煙囪刷色環(huán),甘肅蘭州樓東電廠煙囪防腐的方案
日期:2021-11-25 16:55:41 瀏覽:1 欄目:技術(shù)知識
1、脫硫工藝對煙囪的影響
1.1.1 脫硫工藝簡況
我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家,大氣污染屬煤煙型污染,粉塵、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)是電廠對大氣的主要污染物,其中二氧化硫造成了酸雨等污染情況。因此,對二氧化硫的防治是勢在必行。目前,國內(nèi)外燃煤火電廠中煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD”),是控制二氧化硫排放的主要措施。其中濕法石灰石洗滌法是當今世界各國應(yīng)用最多和最成熟的工藝,國家電力公司已將濕法石灰石脫硫工藝確定為火電廠脫硫的主導(dǎo)工藝。
濕法脫硫工藝主要流程是,鍋爐的煙氣從引風機出口側(cè)的煙道接口進入煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)。在煙氣進入脫硫吸收塔之前經(jīng)增壓風機升壓,然后通過煙氣—煙氣加熱器(GGH),將煙氣的熱量傳輸給吸收塔出口的煙氣,使吸收塔入口煙氣溫度降低,有利于吸收塔安全運行,同時吸收塔出口的清潔煙氣則由GGH加熱升溫,煙氣溫度升高,有利于煙氣擴散排放。經(jīng)過GGH加熱器加熱后煙氣溫度一般在80℃左右,可使煙囪出口處達到更好的擴散條件和避免煙氣形成白霧。GGH之前設(shè)的增壓風機,用以克服脫硫系統(tǒng)的阻力,加熱后的清潔煙氣靠增壓風機的壓送排入煙囪。
在鍋爐啟動過程或脫硫裝置因故障而解列時,煙氣可不進入脫硫裝置,而通過旁路煙道進入煙囪排向大氣。
1.1.2脫硫?qū)焽璧挠绊?BR>煙氣經(jīng)過脫硫后,雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少,但是,洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好。由于經(jīng)濕法脫硫,煙氣濕度增加、溫度降低,煙氣極易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)露,煙氣中殘余的三氧化硫溶解后,形成腐蝕性很強的稀硫酸液。調(diào)查實際的煙囪發(fā)現(xiàn),脫硫煙囪內(nèi)的煙氣有以下特點:
1) 煙氣中水份含量高,煙氣濕度很大;
2) 煙氣溫度低,脫硫后的煙氣溫度一般在40~50℃之間,經(jīng)GGH加溫器升溫后一般在80℃左右;
3) 煙氣中含有酸性氧化物,使煙氣的酸露點溫度降低;
4) 煙氣中的酸液的濃度低,滲透性較強,對煙囪結(jié)構(gòu)有很強的腐蝕性。
由于脫硫煙囪內(nèi)煙氣的上述特點,對煙囪設(shè)計有如下影響:
1)煙氣濕度大,含有的腐蝕性介質(zhì)在煙氣壓力和濕度的雙重作用下,煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)致密度差的材料內(nèi)部很易遭到腐蝕,影響結(jié)構(gòu)耐久性。
2)低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
3)酸液的溫度在40-80℃時,對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例,40-80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3-8倍。
由此可知,排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設(shè)計要求要高得多,這也許與我們的傳統(tǒng)觀念有所不同。故在設(shè)計脫硫煙囪時,煙囪內(nèi)壁的防腐蝕措施應(yīng)進一步加強。
此外,由于在煙囪運行時,煙氣有可能不進入脫硫裝置,而通過旁路煙道進入煙囪。此時,煙氣溫度較高,一般在130℃左右,故設(shè)計煙囪時,還必須考慮在此溫度工況下運行對煙囪的影響。
1.1.3電廠煙囪運行工況
目前,電廠煙囪主要在以下三種工況下運行:
1)排放未經(jīng)脫硫的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在1300C左右。在此條件下,煙囪內(nèi)壁處于干燥狀態(tài),煙氣對煙囪內(nèi)壁材料不直接產(chǎn)生腐蝕。
