R A TI()NV01.42N o.8A ug.2013湿法脱旎烟囱酷腐浍层关键佳锚鹅衍评价方法[摘要][关键词] [中图分类号] [D O I编号]李海洋,曹杰玉,祁东东,倪瑞涛,宋飞西安热工研究院有限公司,陕西西安710032湿法脱硫烟囱高、低温和干、湿交替运行环境是造成烟囱防腐涂层失效的主要原因。
分析了现有涂层附着力与耐温性能2个关键性能检测评价方法存在的问题,提出应采用干/湿态涂层附着力的变化以及采用除盐水浸泡/高温循环试验的检测方法来评价防腐涂层抵抗烟囱恶劣运行环境的能力。
试验表明,新检测方法更加贴近实际,可准确评价涂层的性能。
湿法脱硫;烟囱;防腐涂料;失效;涂层性能;评价方法T Q515.9[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)08一0150—0310.3969/j.i ssn.1002—3364.2013.08.150E V al ua t i on m et hods f or key per f or m ance i ndi c es ofant i—c or r osi on coat i ngs i n FG Ds t acksL I H ai yang,C A O J i eyu,Q I D ongdong,N I R ui t ao,SO N G FeiX fa n T her m al P ow er R es e ar ch I ns t i t ut e C o.,L t d.,C hi na H u anen g G r ou p,X i’an710032,C hi naA bs t r a ct:T he hi gh—l ow t em per at ur e and dr y—w et al t er nat e r unt i m e envi r onm ent i n t he chi m n ey af—t er w et de sul f ur i z at i on i s c onsi der ed as t he m aj or r e a s o n f or ant i—co r r os i on coa t i ngs’f a i l ur e.The exi s t i ng pr obl em s of eval uat i on m e t hod f or t w o key pr oper t i es(adhes i on and he at r es i st ance pe r—f or m ance)of t he c oa t i ng w er e anal yz ed.IⅥe asur es s uch as usi ng a dhe si on change bet w e en dr y s t at e and w et s t a t e and usi ng t he dem i ne r a l i ze d w a t e r soaki ng/hi gh t em per at ur e baki ng cycl i ng t e st t o eval uat e t he ant i—cor r osi on c oat i ngs abi l i t y f or r es i s t i ng t he chi m ne y,s bad r unn i ng envi r on—m ent w er e put f orw ard.The t e st s how e d t ha t t he newde t e ct i on m e t hod w as m or e cl ose t o t he ac—t ual s i t uat i on,s o it c an eval uat e t he coa t i ngs per f o r m ance accur at el y.K ey w or ds:w e t FG D;c hi m ne y;a nt i—c or r os i on coat i ng;f ai l ur e;c oat i ng per f or m anc e;e va l ua t i on T_ne“10d由于湿法脱硫烟囱防腐项目投资巨大,在项目实施前,均需对备选涂料进行性能检测和评价,从中选出最具性价比的涂料。
烟气湿法脱硫对烟囱的影响分析及防腐措施
烟气湿法脱硫对烟囱的影响分析及防腐措施摘要;我国大气中二氧化碳是火力发电厂染物主要来源,火电厂SO2排放中国政府对其进行了严格限制。
为解决烟道腐蚀引起的湿法脱硫问题,简要介绍了湿法脱硫对烟囱影响,并防腐措施介绍。
关键词:湿法脱硫;烟囱腐蚀;措施湿法脱硫后烟气中的SO2含量显着下降,但烟气腐蚀不容忽视,安装了湿法脱硫装置的发电厂烟囱某些内表面的腐蚀和脱落,导致原材料泄漏和严重腐蚀。
造成这种情况的原因是防烟方案考虑不够,烟囱内的烟气变化很大,给烟囱安全运行带来问题,处理不当会加速腐蚀,缩短其使用寿命。
一、湿法脱硫后烟气运行状况分析1.腐蚀性。
湿法脱硫后,烟气被低温和高湿度结露,按照国际烟囱行业协会的标准,腐蚀主要有三个原因。
(1)氯化或氟化物有冷凝物中存在,烟气脱硫后容易导致高腐蚀性和渗透性,难以防止稀酸腐蚀。
(2)腐蚀S03烟气在湿法脱硫的主要成分,去除效率约为30%(质量密度)。
形成硫酸S02容易与水蒸气结合,烟气腐蚀导致;(3)湿法脱硫后,湿度增加,温度下降。
如果烟气温度低于酸露点,烟气中的酸就会形成并腐蚀,实验研究表明,FGD后烟气的温度会下降到酸性露点以下约50℃。
烟气中的硫化物蒸气浓缩成酸,此时烟雾具有很强的腐蚀性,因此,烟囱腐蚀脱硫后加剧。
2.正压原因和危害。
烟气的工作压力及其温度,湿度,流量和烟道根据烟风煤粉管道施工技术规范,烟囱的通风量和密度之差与之成正比,而烟气密度与温度成反比,较低的温度,烟囱越小上抽力,在一定的流速下在蒸发器出口处产生的电压就越有可能。
因此,脱硫后产生正压排烟温度降低是主要原因,如果阀内压力为正,则烟囱正压,腐蚀性烟气通过烟筒内壁的渗透产生压力,直接接触烟囱材料,腐蚀烟囱加速。
因此,烟囱内应尽量避免过压,但脱硫后的过压是不可避免的,对烟道的腐蚀要求较高。
二、湿法烟气脱硫后烟气对烟囱的影响1.烟气湿度影响烟囱。