2)排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣,并且煙氣經(jīng)GGH系統(tǒng)加熱,進入煙囪的煙氣溫度在800C左右,煙囪內(nèi)壁有輕微結(jié)露,導(dǎo)致排煙內(nèi)筒內(nèi)側(cè)積灰。根據(jù)排放煙氣成分等條件的不同,結(jié)露狀況將有所變化。
此外,煙囪設(shè)計時還應(yīng)考慮在鍋爐事故狀態(tài)排放煙氣的溫度,一般該溫度在1800C左右。
電廠煙囪安全運行的必要條件是承重的鋼筋混凝土外筒不被煙氣腐蝕,排煙內(nèi)筒在電廠運行期間盡可能的抵抗煙氣腐蝕。
脫硫后煙囪運行條件如下表:
脫硫有GGH工況脫硫無GGH工況
煙囪內(nèi)煙氣溫度℃74~8041~45
煙囪入口煙氣酸露點溫度℃81~8688~94
煙囪入口煙氣壓力Kpa(a)101101
由此表可知,在有無GGH系統(tǒng)的情況下,煙囪內(nèi)壁均存在酸結(jié)露狀況。
2、脫硫后煙囪鋼內(nèi)筒防腐設(shè)計
2.1 脫硫后煙囪鋼內(nèi)筒內(nèi)襯概況
煙囪內(nèi)化學(xué)環(huán)境復(fù)雜,煙氣含酸量很高,在內(nèi)襯表面形成的凝結(jié)物,對于大多數(shù)的建筑材料都具有很強的侵蝕性,所以對內(nèi)襯材料要求具有抗強酸腐蝕能力;煙氣溫差變化大,濕法脫硫后的煙氣溫度在40℃~80℃之間,在脫硫系統(tǒng)檢修或不運行而機組運行工況下,煙囪內(nèi)煙氣溫度在130℃~150℃之間,那么要求內(nèi)襯具有抗溫差變化能力,在溫度變化頻繁的環(huán)境中不開裂并且耐久,滿足兩方面性能對內(nèi)襯材料至關(guān)重要。
煙囪鋼內(nèi)筒選擇一個合適的內(nèi)襯,必須考慮以下幾方面的因素,一、技術(shù)可行性,滿足復(fù)雜化學(xué)環(huán)境下的防腐要求;二、經(jīng)濟合理,較低的建筑成本,一次性投資費用要低;三、施工容易進行速度快,周期短;四、運行維護費用低,并且方便檢修。需注意的是,用材的選擇不僅應(yīng)考慮初期成本,還應(yīng)考慮裝置的可靠運行周期(即大修周期)和總使用壽命等相關(guān)問題,以便作出經(jīng)濟上的合理決定。
歐美等發(fā)達國家電廠煙氣脫硫開始的時間比較早,根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗,目前濕法脫硫后的煙囪鋼內(nèi)筒內(nèi)襯防腐主要有三類形式,第一類采用耐腐蝕的輕質(zhì)隔熱的制品粘貼,隔絕煙氣和鋼內(nèi)筒接觸,如發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯;第二類貼襯薄板,采用耐酸腐蝕的金屬合金薄板材作內(nèi)襯,內(nèi)襯材料包括鈦板(TiCr2)、鎳基合金板(C-276、C22)或鐵-鎳基耐蝕合金板(AL-6XN);第三類采用耐酸耐熱混凝土和玻璃鱗片涂層等防酸腐蝕涂料。
電廠煙氣脫硫是近些年的事,由于我國這方面起步比較晚,缺乏工程實際經(jīng)驗。對濕法脫硫后的煙氣情況有待進一步的認識??晒┟摿蚝鬅焽桎搩?nèi)筒內(nèi)襯選擇的方案有鎳基耐蝕合金C-276襯板、C22襯板、TiCr2鈦襯板、鐵-鎳基耐蝕合金AL-6XN襯板、耐蝕鱗片膠泥內(nèi)襯、鉀水玻璃耐酸砂漿層內(nèi)襯、刷防腐涂料層+耐酸耐熱混凝土、耐硫酸露點鋼內(nèi)刷防腐涂料層、內(nèi)筒為耐硫酸露點鋼(鋼板厚考慮一定腐蝕余量)等。
脫硫后煙氣的特點
煙氣經(jīng)過脫硫后,雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少,但是,洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好。由于經(jīng)濕法脫硫,煙氣濕度增加,經(jīng)GGH加熱升溫,產(chǎn)生溫度達75~85℃的混合氣體,混合的結(jié)果,處理后的氣體中的大部份冷凝物質(zhì)蒸發(fā)了。然而小部分的侵蝕性冷凝物保留了下來,蒸發(fā)的結(jié)果,使這些冷凝物的硫酸含量非高,75~85℃的溫度和高硫酸含量相結(jié)合,對于大多數(shù)的建筑材料都具有很強的侵蝕性。根據(jù)上海龍凈環(huán)保公司提供的資料,經(jīng)過脫硫裝置的氣體中主要物質(zhì)SO3的露點溫度為150℃,這表明,煙氣在與煙囪的內(nèi)壁極易結(jié)露,從而形成酸液。
2.2.3 煙氣對煙囪的影響
從脫硫煙囪內(nèi)煙氣的上述特點,可以看出:
排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設(shè)計要求要高得多,這也許與我們的傳統(tǒng)觀念有所不同。故在設(shè)計脫硫煙囪時,煙囪內(nèi)壁的防腐蝕措施應(yīng)進一步加強。
新設(shè)計的煙囪內(nèi)襯,必須具備耐750-85℃以及高濃度硫酸的條件。這是脫硫后的煙囪內(nèi)襯設(shè)計所要解決的主要問題。
另外,由于在煙囪運行時,煙氣有可能不進入脫硫裝置,而通過旁路煙道進入煙囪。此時,煙氣溫度較高,故設(shè)計煙囪時,還必須考慮在130~150℃溫度工況下運行對煙囪的影響。
2.3 鋼內(nèi)筒各內(nèi)襯方案評述
2.3.1 鎳基耐蝕合金板(C-276、C22)內(nèi)襯
1)元素成份及機械物理性能
C-276的ISO材料牌號NiMo16Cr15Fe6W4; 美國材料試驗學(xué)會(ASTM)編制的聯(lián)合編號UNS N10276; 德國DIN材料牌號NiMo16Cr15W(W.Nr.2.4819)
表2.3.1.1 C-276 C22元素成份表
合金類別商品牌號元素成份wt%
CrMoNiWFeSiCSP
鎳基耐蝕合金C-276典型成份15.516.0余量3.56.00.030.0040.0020.005
C-22典型成份20.3913.79余量2.752.790.0570.0060.00020.008
表2.3.1.2 C-276元素成份機械物理性能表
C-276
導(dǎo)熱系數(shù)7.2W/M·C
密度8.89G/cm2
屈服強度≥283 MPa
抗拉強度≥690 MPa
彈性模量209~200KN/mm2 (0~200°C)
熱膨脹系數(shù)11.2*10-6/°C
延伸率%≥40
溶點1325-1370 ℃
2003年以來,國際國內(nèi)市場鎳價持續(xù)上漲,國際交易所鎳現(xiàn)貨價格由7500美元/噸升至14000~15000美元/噸,國內(nèi)鎳現(xiàn)貨價格也升至16萬元/噸,鎳價目前已處于1990年以來14 年的最高水平。日本JSW資料顯示C276軋制復(fù)合板價格近10萬元/噸。國際國內(nèi)市場鎳價上漲,使得C276合金材料初期成本較高這一因素更加制約了C-276耐腐合金在脫硫煙囪中的應(yīng)用。
2) C-276合金耐腐蝕性能
C-276合金是一種含鎢的鎳-鉻-鉬合金,其硅、碳的含量極低,在氧化和還原狀態(tài)下,對大多數(shù)腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性,出色的耐點腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕,鎢元素也進一步提高了其耐腐蝕性。
C-276合金在10%硫酸沸騰試驗溶液中的腐蝕速率為0.35mm/y,316L為16.15mm/y,317為7.85mm/y,鈦板在99℃的20%H2SO4試驗溶液中腐蝕速率>61.8 mm/y。
3) C-276耐腐內(nèi)襯構(gòu)造
鋼內(nèi)筒由10~16mm厚(支承式)或6~8mm厚(懸掛式)Q235加C-276耐腐內(nèi)襯。內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時,不必預(yù)留腐蝕富裕度,合金板內(nèi)側(cè)也不必采取防腐措施。內(nèi)筒鋼板與C-276內(nèi)襯合金板有工廠軋制復(fù)合、爆炸復(fù)合和現(xiàn)場掛貼式。據(jù)日本JSW資料,工廠軋制復(fù)合板的內(nèi)襯合金板最小厚度為1.5mm。
鋼內(nèi)筒簡圖如下:
4) C-276耐腐內(nèi)襯合金板工程應(yīng)用
美國近十年中,C276合金,C22合金廣泛應(yīng)用于可能形成原始酸冷凝液煙氣洗滌脫硫塔及煙囪中。
由于C276 C22合金材料初期成本較高等原因,國內(nèi)尚無應(yīng)用于煙囪鋼內(nèi)筒耐腐內(nèi)襯的工程實例。
2.3.2鈦板(TiCr2) 內(nèi)襯
1) 元素成份及機械物理性能
鈦位于元素周期表中ⅣB族,原子序數(shù)為22,高純度的鈦強度較低,它作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用意義不大,故在工程中很少應(yīng)用。工業(yè)純鈦按其雜質(zhì)含量的不同,分為TA1.TA2和TA3三個牌號。這三種工業(yè)純鈦的間隙雜質(zhì)元素逐漸增加的,其機械強度和硬度也隨之逐級增加,但塑性.韌性相應(yīng)下降。工業(yè)上常用的純鈦是TA2,因其耐蝕性能和綜合力學(xué)性能適中。對耐腐和強度要求較高時可采用TA3。對要求較好的成型性能時可采用TA1。