脱硫后,烟气与浆液完全接触,在反应过程中水分烟气反应带走。
湿法脱硫烟囱防腐技术探讨 大唐科技
1目录¾烟囱防腐的必要性¾脱硫湿烟气的特点和腐蚀性¾湿烟囱的工作环境¾湿烟囱的防腐方案应用情况¾对烟囱的防腐处理建议2烟囱防腐的必要性石灰石—石膏湿法脱硫(WFGD)是当今世界各国应用最多最成熟内火力发厂燃煤机安装用最多和最成熟的工艺。
国内火力发电厂燃煤机组安装的烟气脱硫装置(FGD)中,85%以上使用的是石灰石—石膏湿法脱硫(WFGD)工艺。
)工艺目前,对于烟气脱硫装置的设计施工和运行经验已日臻完善,但对脱硫机组烟气排放的关键设备——烟囱的防腐,却没有引起足够的关注。
却没有引起足够的关注3烟囱防腐的必要性早期的WFGD为了提升烟气的抬升高度安装了烟气换热器(GGH),使得从吸收塔排出的净烟气(50℃左右)被加热到80℃左右。
2006年后,由于GGH在运行过程中积灰、结垢严重,影响了整个脱硫装置的正常运行,于是,灰结垢严重影响了整个脱硫装置的正常运行于是随后建造的脱硫装置几乎都取消了GGH,使50℃左右的湿饱和烟气直接从烟囱排放。
现有烟囱均没有按照湿烟气排放设计,使得湿烟气对烟囱的腐蚀成了很严重的问题。
4脱除率很高但对造成湿烟气腐蚀湿法脱硫烟气的特点湿法脱硫工艺对SO 2脱除率很高,但对造成湿烟气腐蚀的主要成分SO 3,脱除效率很低。
燃煤中约有0.5~2%的硫在燃烧过程中转化为SO 3,在湿法脱硫中,大约有20%的SO 被脱出其余以气溶胶形式被烟气带出形成的冷3被脱出,其余SO 3以气溶胶形式被烟气带出,形成的冷凝酸液对烟囱的腐蚀严重。
因此,烟气脱硫后,对烟囱的腐蚀隐患并未消除,相反,脱硫后的烟气环境(低温、高湿使腐蚀状况进一步加剧。
等)使腐蚀状况进步加剧。
5“国际工业烟囱协会()”的设计标准要求燃煤电厂脱硫后湿法脱硫烟气的特点¾国际工业烟囱协会(CICIND )的设计标准要求,燃煤电厂脱硫后由于烟气湿度通常较大,温度很低,且烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加因而处于脱硫系统下游的烟囱其烟气通常被视为“高”相应增加。
浅析湿法烟气脱硫对烟囱运行的影响及防腐措施
湿 稀 酸 型 腐 蚀 ,湿 法 脱 硫 中二 氧化 硫 脱硫 效 率 比较 好 ,但 是 持 在40 ℃以下。当低温 度、高 湿度 的 烟 气通 过 烟 囱排 到 外界
对 于对 烟 气 有腐 蚀 作用 的 三氧 化 硫 脱 除率 比 较 低 ,仅能 达 到 时 ,会 因为 温 度 的 过低 ,烟 囱内部 形成 不 了烟 气的 上抽 力 ,烟
氧化 硫 ,但其 烟 气 温 度 降低 ,湿 度 增 大 ,易 结 露 ,形 成 具 有 较 便 会 和 水 分 进 行 融 合 ,形成 硫 酸 、氢 盐 酸 和 次 氯 酸 等 。同 时
强腐 蚀 性 的 稀硫 酸 液 ,影 响 烟 囱的正常 运行 。
烟 气也 会 对烟 囱的结 构 产生 腐 蚀 作用 ,加 之 与水 液 的结 合 会
1/5左右 ,因此 ,在该 技 术 运 用后 产生 的 烟 气 中低浓 酸 液 对 烟 气 会 一直 存 在 于 烟 囱的 上 部 ,不 能 及 时 排 出 ,这 样 烟 气 跟 烟
囱的腐蚀 性 与远 远高于高浓 度 的腐蚀性 ,在温 度4O ℃~80 ℃ 囱表 层 接 触 时 间就 会 延长 ,导 致 对 烟 囱的腐 蚀 力度 加 大 。 区 间时 ,烟 气 易与 烟囱内壁 结合 形成一种较 强 腐蚀 性 的酸 液 , 同时也 会 因为 温 度 的 问题 ,烟 囱 内部 和 外 部 温 度 不 同 ,失 去
更 加 增 强 对 墙 面 的 腐 蚀 程 度 ,最 终 会 导 致 烟 囱的 使 用 年 限
1 湿 法 脱硫 后 烟 气 的特点
大 大 减 少
经湿 法 脱硫 技 术处 理后 的烟 气 ,都 有 以下特点 :含 水量 都 2.3 烟 气低 温 对烟 囱运 行压 力造 成 的影 响
湿法烟气脱硫后烟囱的防腐措施
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。
火力发电厂湿法烟气脱硫系统烟囱腐蚀与防腐研究
3、现有研究成果和发展趋势
随着烟囱防腐技术的不断发展,现有研究成果层出不穷。例如,新型纳米防 腐蚀材料、微生物防腐技术、热喷涂技术等防腐方法的研究和应用,提高了烟囱 防腐效果。同时,随着环保要求的不断提高,烟囱防腐技术也在朝着更环保、更 高效的方向发展。
火力发电厂湿法烟气脱硫系统与 烟囱腐蚀与防腐研究的关系
湿法烟气脱硫系统的优势在于:处理效率高、运行稳定、一次性投资较低。 然而,该系统也存在不足之处,如:设备易腐蚀、结垢,吸收剂的利用率较低, 运行成本较高。
3、湿法烟气脱硫系统的应用前 景
尽管湿法烟气脱硫系统存在一定的不足,但其技术在未来仍具有较为广阔的 应用前景。随着科技的不断进步,新材料的研发和应用将有助于解决设备腐蚀、 结垢等问题,提高系统运行效率。同时,随着环保政策的日益严格,火力发电厂 对二氧化硫的减排需求将进一步增加,湿法烟气脱硫技术将在火力发电厂中发挥 更加重要的作用。
烟囱腐蚀与防腐研究
1、烟囱腐蚀的现象和原因
在火力发电厂运行过程中,烟囱会受到多种腐蚀因素的影响,包括化学腐蚀、 电化学腐蚀和机械作用等。其中,化学腐蚀主要是由于烟气中的二氧化硫、三氧 化硫等物质与水蒸气、氧气等反应生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸等物质;电化 学腐蚀则是由于烟囱内侧的积灰与水蒸气、氧气等物质发生电化学反应所致;机 械作用则主要是由于机械磨损、温差胀缩等因素引起。
研究现状
湿法烟气脱硫技术的研究始于20世纪70年代,经过几十年的发展,已在全球 范围内得到广泛应用。在我国,该技术也得到了高度重视,多个科研院所和企业 进行了大量研究和实践,取得了丰硕的成果。目前,湿法烟气脱硫技术已应用于 众多燃煤电厂、工业锅炉及窑炉等领域,大大降低了烟气中硫氧化物的排放。
然而,湿法烟气脱硫技术在应用过程中仍存在一些问题和挑战,如设备投资 大、运行成本高、废液处理困难等。因此,针对这些问题和挑战,科研人员正在 不断探索新的湿法烟气脱硫技术和设备,以提高脱硫效率、降低成本和减少环境 污染。
湿法脱硫烟囱防腐技术探讨
. 3 施 工 工 艺 问题 内, 烟气进入塔 内后 向上 流过 喷淋段 , 以逆流方 式与 喷淋 下来 的 4 内衬材料砌筑时 , 除 内衬 内表 面外 , 其余 五面 均应 涂抹 耐酸 石灰 石浆液接触 , 烟气 中的 S O : 被石灰 石浆液吸 收并 发生化学 反
水平缝和竖缝 的胶 泥要饱满 , 粘结要 牢 固, 而实 际施 工 中很 应, 在 吸收塔下部 反应池 内被 鼓入 的空气 强制 氧化 , 最终 生成 石 胶泥 , 砌筑工人素质 较差时 , 有 的背面 粘结胶 的粘贴 面 积只有 膏晶体。在吸收塔上部 , 脱硫后 的烟气通过 除雾 器除 去夹带 的液 难控制 ,
・
9 4・
第3 9卷 第 3 0期 2 0 1 3年 1 0月
山 西 建 筑
S HANXI AR CHI TE C T UR E
V0 1 . 39 No. 3 O 0c t . 201 3
文章编号 : 1 0 0 9 — 6 8 2 5 ( 2 0 1 3) 3 0 - 0 0 9 4 - 0 2
中图分类号 : T U 7 6 1 . 1 3 文献标识码 : A
1 工 程概 况
4 烟 囱防腐蚀 问题 分析
我公司在 建工程为 2× 3 0 0 M W 热 电联产亚临界燃煤空冷 国产 4 . 1 现行 采 用的耐 酸砌 筑材料存 在缺 陷 供热机组 , 同步建设脱硫 、 脱硝设施 , 两台炉共用一座 1 8 0 / 7 . 0 m单 如 目前采用发泡玻璃砖 进行 防腐 蚀施工 的项 目中, 绝大多 数
湿 法 脱 硫 烟 囱 防 腐 技 术 探 讨
景 俊 艳 张 红 日
( 1 . 山西漳泽 电力股份 有限公司侯 马热 电分公司 , 山西 侯 马 0 4 3 0 0 0; 2 . 山西路桥集 团长临高速有限公 司, 山西 临汾 0 4 1 0 0 0 )
200601湿法脱硫后烟囱腐蚀环境的数值预测
三:冷凝速度模拟模型
1.模型的建立 烟囱中烟气流动雷诺数在0.5×10s~15×104,属于层流流动141,因此本文采用层流模 型,传质模型采用species模型。收敛判据为所有变量的残差绝对值和小于10~。模型的 控制方程形式可参见FLUENT手册或其他文献。 控制方程采用一阶逆风格式离散,采用FLUENT6.1.22的耦合算法求解。松弛因子选 用0.7。采用CDF(用户自定义函数)定义烟囱壁面硫酸冷凝沉积速度为:
采用逸度方程和修正的Graetz解法模拟了层流烟气中硫酸的沉积速度【7】,Vorgelegt V采
男,Fluent商业软件对烟气中的硝酸和硫酸的冷凝速度进行模拟,证明了用该软件模拟烟
气旁硫酸沉积速度的可行性嗍。
r’本文首次采用修正的逸度方程和热力学相平衡理论,利用CFD软件平台,建立预测 湿法脱硫后烟囱腐蚀环境的理论模型,对湿法脱疏后电站烟囱的冷凝酸浓度、沉积速度 进行数值预测,为电站烟囱的安全运行、寿命预测和防腐设计提供可靠依据。
¨,蛳,l一硫酸蒸汽挣凝沉积速度l :n0n1ⅢⅢ16{嬲7—4{{—j—L—二—.——二—J—型——盟—一邋——一邂——粤—型—=:一。一==一一P一.一4
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一0i.skⅡ/l|g一世埔藤器舞虫 。~l——,—,——.——.—、——+——,—,——.——一 烟气流速(H池)
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(二)废气治理技术
湿法脱硫后烟囱腐蚀环境的数值预测
唐志永。金保升。孙克勤@仲兆平。 (东南大学动力工程系 南京210096)@ (苏源环保工程股份有限公司 南京210024)@
摘要:湿法脱硫后烟囱腐蚀环境是影响烟囱腐蚀速率和寿命的关键因素。基于CFD 软件平厶,该文首次采用了修正的选度方程和热力学相平衡理论,建立理论模型对 烟囱腐蚀环境进行数值预测。研究结果表明:(1)随着烟气中水蒸气含量的增加, 冷凝酸液浓度呈线性降低,硫酸蒸气冷凝沉积速度几乎不变,而水蒸气冷凝沉积速 度线性增加;(2)壁面温度对冷凝酸液浓度有决定性影响,随着壁面温度的升高, 冷凝酸液浓度随之升高,硫酸冷凝沉积速度略微下降,而水蒸气冷凝沉积速度下降 幅度很天;(3)随着硫酸蒸气含量的增加,硫酸蒸气和水蒸气冷凝沉积速度线性增 加,硫酸蒸气浓度为控制因素;(4)烟气流速对硫酸蒸气和水蒸气的沉积速度的影
湿法脱硫烟囱腐蚀现状及防腐方案的选择
湿 j 蕊 烟 囱霭铅 现 状 及 腐 方缘 : 脱
白 学 利 , 晓永 , 郑 张 瑾
山 西 漳 山 发 电有 限责任公 司 , 西 长 治 山
择
0 6 2 40 1
[ 摘
GGH) 的湿法脱硫 装 置后 的烟 囱 简称 湿烟 囱。 因排 烟 温度 低 、 冷凝 要] 未 配置烟 气换 热器 ( 酸性 水量 大 , 多湿烟 囱投 产 不 久就 出现 腐 蚀 问题 。为 此 , 许 分析 湿 烟 囱 出现 腐 蚀 的原 因 , 绍 湿烟 囱采 用的各 类 防腐工 艺及其 效果 , 介 总结 出湿烟 囱防 腐方 案选 择 原则 。根 据 材料 试验 及 实际运 行结 果 , 出 了可将 G 提 D—A C杂化 聚 合 结 构层 防腐 新 工 艺 用 于新 P 建 湿烟 囱的 防腐和 旧烟 囱防 腐改造 。
—
Ke r s: tFGD ; t c mne c r so a i or o i y wo d we we hi y; or o in; nt ~c r扩 建 的燃 煤火 力 发 电机 组 我
Sh nx a gs a o rGe r t n Co Lt Ch n z i 4 0 , h n iPr v n e PRC a i Zh n h n P we ne a i d, a g h 6 21 S a x o i c , o 0
Ab ta t : e c i e t o t i s a l g g s—g s h a e ( s r c : Th h mn y wih u n t l n a i a e t r GGH )i i l a ld we h mn y B — s smp y c l t c i e . e e
湿法脱硫系统的烟道防腐