表2.3.2.1 鈦TA2機械物理性能表
密度4.51G/cm2
抗拉屈服強度140 MPa
抗拉強度220 MPa
彈性模量10.6*104MPA(116 GPa)
熱膨脹系數(shù)9.0*10-6/°C
溶點1668°C
延伸率%54 %
2) 鈦及其合金耐腐蝕性能
鈦是一種很耐腐蝕的材料,這是由于鈦的表面容易生成穩(wěn)定的鈍化膜,鈍化膜是由幾納米到幾十納米厚的極薄的氧化鈦構(gòu)成,在許多環(huán)境中是很穩(wěn)定的,并且一旦局部破壞還具有瞬間再修補的特性。因此,鈦在酸性、堿性、中性鹽水溶液中和氧化性介質(zhì)中具有很好的穩(wěn)定性,比現(xiàn)有的不銹鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性都好,甚至可與鉑比美。但也必須認識到這層氧化膜被破壞后,若不存在修復(fù)的環(huán)境介質(zhì),這時鈦的腐蝕速度比鐵還大。
鈦的耐蝕介質(zhì)是指那些能使鈦的鈍化膜處于穩(wěn)定狀態(tài)的介質(zhì),這些介質(zhì)屬于氧化性,中性,弱還原性。主要有海水,硝酸,鉻酸,醋酸,次氯酸,低于3%的鹽酸,低于4%的硫酸,乳酸,對苯二甲酸,濕氯氣,次氯酸鹽,含氯漂白劑,二氧化氯,食鹽,氯化鐵,氯化銅,尿素,多種有機物等。
鈦的不耐蝕介質(zhì)是指使其鈍化膜遭到破壞的介質(zhì),這些介質(zhì)是強還原劑和無水強氧化劑。主要有氫氟酸,氟硅酸,含氟化合物溶液,大于3%的鹽酸,大于5%的硫酸,草酸,磷酸,干氯氣,發(fā)煙硝酸等。由于這些溶液溶解鈦表面氧化膜,所以鈦被腐蝕。如果在這些溶液中加入氧化劑或某些金屬離子時,則鈦表面氧化膜便會受到保護,此時鈦的穩(wěn)定就會增加。
鈦在較高的溫度下,可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。各種元素,按其與鈦發(fā)生不同反應(yīng)可分為四類:
第一類:鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物;
第二類:過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體;
第三類:鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體;
第四類:惰性氣體、堿金屬、堿土金屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷等不與鈦發(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)。
鈦與<5%的稀硫酸反應(yīng)后在鈦表面上生成保護性氧化膜,可保護鈦不被稀酸繼續(xù)腐蝕。但>5% 的硫酸與鈦有明顯的反應(yīng),在常溫下,約40%的硫酸對鈦的腐蝕速度最快,當濃度大于40%,達到60%時腐蝕速度反而變慢,80%又達到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應(yīng)生成硫酸鈦,見式(1),(2),加熱的濃硫酸可被鈦還原,生成SO2,見式(3)。
Ti+H2SO4=TiSO4+H2 ……………(1)
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+H2 ……………(2)
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡 ……………(3)
HCl和氯化物
氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦,干燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應(yīng)生成TiCl4,見 式(5);濃度<5%的鹽酸 在室溫下不與鈦反應(yīng),20%的鹽酸在常溫下與鈦發(fā)生瓜在生成紫色的TiCl3,見式(6);當溫度長高時,即使稀鹽酸也會腐蝕鈦。各種無水的氯化物,如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4離子及其水溶液,都不與鈦發(fā)生反應(yīng),鈦在這些氯化物中具有很好的穩(wěn)定性。
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡 ……………(5)
2Ti+6HCl=TiCl3+3H2 ……………(6)
3) 鈦板耐腐內(nèi)襯構(gòu)造
鋼內(nèi)筒由10~16mm厚(支承式)或6~8mm厚(懸掛式)Q235加鈦板耐腐內(nèi)襯。內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時,不必預(yù)留腐蝕富裕度,合金板內(nèi)側(cè)也不必采取防腐措施。內(nèi)筒鋼板與鈦板內(nèi)襯有工廠軋制復(fù)合、爆炸復(fù)合和現(xiàn)場掛貼式。鈦板內(nèi)襯厚度一般為1.2~1.6mm。
鋼內(nèi)筒簡圖如下:
4) 鈦板內(nèi)襯合金板工程應(yīng)用
根據(jù)鈦板材料的耐腐特性,一般認為,鈦板合金內(nèi)襯是不帶再加熱裝置(GGH)海水脫硫系統(tǒng)最好的煙氣耐腐材料。對目前國內(nèi)工程應(yīng)用較多的帶再加熱裝置(GGH) 石灰-石膏法濕法脫硫系統(tǒng),相關(guān)資料顯示,硫酸在沸騰情況下,即使是濃度達0.5%的硫酸也對鈦板采用強烈的腐蝕,從濕度和硫酸這兩個參數(shù)來看,溫度對鈦板的腐蝕影響更為嚴重,從龍凈環(huán)保公司提供的資料來看,脫硫后的煙氣中還含有大量的氧化性介質(zhì),這對保護鈦板表面的氧化膜是有好處的,從另一方面又降低了硫酸的侵蝕。應(yīng)對應(yīng)用工程實際煙氣成份及結(jié)露情況進行分析應(yīng)用。
國內(nèi)臺塑集團福建省漳州后石電廠6臺600MW機組、在建的常熟電廠3臺600MW機組采用鈦復(fù)合鋼板,江蘇鎮(zhèn)江電廠也擬采用鈦復(fù)合鋼板,國外脫硫電廠應(yīng)用這一方案較多。
2.3.3鐵-鎳基耐蝕合金板(AL-6XN) 內(nèi)襯
1)元素成份及機械物理性能
可供選擇的鐵-鎳基耐蝕合金板有AL-6XN (UNS牌號N08367)、317LXN (UNS牌號S31726) 、316L (UNS牌號S31603) , UNS為美國材料試驗學(xué)會(ASTM)編制的聯(lián)合編號。
表2.3.3.1 鐵-鎳基耐蝕合金元素成份
合金類別合金牌號CrMoNiMnCuSiCSPN
鐵—鎳基耐蝕合金AL-6XL典型成份20.56.2424.00.40/0.370.020.0010.0220.22
317LXN317LMN17.0/20.04.0/5.013.5/17.5≤2.0/≤1.0≤0.03≤0.03≤0.040.10/0.20
316L16.0/18.02.0/3.010.0/14.0≤2.0/≤1.0≤0.03≤0.03≤0.40/
表2.3.3.2 國外煙氣脫硫裝置中常用耐蝕合金的物理性能及力學(xué)性能(ASTM標準數(shù)據(jù))
合金牌號密度g/cm3熱膨脹系數(shù)m/m/℃×10-6導(dǎo)熱率w/m℃抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HRB
AL-6XN8.0615.313.7≥690≥310≥30≤HB240
S317268.0216.114.0≥550≥240≥40≤97
S316037.9515.714.0≥485≥170≥40≤96
表2.3.3.3 各種耐蝕合金ASME標準許用設(shè)計應(yīng)力值(MPa)
UNS牌號商品牌號38℃93℃149℃204℃260℃316℃
N08367AL-6XN187.0180.8164.2151.5141.5133.9
S31726317LXN141.2130.4115.2107.6104.2/
S31603316L115.298.087.680.775.271.8
2) 鐵-鎳基合金耐腐蝕性能
Al-6XN耐蝕合金是20世紀70~80年代由美國Allegheny Ludlnm公司開發(fā)的一種超低碳的高鉬、含氮的高純度不銹鋼(德國Krupp VDM公司研制的同類鋼為926合金,我國現(xiàn)鋼號為00Cr20Ni25Mo6.5CuN)。
該合金中的Cr具有抗氧化性介質(zhì)腐蝕能力;Mo、N、Cu等提高在多種酸類和鹵素介質(zhì)中抗點蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕的能力;Ni、N又能使鋼中奧氏體穩(wěn)定。
它兼有高強度、高耐蝕性及高熱穩(wěn)定的性能。人們常將其視為316L和鎳基合金之間的耐蝕材料。國外已廣泛用于煉油工業(yè)的原油蒸餾裝置、熱電廠的脫硫系統(tǒng)、紙漿酸化及漂白設(shè)備、食品煉制容器、鹽生產(chǎn)用濃縮和結(jié)晶設(shè)備以及海洋平臺系統(tǒng)等的容器及管道。