湿法脱硫系统的烟道防腐管理提醒:本帖被 bjceppc 从生产运行移动到本区(2009-01-06)为什么烟囱内部会产生腐蚀?燃煤产生的烟气是酸性的,如果烟气的温度低于酸露点,凝结的酸液就会腐蚀烟囱的内壁,安装湿法烟气脱硫(FGD)装置并不能有效的除去烟气中的SO3,但是烟气温度却大大降低。
因此,腐蚀倾向更为严重在FGD中安装GGH并不能解决烟气对烟囱内部的腐蚀问题,因为再热烟气的温度仍然低于烟气的酸露点.防腐设计应注意事项:(1)烟气换热器前的原烟道可不采取防腐措施。
对于设有烟气换热器的脱硫装置,应从烟气换热器原烟道侧入口弯头处至烟囱的烟道采取防腐措施,防腐材料的选取应根据适用条件采用鳞片树脂或衬胶。
对于没有装设烟气换热器的脱硫装置,应从距离吸收塔入口至少5米处开始采取防腐措施。
经过技术论证确认在采用了耐腐蚀性钢材后,部分区段的烟道顶部和侧壁也可不采用防腐措施,但应考虑足够的腐蚀裕量。
(2)防腐烟道的结构设计应当满足相应的防腐要求,并保证道体振动和变形在允许范围内,避免造成防腐层脱落。
(3)烟气换热器下部烟道应当装设疏水系统。
(4)脱硫装置原烟气设计温度应采用锅炉设计煤种BMCR工况下空预器出口烟气温度。
对于新建机组应考虑短期运行温度50℃超温,但考虑叠加后的温度不应超过180℃。
烟气换热器下游的原烟气烟道设计温度应考虑30℃超温。
净烟气烟道设计温度宜考虑20℃超温。
现场解决方案:方案1:将湿法脱硫后的烟气从冷水塔中排放到大气中电厂必须安装了冷却塔,冷却塔必须与脱硫装置较近,避免烟道过长冷却塔内部喷淋层以上和外部从上向下1/3的部分进行防腐处理冷却塔的薄壳结构的设计必须考虑排烟道的引入在FGD不投用时,烟气仍需从烟囱排放.方案2:增加一根湿烟囱,干湿分离烟囱内部有足够的防腐层,允许烟气以酸饱和以及水饱和的状态长期运行,对于现有电厂的烟气脱硫改造,可以保留原有的干烟囱,另建一根湿烟囱湿烟囱可以安装在吸收塔的顶部,合金钢制作利用吸收塔的高度,节省合金钢材,简化烟道,节约用地方案3:烟囱内部进行防腐处理或增加防腐内衬,采用耐高温的FRP材料通烟筒,采用耐高温的鳞片树脂涂料的通烟筒,采用合金钢或钛制通烟筒,在烟囱内壁或通烟筒中采用轻质玻璃砖作内衬.。
烟气湿法脱硫对烟囱的影响分析及防腐措施
烟气湿法脱硫对烟囱的影响分析及防腐措施摘要:燃煤发电厂的烟气中含有二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3),污染了大气环境,并含有少量腐蚀性化学化合物,如氯、氟和硝酸盐。
烟气脱硫是控制火力发电厂SO2排放的有效手段。
随着中国环境要求的提高,燃煤发电厂的烟尘排放问题引起了人们的极大关注,湿法烟气脱硫技术被广泛用于解决这一问题。
简要介绍了湿式脱硫后烟气的特性、湿式烟气对烟囱的影响以及养护措施。
关键词:火电厂;湿法脱硫;烟囱腐蚀;防腐改造前言在第一个燃煤发电厂,烟气直接通过烟囱排放到大气中,排气温度约为90 ~ 140 c。
烟囱内壁只受到气体的侵蚀和清洗,耐高温腐蚀的砖盖很容易解决问题湿式脱硫装置安装后,进入烟囱的烟气温度低于80 c,低于酸性露点(H2SO4、HNO3、HCl、HF等)。
本文的目的是通过对湿式烟囱脱硫技术及其现状的全面分析,研究排放系统烟气脱硫失败的根本原因借鉴反腐败工程建设的实际经验,提出了烟气湿脱硫烟囱养护技术创新思路,供参考。
一、湿法脱硫烟气腐蚀性分析烟气脱硫后的腐蚀特性描述如下:(1)烟气冷凝器中存在氯或氟会增加腐蚀程度。
在20 c和标准大气压力下,当氟化氢、氯和氯化氢的质量分数高于0.025%、0.1%和0.1%时,腐蚀(化学负荷)水平就会提高。
(2)烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和条件通常被认为是高腐蚀水平。
(3)根据SO2含量确定含硫氧化物烟气的腐蚀等级;冷凝过程是SO2离子和水汽的组合,形成硫酸,引起烟囱腐蚀。
(4)硫酸露点温度取决于S0浓度:在烟气中,通常约为65 c,略高于水露点。
在同样的温度下,会有盐酸和硝酸等酸性溶液。
二、湿法烟气脱硫后烟气对烟囱的影响1.烟气湿度对烟囱的影响经过湿法脱硫处理后,废气与浆液充分接触,因此废气在反应过程中从浆液中去除水分。
此外,长时间以来,浆液反应问题一直约为40 c,导致浆液内水和液体凝结,当烟气与浆液分离时抽取大量水。
烟气排放过程中,湿度与烟囱内壁完全接触,提高烟囱壁湿度,目前中国对工业烟囱施工标准有一定要求,烟囱湿度必须符合规定。
火力发电厂湿法脱硫系统腐蚀与防腐研究
火力发电厂湿法脱硫系统腐蚀与防腐研究摘要:湿法烟气脱硫工艺是目前世界上采用最多、最成熟的一项脱硫技术,但其运行过程中却需要面对烟气腐蚀问题,本文首先对腐蚀机理进行了介绍,而后对目前的各种防腐策略进行了分析、讨论,最后通过工程实例,对防腐措施的应用进行了说明。
关键词:脱硫;吸收;腐蚀引言:随着我国经济的快速发展,能源消耗同样快速增长,SO2污染日益严重,实施SO2减排技术已成为我国经济可持续发展的迫切要求。
石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上采用最多、最成熟的一项脱硫技术,主要特点是脱硫率高、烟气处理能力强、煤质适应面宽,且吸收剂石灰石价廉易得。
近几年,我国越来越多的电厂脱硫装置投入运行,在湿法脱硫方面的技术总结及消化上取得了长足的进步[1,2]。
1.脱硫系统腐蚀问题1.1脱硫系统防腐的研究意义火电厂加装湿法烟气脱硫装置后,在烟气脱硫系统装置中存在多种多样的化学腐蚀、高温腐蚀和机械腐蚀,而且使吸收塔出来的烟气温度降低至50℃左右,从而造成脱硫后烟气温度低于酸的露点温度。
同时,尾部烟道和烟囱的内壁温度很低,又因安装烟气换热器GGH带来了诸多问题,目前许多工程不设GGH 烟气换热器,这样的烟气直接排放,将会在内壁结露,造成尾部烟道及烟囱的腐蚀。
另一方面,50℃左右的烟气直接进入烟囱排出,不利于烟气的扩散。
可以说从吸收塔到烟囱,均存在设备腐蚀问题.湿法烟气脱硫工艺中的防腐问题一直是烟气脱硫领域中一项焦点课题,它直接影响工程造价、设备使用寿命及停运检修的难易程度。
因此,在脱硫塔设计时提出合理的防腐措施,在运行过程中及时控制酸腐蚀的影响,对于保证设备稳定、安全运行具有重要意义[3]。