我國這類合金的應(yīng)用不多。20世紀90年代后期開始,合肥通用機械研究所將Al-6XN用于化工和冶金設(shè)備,并為此做了大量的腐蝕和焊接試驗,合肥所采用Al-6XN、哈氏合金G-3以及316L的焊接接試樣進行晶間腐蝕、點腐蝕試驗以及相應(yīng)工業(yè)介質(zhì)條件下的模擬試驗。試驗結(jié)果表明:Al-6XN與G-3均未產(chǎn)生晶間腐蝕,其年腐蝕率也相當(Al-6XN為0.37~0.39mm /y ;G-3為0.32~0.34mm / y),而316L既有晶間腐蝕,年腐蝕率高達7.10~7.30mm。Al-6XN無點蝕痕跡,年腐蝕率0.05~0.06mm / y,而316L既有嚴重的點蝕,且年腐蝕率為39~43mm / y。工業(yè)介質(zhì)下模擬試驗三個月的Al-6XN和G-3的試樣均未發(fā)現(xiàn)點蝕,晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕,而316L試驗40天就有點蝕。某化工廠的氯化反應(yīng)釜,設(shè)計壓力<0.1MPa;設(shè)計130℃;介質(zhì)酸性氯化物;由于130℃的酸性氯化物溶液具有很強的腐蝕性,316L和鈦合金均不適用。長期以來采用搪瓷或搪鉛,搪瓷易爆瓷;搪鉛太軟,不耐磨損,而且鉛污染物料和環(huán)境;設(shè)備使用壽命僅2~3年。因此,該設(shè)備選用Al-6XN,在整個制造過程中進行跟蹤并監(jiān)造。設(shè)備運行后耐腐無污染,效益顯著。
表2.3.3.4 鐵-鎳基耐蝕合金點腐蝕,縫隙腐蝕臨界溫度
合金牌號合金元素含量(wt%)PRE 1N(30)CCCT 2(℃)CPT 3(℃)CPT 4(℃)
CrMoN
316L16.52.10.0523.3<2.515/
317LXN184.50.1538.220//
904L20.54.50.0536.9244045
254SMO206.10.246///
926206.50.2484070/
AL-6XN20.56.20.2247.6438078
1、PREN=Cr+3.3Mo+30N
2、按照ASTM G-48B方法進行試驗
3、按照ASTM G-48A方法進行試驗
4、按照ASTM G-150方法進行試驗
317LXN、316L的耐腐性能不足于滿足濕法脫硫系統(tǒng)煙氣腐蝕要求,Al-6XN作為316L和鎳基合金之間的耐蝕材料,可考慮應(yīng)用于不帶再加熱裝置(GGH) 石灰-石膏法濕法脫硫系統(tǒng)。
3) Al-6XN耐腐內(nèi)襯構(gòu)造
鋼內(nèi)筒由10~16mm厚(支承式)或6~8mm厚(懸掛式)Q235加Al-6XN耐腐內(nèi)襯。內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時,不必預(yù)留腐蝕富裕度,合金板內(nèi)側(cè)也不必采取防腐措施。內(nèi)筒鋼板與Al-6XN內(nèi)襯合金板有工廠軋制復(fù)合、爆炸復(fù)合和現(xiàn)場掛貼式。
鋼內(nèi)筒簡圖如下:
4) Al-6XN耐腐內(nèi)襯合金板工程應(yīng)用
國內(nèi)外Al-6XN耐腐合金Al-6XN耐腐內(nèi)襯合金應(yīng)用于HGD的工程應(yīng)用。國內(nèi)尚無應(yīng)用于煙囪鋼內(nèi)筒耐腐內(nèi)襯的工程實例。
2.3.4發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯
1) 發(fā)泡耐酸玻璃磚和專用粘合材料的元素成份及機械物理性能
發(fā)泡耐酸玻璃磚由美國Henkel公司開發(fā),玻璃磚和專用粘合材料的基本性能見下表
表2.3.4.1 Henkel#55玻璃磚的成份硅酸硼玻璃,無機,無粘合劑
Henkel#55玻璃磚成份硅酸硼玻璃,無機,無粘合劑
導(dǎo)熱系數(shù)(38°C/93°C/149°C)0.087/0.098/0.110 W/M·K
密度0.19G/cm2
抗壓強度827KPA
彈性模量12600KG/CM2
線漲系數(shù)5.5*10-6/°C
吸濕率0.2%(僅表面潮濕)
表2.3.4.2 玻璃磚專用粘合材料(兩組份尿腕瀝)
導(dǎo)熱系數(shù)(38°C/93°C/149°C)0.087/0.098/0.110 W/M·K
密度0.19G/cm2
抗壓強度827KPA
彈性模量12600KG/CM2
線漲系數(shù)5.5*10-6/°C
吸濕率0.2%(僅表面潮濕)
2) 發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯耐腐性能
美國Henkel公司開發(fā)采用發(fā)泡耐酸玻璃磚作為煙囪的材料用于脫硫電廠煙囪,發(fā)泡耐酸玻璃磚具有耐腐蝕和保溫的雙重性能,使原來的煙囪內(nèi)襯和保溫層結(jié)構(gòu)合二為一。發(fā)泡耐酸玻璃磚由專用的粘合材料直接粘貼于鋼排煙內(nèi)筒內(nèi)側(cè)內(nèi)表面,并且由粘合材料對玻璃磚間的縫隙勾縫。阻斷了煙氣對煙囪內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的腐蝕。
發(fā)泡耐酸玻璃磚是以優(yōu)質(zhì)的泡沫硼硅玻璃結(jié)合人造橡膠技術(shù)形成的防腐襯里,在化學(xué)環(huán)境與溫度大幅度變化的情況下,都具有防腐能力。
發(fā)泡耐酸玻璃磚的特性及優(yōu)點:
耐酸腐蝕,耐各種濃縮酸(除氫氟酸)和包括氯化物在內(nèi)的廢氣冷凝液。發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯是以硼酸玻璃為基礎(chǔ)制成的,它對于高濃度硫酸有無限的抵抗力,在高溫下也不例外。
高絕熱性,導(dǎo)熱性極低,可以省去鋼排煙內(nèi)筒外絕熱保溫層,作為粘結(jié)劑,發(fā)泡耐酸玻璃磚粘膜有很好的柔性。
耐高溫,可以持續(xù)承受204℃以下溫度,也可以短時承受371℃高溫。
低熱膨脹系數(shù),當煙氣被旁路隔過脫硫塔,在劇烈的再加熱過程中,以及由于空氣預(yù)熱器失靈等造成的溫度突變時,都不會受到損傷。
安裝簡便,發(fā)泡耐酸玻璃磚襯里安裝不需要很強的專業(yè)性,當?shù)厝藛T在質(zhì)量檢驗員的監(jiān)督下即可完成,不需要專門培訓(xùn)。
玻璃磚內(nèi)襯系統(tǒng)是由基層、玻璃磚、粘結(jié)料三部分構(gòu)成,形成了一個完整的隔熱、防腐體系,缺一不可,除了玻璃磚本身的防腐、隔熱、低膨脹率等優(yōu)點外,粘結(jié)料的防腐,耐久性是最為重要的,粘結(jié)料是連接基層及磚與磚之間的關(guān)鍵材料,它的老化,開裂,都將直接影響到整體內(nèi)襯系統(tǒng)的防腐性能,但從廠方的產(chǎn)品介紹來看,關(guān)鍵的粘結(jié)料的性能和使用壽命,仍然是個謎,而且其報出的價格也不低,將近2000元/m2,這在非金屬內(nèi)襯中,這已經(jīng)算是相當高了。由于發(fā)泡耐酸玻璃專用粘合材料是有機材料,其壽命保證期為~20年。
2)發(fā)泡耐酸玻璃內(nèi)襯構(gòu)造
鋼內(nèi)筒由厚度為10~18mm的鋼板卷成弧形后焊接而成。鋼內(nèi)筒采用耐硫酸露點腐蝕鋼板,在鋼內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時,預(yù)留了2mm厚度的腐蝕富裕度。鋼內(nèi)筒內(nèi)表面襯貼防腐發(fā)泡隔熱玻璃磚,該磚具有耐腐蝕和保溫的雙重性能,使原來的煙囪內(nèi)襯和保溫層結(jié)構(gòu)合二為一。鋼內(nèi)筒簡圖如下。
4) 發(fā)泡耐酸玻璃工程應(yīng)用
根據(jù)資料介紹,從1979年開始,發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯在國外已經(jīng)應(yīng)用于煙囪中。世界各地采用Henkel發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯的工程亞太地區(qū)有8項,包括韓國、菲律賓、越南、中國臺灣,目前國內(nèi)沒有業(yè)績;北美地區(qū)有45項,主要位于美國本土和加拿大;歐洲有21項,位于荷蘭、捷克、法國、德國、西班牙、英國等國家。國內(nèi)除臺灣地區(qū)已有應(yīng)用;西北電力設(shè)計院設(shè)計的在建的霍州電廠采用此方案;東北電力設(shè)計院設(shè)計的在建的利港電廠采用此方案。
2.3.5耐蝕鱗片膠泥內(nèi)襯
1) 鱗片膠泥成份及機械物理性能
根據(jù)樹脂基體基材的不同,有二種鱗片膠泥:一種是環(huán)氧樹脂鱗片膠泥,國內(nèi)有蘭州化機設(shè)計院提供;另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥(vinyl ester glass flake mortar),簡稱為VEGF鱗片膠泥,如上海富晨化工有限公司研發(fā)的VEGF高度耐蝕鱗片膠泥。相對而言,后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者,目前在日本、美國等國家均采用后者。