1.2腐蚀机理烟气脱硫装置中的腐蚀源,其主体是烟气中所含的SO2。
当含硫烟气处于脱硫阶段时,在强制氧化环境下,烟气中的SO2首先与水反应,生成H2SO3及H2SO4,再与碱性吸收剂(石灰、石灰石)反应生成硫酸盐沉淀分离。
在此阶段,工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态,其腐蚀速度快、渗透能力强,所以其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主要因素。
湿法脱硫改造条件下烟囱防腐的若干技术问题
钱 小文 李 天晓 ,
( . 州第 二发 电有 限责任公 司 , 苏 扬 州 2 5 3 ; 1扬 江 2 11
2 江西 高技 术产 业投 资股份 有限公 司 , 西 南 昌 30 2 ) . 江 3 3 9
摘 要 : 述 了扬 州二 电 厂 一 期 脱硫 改 造 过 程 中烟 囱配套 的 防腐 方 案 , 腐材 料 选 用 过 程 , 叙 防 以及 施 工过 程 中的 工 艺 要
维普资讯
20 年 2月 07
电 力 环 境
保
护
第2 3卷 第 1 期
湿 法脱 硫 改 造条 件 下烟 囱防腐 的若 干技 术 问题
Dic sin o o e h ia u sin fsa k a t or so n W F s u so n s me tc nc lq e t s o tc n i ro in i o c GD e df ain r mo i c t i o
() 3 烟气 中含 有酸 性 氧化物 , 使得 烟气 的酸 露点
降低 。
1. 烟 囱结 构 2
() 4 防腐 内衬材 料 自重轻 , 既有烟 囱强度无 影 对
响。 Βιβλιοθήκη 扬 州第二 发 电厂 12号 机组 配置 的是 套筒 式钢 、 内筒烟 囱。烟 囱 主要 由承 重 的 钢筋 混 凝 土 外 筒 、 检 修支承 平 台及 其 支承基 础或 平 台上 的钢 内筒和保 温 层组 成 , 机组 各 用 一 个 排 烟筒 , 材 质 为 N I 两 其 S 一2
Ke r s: tf e g s f rz t y wo d we l as de ul ia i u u on;sa tck:c r si oro on;VEG F f k l e a
湿法脱硫中原有烟囱的防腐改造
J涨电力安全技术第1l卷(2009年第10期)灌珐脱硫中原有烟囱的防肩改造杨敏(上海融新能源环境科技有限公司,上海200135)1烟气的腐蚀性及对烟囱的腐蚀影响1.1烟气的腐蚀性烟气中的腐蚀介质主要为(硫)酸,脱硫后的烟气温度一般在40℃~60℃,且湿度很大并处于饱和状态。
虽然此时SO,浓度不高,但吸收塔对SO,的脱除效率仅为50%,所以烟囱内烟气的温度处在酸露点以下,会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。
根据烟气中硫酸蒸汽分压和水蒸汽分压,可以计算出烟气的硫酸露点温度。
有些工程采用装设烟气加热系统(G G H)来提高脱硫处理后排放烟气的温度(约80℃),以满足环保的要求。
从理论上讲,采用烟气加热系统(G G H)有利于减缓烟气的腐蚀(即提高烟气温度,减少结露),但烟气湿度、结露这些诱发腐蚀的因素依然存在。
脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质,是一种腐蚀强度高、渗透陛强,且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀物。
因此,烟气脱硫后,对烟囱的腐蚀隐患并未消除,相反地,脱硫后的烟气环境(低温、高湿等)可能使腐蚀状况进一步加剧。
1.2对烟囱腐蚀的影响因素1.2.1温度对烟囱腐蚀的影响(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,但此时凝结酸量较少,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。
整流器逆变器隔离变压器nl靖》态开关Q3B P111肼隧04s静态开关..——n2负荷旁路电源隔离变压器州2调压变压器图2改造后的U PS系绩示意技术改造后,验证了改造的正确性。
断开Q3B P 开关、Q4s开关,在调压器付边a2、b2,c2三相依次加1个500W的灯泡,测量调压变压器输出电压U a2、U b2、U c2正常,试验数据如下表2。
表2技术改造后前试验数据(单位:V)4防范措施检查5,6号机组其他U PS系统,均存在同样一O一的问题,经过技术改造消除了事故隐患。
湿法脱硫系统对锅炉尾部烟道和烟囱影响的研究
! 20 !
电力建设
第 23 卷
6% , 温度为 80 。因此, 极可能造成烟温低于酸露 点温度, 对 脱硫后尾部烟 道及烟囱产 生不利影 响。 下面将分析这种影响。
2 烟囱内壁及烟气温度的分布
根据能量守恒原理和传热学原理, 可计算出烟
气温度沿烟囱高度的一维分布 和烟囱内壁温度分
布。计算思路是将烟囱分为 12 段, 每段 13 m, 传热 系数按平壁传热计算。在计算段内, ( 1) 式成立:
脱硫前
脱硫后
108. 5 120. 4 110. 1 124. 6
91. 0 123. 0 144. 9
/
公式来源
文献[ 2] 文献[ 3] 文献[ 3] 文献[ 3]
从表 2 可知, 不同的计算公式得出的酸露点温 度有较大的差别。特别是对脱硫后的计算。主要原 因在于各公式考虑酸露点温度的影响因素有很大差 别, 文献[ 2] 未 考虑脱硫后烟 气水份的增加 和实际 SO3 浓度的变化情况, 事实上, 脱硫后 SO3 浓度的减 少率并不等同于脱硫率, 而是小多了。即 SO3 浓度 减少较小, 而烟气水份增加 6% 以上, 使得酸露点温 度很高。 3. 1. 2 烟气腐蚀性的理论分析
并非如此。 3. 1. 1 酸露点温度的计算
根据电厂有关数据, 计算脱硫前、后烟气酸露点 的温度。由于酸露点的复杂性, 有各种计算公式, 如 公式( 4) 、( 5) 、( 6) 、( 7) 所示。表 2 列出了由上述计
算公式得到的结果。
t ld=
t ldo +
!
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 S ZS/ 1. 05(
!A )
广东省连州电厂, 装有 2 台 125 MW 机组。2 台 机组共用 1 套湿法烟气脱硫 ( FGD) 系统, 由奥地利 能源公司( Austrian Energy, 简称 AE 公司) 提供, 为简 易石灰石/ 石膏湿法脱硫。2000 年 8 月, 广东省电力 试验研究所进行调试, 12 月 16 日, FGD 系统顺利通 过 168 h 满负荷试运行, 移交试生产。
湿法烟气脱硫脱硝技术特点详解
湿法烟气脱硫脱硝技术特点详解湿法烟气脱硫脱硝技术包括:磷铵肥法(PAFP)烟气脱硫技术、活性炭纤维法(ACFP)烟气脱硫技术、电子束氨法烟气脱硫脱硝技术等技术。
湿法烟气脱硝技术原理:湿法烟气脱硝技术的原理是通过液相络合剂把烟气中的NO络合,从而增加了NO在汲取液中的溶解度,利用烟气中的氧气再把络合下来的NO氧化成易溶于水的NO2,与碱性汲取剂(如氨、氧化镁等)反应生成硝酸盐,通过回收形成硝酸盐产品。
与氧化镁脱硫技术结合,形成氧化镁法同时脱硫脱硝技术,在一个塔内完成脱硫、脱硝任务,形成硫酸镁与硝酸镁的混合镁肥。
或者通过结晶技术分别为硫酸镁产品和硝酸镁产品。
特点:1)变废为宝,实现"循环经济' ;2)脱硝效率高,90%以上;3)烟温范围宽,适合各种规模的电站及工业锅炉;4)投资低、运行费用低。
本方案的技术特点为:1、脱硝效率高资源化的湿法脱硝设备脱硝效率高,能达到80%~90%以上,实现NOx达标排放100mg/m3(SNCR技术只达25%~38%,SCR技术只有40%~60%)。
2、运行费用低本脱硝装置投资与原有SCR的设备投入相当,而运行成本比传统SCR、SNCR脱硝方法运行费用要降低50%~80%(SCR运行费用每年需支出600万元,而采纳本技术每年增收达60~120万元)。
3、经济效益高本设备以碱性物质为原料脱除烟气中的NOx并综合汲取变废为宝,经加工产出硝酸盐、硝酸钠、硝酸钙、硝*铵、硝酸钾等复合肥,实现循环经济,使企业在脱硫脱硝工程中效益*大化(75t/h*2台煤炉每年能回收9000t复合肥)。
4、设备改造少该系统化适用于新老热电厂,在尾气末端部安装,不影响原设备的使用,且占地面积小,烟温范围60℃~400℃都能使用。
煤粉炉湿法脱硫烟囱改造的研究及实施
煤粉炉湿法脱硫烟囱改造的研究及实施摘要:动力原燃油锅炉的干式烟囱在供热系统燃料油替代工程实施后主要用于75吨燃煤锅炉的湿法脱硫后的烟气排放,烟囱在运行过程中面临着普通红砖水泥内衬、钢筋水泥烟囱本体腐蚀、烟囱底部、夹层积酸液外流等严重问题,严重威胁了锅炉系统的安全运行。
文章对煤粉炉湿法脱硫烟囱的腐蚀情况、腐蚀机理和采取的防腐措施进行了探讨,提出了从改变内衬结构,加强内壁腐蚀防护、减轻酸液腐蚀,到对烟囱通风孔、伸缩缝、牛腿结构的夹层等部位进行防护处理,提高夹层部位防护等级,以及在烟囱底部增加排酸系统等全方位防范措施,从而提升了锅炉烟囱本体的防护等级,消除了烟囱腐蚀倒塌的安全隐患,解决了困扰锅炉生产的难题。
该项目实施后已平稳投用9年,防护效果显著。
对旧烟囱腐蚀防护有借鉴意义。
关键词:煤粉炉湿法脱硫烟囱防护前言动力锅炉烟囱始建于1997年,高度为80米,烟囱内衬采用MU7.5普通红砖及1:1:4普通水泥粘土混合砂浆砌筑而成,为双层内衬多段支撑有通风孔型普通结构,烟囱外观为现浇钢筋水泥结构,为动力站新1# 65吨燃油锅炉排放烟气使用,于1998年投用。
由于原锅炉是燃油锅炉,而原先的烟囱在设计时根本没有考虑到对烟囱的内壁进行有效的耐酸、耐温的防腐蚀处理。
2007供热系统燃料油替代工程实施后,该烟囱主要用于75吨燃煤锅炉的湿法脱硫后的烟气排放。
因而,动力锅炉烟囱需作为干-湿烟囱交替进行使用。
一、目的及意义(一)烟囱隐患,威胁安全生产2009年10月氧化镁湿法烟气脱硫系统启用后,发现烟囱烟道、中下部的冷却孔、烟囱底部多处流出黄色液体,经过检测为酸性水(PH值为2-3);由于烟囱夹层(厚度100mm)中通风孔距离最低位置尚有200mm的高度差,经过计算可判断夹层中肯定积有酸液,每层大约有120-240千克。
如果不立即进行整改,必然会加剧烟囱内衬、本体继续腐蚀,轻者导致烟囱内衬脱落,影响全厂供热系统,致使正常生产无法进行;重者直接导致80米高水泥钢结构的烟囱的腐蚀倒塌,严重威胁着该厂的安全生产。
烟气脱硫系统的防腐蚀的研究和对策 (2)
第三区域烟囱在烟气脱硫系统的末端,如图1区域C。烟囱和/或烟 囱的里衬可以根据自身所处的腐蚀环境选择合适的材料。
• 它们包括带有钢筋或者砖块衬里的混凝土 烟囱、钢烟囱和合成玻璃钢烟囱或者内衬 烟囱。
整理课件
辅助系统由氧化箱、废浆箱、沉淀池、增稠池、石灰消化池、 石灰石浆液罐、沟渠、地坑和结构钢组成。
耐腐蚀材料的选择还应考虑氯化物 浓度: 根据浆液中氯化物浓度的范围来选 择FGD使用的合金材料。100 %环 氧树脂、乙烯酯和硼硅砖衬里不受 氯化物浓度的影响。
整理课件
各种金属的氯离子许用浓度范围
使用材料 317LM不锈钢(S31726)
氯离子设计许用浓度范围 (ppm)
8,000–12,000
喷~2层 1253~1695
整理ห้องสมุดไป่ตู้件
2.FGD入口
防腐的 内衬系统
区域
内衬(厚度,应用
µm)
FGD 碳钢+100%环氧 60 µ 入口 酚醛
碳钢+乙烯树脂 N/A
喷~2 层
成人民币 /m2
1253~1695
复合FRP
N/A
碳钢+硼硅酸盐砖 N/A
碳钢贴合金板 Yes
线焊 4424~8848
合金板
Yes
整理课件
感恩 父母
整理课件
来天 温冷 暖时
, 是 他 们 给 你 送
整理课件
有时,他们会对 我们发火
整理课件
感恩父母 感谢你们 把我带到了这个世界 感谢你们 给了我自由的空气 感谢你们 谆谆的教导 殷殷的嘱托 我长大了 而你们却老了 谁言寸草心 报得三春晖 我会向你们献上一片诚挚 的孝心 祝你们永远健康
双相钢2205 SS (S32205) 12,000–18,000
湿法脱硫系统对锅炉尾部烟道和烟囱腐蚀及应对措施
湿法脱硫系统对锅炉尾部烟道和烟囱腐蚀及应对措施摘要:本文从烟囱腐蚀的原因着手,介绍了目前烟囱腐蚀情况及腐蚀特点。
并提出改进防涂料的想法,提出局部喷涂工艺。
该方法可以彻底解决目前防腐的一些空难。
如施工周期长、维修费用高及停机难等问题。
关键词:烟囱腐蚀;涂料;喷补目前国内火力发电厂大都采用烟气湿法脱硫处理且有一些不设置烟气加热系统GGH装置。
湿法脱硫工艺对烟气中的SO2脱除效率高,但对烟气腐蚀的主要成分SO3脱除效率不高,约20%左右。
湿法脱硫后的烟气温度约40℃-50℃,饱和含水量高,湿度大,温度低,烟气处于冷凝结露状态,常规烟囱中的烟气呈正压运行,且湿法脱硫处理后的烟气一般还含有氟化物和氯化物等强腐蚀性物质。
因此,烟气湿法脱硫后的烟囱由于冷凝结露和烟气正压运行的影响,烟气环境(低温、高湿、强腐蚀性物质等)使烟囱腐蚀状况进一步加剧,烟囱排烟内筒腐蚀渗漏事例逐渐增多,并形成了趋势。
1.烟囱腐蚀情况自2008年初国家环保部门严格控制燃煤电厂脱硫装置投运率以来,国内燃煤电厂已防腐的脱硫烟囱腐蚀渗漏事故频出:(1)部分已防腐烟囱在脱硫装置投入运行仅1周即出现渗漏;(2)相当一部分已防腐的脱硫烟囱,在脱硫装置投入运行不到半年,即出现严重的渗漏和钢筋腐蚀;(3)更为严重的是,出现这些渗漏事故之后,这些烟囱的防腐蚀总承包商提不出任何补救措施,再加上电网调度的原因,电厂也找不出停机两个多月的时间供这些承包商进行烟囱防腐工程,该工程周期长,费用大,而且在高冲刷区域防腐效果也不是十分理想。
综合上述,国内目前大量的湿法脱硫烟囱在严重腐蚀环境下带病运行,存在大量的难控制和难处理的安全隐患,严重危及到电厂的安全运行。
当腐蚀情况严重时就得停机进行烟囱防腐等措施,而目前湿烟囱内衬防腐主要有三类形式:(1)采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,内衬材料包括镍基合金板(C-276)、钛板等;(2)采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴,隔绝烟气和内筒接触,如硼硅酸盐玻璃泡沫砖内衬;(3)采用耐酸、耐热、隔热、保温的涂料,使用喷涂等方式内衬安装,如乙烯基酯树脂鳞片涂料,环氧树脂鳞片涂料,OM系列涂料等。
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湿法脱硫烟囱腐蚀治理的ACCP法研究刘爽,韩留红,张磊,林斌,林泽泉,高玉柱(苏州热工研究院有限公司,苏州 215004)摘要:火电厂湿法脱硫烟囱腐蚀问题严重,目前国内外并无可靠、经济的解决方法。
耐酸胶泥与阴极保护联合保护法(简称ACCP法)作为新技术,可以有效解决这一难题,还可实时监测钢内筒或钢筋混凝土筒的腐蚀状况,定量评估腐蚀防护效果,且经济性好,适用性强,前景十分广阔。
关键词:火电;脱硫烟囱;腐蚀;阴极保护;耐酸胶泥A Combined Method of Acid Proof Cement and Cathodic Protection for Chimney Corrosion Control by Wet Desulfurizationof Flue GasLIU Shuang, HAN Liuhong, ZHANG Lei, LIN Zequan, LIN Bin, GAO Yuzhu (Suzhou Nuclear Power Research Institute, Suzhou 215004, China)作者简介:刘爽,男,1987年生,工程师,研究方向为电厂腐蚀与防护,ls4403@ 1.引言火电厂湿法脱硫烟囱腐蚀问题严重,目前国内外并无可靠、经济的解决方法。
耐酸胶泥与阴极保护联合保护法[1](简称ACCP)作为创新技术,将耐酸胶泥烟囱防腐技术与钢筋混凝土阴极保护防腐技术相结合,并配合电位、pH值、Cl‐浓度等电极,可实时监测钢内筒或钢筋混凝土筒的腐蚀状况,定量评估防腐保护效果,有较好的应用前景。
2 腐蚀机理烟囱的主要结构型式有单筒式烟囱和套筒式或多管式。
近年来,大型火电厂总的趋势是采用多管一砼双筒式烟囱,外筒采用钢筋混凝土结构,内筒根据不同条件采用耐酸砖、钢材、钛合金或耐腐蚀有机材料等。
对于火电厂湿烟囱,无论是单筒还是多管式结构,主要考虑的腐蚀类型就是非金属的混凝土腐蚀与金属的钢筋或钢筒腐蚀。
湿法烟气脱硫后,烟气平均温度比未脱硫时降低70℃,给火电厂烟囱造成以下问题[2]: 出现酸结露,产生内部低温腐蚀;烟流抬升高度受影响,影响烟气排放,硫化物浓度增加;烟囱内正压区范围扩大,导致酸液加速渗入筒壁。
美国电力研究院(EPRI)、国际工业烟囱协会(CICIND)、我国相关国标及电力行业标准中,均将湿法脱硫不加烟气换热器(GGH)的烟气腐蚀性定为强腐蚀等级,必须予以重视。
从破坏模式看,烟囱混凝土遭受腐蚀危害主要是化学溶蚀和溶胀,主要因素包括H2SO4介质与SO2的作用。
H2SO4介质对混凝土的腐蚀作用是典型的膨胀作用,其可以直接破坏混凝土内部的组成,生成以CaSO4为主的非凝胶性物质,使混凝土由内向外产生逐层的破坏。
另外,由于H2SO4的强酸性作用,大量的CaOH被中和,使得内部孔隙水的碱度降低,导致水化硅酸钙和水化铝酸钙分解,从而破坏了混凝土孔隙结构的凝胶体,使其力学性能劣化。
而SO2对混凝土有碳化作用,SO2气体溶解在混凝土液相中生成H2SO3, H2SO3离解后生成的H+中和混凝土中的CaOH,随着SO2气体不断溶解混凝土不断碳化,最后失去对钢筋的保护作用。
混凝土中的钢筋腐蚀就腐蚀形态而言可分为均匀腐蚀和点蚀两种。
根据侵入介质的不同,可分为混凝土中性化引起的腐蚀和Cl‐入侵引起的腐蚀;从腐蚀机理考虑,又可分为宏电池腐蚀、微电池腐蚀及两者的结合。
生锈钢筋的体积增大,使其周围的混凝土保护层因胀裂而产生裂缝,裂缝会沿着钢筋扩散,水、空气、CO2和SO2也由裂缝直接进入,更加速了混凝土碳化和钢筋锈蚀的速率。
3 ACCP法描述3.1 技术概述目前我国脱硫烟囱所采用的13种防腐方案中有10种方案由于防腐材料本身的质量、施工质量等原因造成烟囱防腐出现过不同程度的损坏现象。
国产泡沫玻璃砖、玻璃鳞片、OM 涂料及耐酸胶泥砌筑耐砖内筒等出现开裂、冲刷或脱落、酸液渗漏等问题较严重,占烟囱总数的20%及以上。
选用镍基合金或钛合金作为钢内筒虽然防腐效果优异,但造价十分昂贵,不适合大规模推广[3]。
综合来看,国内现有防腐方案无一做到了普适性、耐久性和经济性的良好统一,仍需优化改进。
耐酸胶泥(浇注料)作为防酸腐蚀内衬最常用的方法,具有耐酸性能优异,使用寿命长,不易老化,耐火,价格低廉等优点。
但是,传统的耐酸胶泥(浇注料)抗温度冲击效果差,容易产生裂缝,不够致密,抗渗性能不良,导致冷凝酸液渗透,腐蚀烟囱基材。
施加阴极保护后,对内筒的钢筋或钢筒保护不再依赖隔绝,而依靠阴极保护作用,且阴极保护效果可以实时监测。
其次,由于胶泥(浇注料)比重较大,为了达到密实效果,大量的使用胶泥(浇注料),存在高载荷风险,但施加了阴极保护,可以减小胶泥厚度,由原来的8~10 cm缩减为2 cm左右,载荷变为原来的三分之一。
再者,阴极保护的阳极埋设在胶泥(浇注料)中,硫酸根离子吸附在阳极附近,减弱了硫铝酸钙的形成,从而降低了膨胀腐蚀。
同时阴极保护能改善耐酸胶泥的pH值,抑制了分解性腐蚀。
另外,阴极保护系统配有参比电极,可实时监测烟囱钢基材的电位,定量评估保护效果,使烟囱的防腐不再盲人摸象。
两种防腐措施相互补充,使耐酸胶泥(浇注料)阴极保护联合保护法成为防腐效果和经济成本综合最优的湿法脱硫烟囱腐蚀防护技术。
ACCP法适用于使用湿法脱硫法作为脱硫设施的,存在严重腐蚀问题的火电厂或其他工业排烟烟囱。
烟囱结构应为单筒式钢筋混凝土或钢烟囱、套筒式或多筒式且内筒采用钢内筒或钢筋混凝土筒。
内筒为砖内筒的结构不适宜本技术,但可对承重外钢筋混凝土筒或关键部位使用本技术。
该技术既可用于旧烟囱防腐改造,也可用于新建烟囱的整体防腐方案。
3.2 应用说明耐酸胶泥(浇注料)的施工参照相关施工或工艺标准。
施工现场的温度应介于15℃~35℃,环境空气湿度应低于80%方可施工,如果大于80%,应加排风除湿设施。
钢内筒施工前表面应喷砂除锈,混凝土内筒壁则将表面灰尘清扫干净和修整不平部位。
在预处理后24 h 内应进行胶泥施工,胶泥可采用砌筑或浇注两种形式。
胶泥现场配置,配置完后应在30 min 内用完。
胶泥在施工过程中严禁补加粉料和硅酸钾,如发现胶泥硬化则应弃去不用。
采用砌筑时,涂抹胶泥应当饱满,并用板压实,第一道胶泥厚度在10~15 mm。
第一道胶泥砌筑好12 h后,可进行阴极保护网状阳极敷设。
阳极的敷设形式根据相关设计文件确定。
阳极受材料规格限制,敷设时采用多块拼接形式,阳极与阳极之间采用钛导电条现场氩弧焊接。
阳极网通过塑料钉固定在第一道胶泥面上。
采用整体浇注时应将阳极网先敷设好。
阳极敷设形式与连接方式参照上述。
阳极应通过绝缘胶钉或其他绝缘骨架支撑在烟囱基材表面,与烟囱基材表面距离不小于10 mm,为防止阳极网浇注或振捣时变形造成与烟囱钢内壁或钢筋短路,应布置一定数量的绝缘支撑件,具体数量按设计文件规定操作。
整个浇筑层厚度应不小于20 mm。
砌筑或浇注时应预留电气安装接口,并埋设好参比电极。
阳极的接入点可选在烟囱上端出口处,阳极用钛导电片焊接出保护层并通过电缆引出,接头部分应做耐蚀耐热加强处理,电缆采用耐酸耐高温电缆。
每个烟囱应至少选择4个阳极接出点增加电气连接的可靠性。
参比电极应注意埋设在阳极靠钢内筒基材近的一侧,并通过电缆引出,参比电极尾线电缆亦应采用耐酸耐高温电缆。
阳极和参比电极电缆由烟囱上出口引出,通过接线箱在烟囱外汇接,并最终引致直流电源处。
阴极和测量接地点通过不锈钢导电片焊接在钢内筒的外壁上,混凝土筒外侧的钢筋上。
烟囱的阴极和测量接地根据烟囱的高度不同选在3~4个点为宜,为保证电气连接性良好,混凝土筒应适当增加阴极点的个数。
阴极和测量接地通过电缆直接引致直流电源。
直流电源采用恒电流设计,并可采集参比电极电位的大小。
砌筑或浇注完工后应对耐酸胶泥(浇注料)进行干燥养护,严防水分进入。
若自然固化,室温在10~20℃,需两周左右,室温在20~30℃,需7d左右,若低于10℃,应加热养护。
注意耐酸胶泥养护结束后还应用40%~50%的硫酸或专用处理液进行处理,每隔4 h处理一次,处理4次即可。
施工完成后,将阴极保护系统投入运行,为防止电流过大出现析氢[4],应严格控制电流大小,一般满足断电长时间后(24 h或更长)的参比电位衰减至少为100 mV即可。
3.3 技术对比与经济性分析结合阴极保护技术后,不但能有效克服耐酸胶泥产品的弱点,在经济性上也有较大优势,其技术优势见表1。
其经济性优势见表2。
表1 ACCP法与传统耐酸胶泥防腐法相比的技术优势传统耐酸胶泥存在的问题 联合保护法的改良温度冲击产生裂缝 对钢筋或钢内筒的保护不再依赖胶泥的隔绝作用,而主要依靠阴极保护实现。
胶泥不致密,抗渗性不好 同上,阴极保护作为主要保护手段,且采用改良的耐酸层,抗渗性能优异。
高载荷风险 施加了阴极保护,可以减小胶泥厚度,由原来的80~100mm 缩减为20mm左右,载荷变为原来的1/3。
耐腐性及毒性 改良的耐酸材料,耐蚀性优异,且无毒,对施工人员安全。
其他 阴极保护的阳极埋设在胶泥中,硫酸根离子吸附在阳极附近,减少了混凝土基础中硫铝酸钙的形成,从而减弱了膨胀腐蚀。
同时阴极保护能改善混凝土基础的pH值,抑制了分解性腐蚀。
不可监测借助阴极保护系统的参比电极及多功能探头,可实时监测烟囱混凝土的pH值,离子浓度,碳化深度和钢筋的保护电位,定量判断烟囱目前的腐蚀状态,避免了烟囱的被动修复和因监测不及时导致结构损坏风险。
表2 ACCP法与其他烟囱防腐法的技术经济性比较[5]防腐方案 内筒类 涂料涂层类 贴衬砖类 耐酸层类 ACCP法主要类型 钛、钛复合钢、哈氏合金钢、FRP玻璃钢OM涂料、聚脲涂料、VP无机喷涂材料、VEGF鳞片胶泥、RHF特种材料等泡沫玻璃砖、泡沫玻化陶瓷砖(进口与国产)水玻璃类耐酸胶泥、轻质耐酸浇注料耐酸层与阴极保护维修周期 20a以上 2~5a 5~10a 2~5a 10a以上 施工难度 容易 一般 难 难 难施工总量 小 中 极大 中 大材料费 极高 进口很高国产较低进口很高国产较低极低 低施工费用 一般 一般 高 一般 较高总费用 3500万 进口2000万国产1200万进口3000万国产2000万1000万 1500万运行维护费用无 高 较低 一般 一般性价比 低进口低国产一般进口低国产一般一般 高4.实验验证4.1 实验方法试样为∮400mm×450mm的Q235钢筒(2只,对照组)、KPI钾水胶泥、15%硫酸、MMO网状辅助阳极、直流电源,饱和甘汞参比电极。
在室温条件、湿度60%左右。
钢筒的胶泥和阴极保护施工见3.2节应用说明,胶泥层厚度20mm。
为了加速试验,在钢筒内壁钻直径3 mm、深度15 mm的小孔,钢筒内装液高200 mm的15%硫酸。