表2.3.5.1膠泥性能表
項 目指 標項 目指標
未硬化膠泥的外觀各色糊狀物延伸率 %0.7
拉伸強度Mpa30耐磨耗mg*(CS-17W-500g,1000轉(zhuǎn))120
彎曲強度 Mpa55線膨脹系 / ℃1.2×10-5
粘接強度Mpa2.0(與鋼板)2.5(與混凝土)水蒸氣擴散速率g/hr cm21.5×10-6
* 該數(shù)據(jù)是VEGF-1-M的測試結(jié)果。
2)VEGF鱗片膠泥的耐蝕機理
VEGF鱗片膠泥具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,這主要是與膠泥的組成有關(guān)。一般情況下,防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到腐蝕,基體樹脂首先產(chǎn)生失重、變色等情況,之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況,最后導(dǎo)致防腐蝕層失效,尤其后者,由于滲透等因素,加速了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲入到防護層的內(nèi)部。因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時,應(yīng)采取有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的滲透作用。而VEGF鱗片膠泥比基體樹脂能夠提供更為有效的耐腐蝕性能,這主要是因為VEGF玻璃鱗片能夠有效的防止腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的物理滲透。VEGF鱗片膠泥具有較強的抗?jié)B透性是與其的物料組成有關(guān),一般情況下,VEGF鱗片膠泥含有10%-40%片徑不等的玻璃鱗片,膠泥在施工完畢后,扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列,從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。如下圖所示,腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑,因此在一定厚度的耐腐蝕層中,腐蝕滲透的距離大大的延長,客觀上相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。同時,在無玻璃鱗片增強情況下,樹脂基體連續(xù)相中會存在大量的所謂的“缺陷”,如微孔、氣泡及其它微縫等,這些缺陷的存在會加速或加快腐蝕介質(zhì)的滲透過程,因為一旦介質(zhì)滲透到這些缺陷中,滲透的速度在得到提高的同時,接觸具有腐蝕性的介質(zhì)的基體連續(xù)相的面積也隨之會加大,從而更加速了物理滲透和化學(xué)腐蝕過程,而在VEGF玻璃鱗片膠泥中,由于平行排列的玻璃鱗片能夠有效的分割基體樹脂連續(xù)相中的這些“缺陷”,從而能夠有效的抑制腐蝕介質(zhì)的滲透速度。
圖3.5.1 鱗片膠泥示意圖
另外,除了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲透之外,還存在著水蒸汽的滲透。通常情況下,高聚物材料的分子間距為10?,而對于水蒸汽來說,只要高聚物材料的分子間距達到3 ? ,水蒸汽就能容易地透過高聚物的單分子層。若基礎(chǔ)材料是碳鋼時,水蒸汽由于滲透而達到碳鋼表面后,并在氧氣存在情況下,會由于電化學(xué)反應(yīng)而生銹。VEGF鱗片膠泥在固化后,由于乙烯基酯樹脂的高交聯(lián)密度可以有效的減弱水蒸汽和腐蝕性化學(xué)介質(zhì)的滲透,并且如同上文中所述,VEGF的獨特結(jié)構(gòu)更能達到防滲透或減滲的效果,經(jīng)測定VEGF鱗片膠泥的水蒸汽擴散速率為本工程為:甘肅蘭州樓東電廠煙囪防腐的方案
,煙囪加固; 該電廠煙囪防腐方案的實施有一定的難度,因為該電廠的煙囪十分老舊,并且年久失修,我公司憑借多年煙囪防腐施工上的經(jīng)驗,成功完成了該煙囪防腐的施工工程,下面把施工中碰到的一些問題和情況做一下介紹。
對于舊煙囪防腐歷來就非常不容易。該廠是老火電廠,所有機組都是2臺以上同時共用一座煙囪,如果要在煙囪內(nèi)壁實施脫硫防腐施工的話,那么所有共用該煙囪的機組必須停運,這樣會給電廠帶來非常巨大的的經(jīng)濟損失。二是防腐方案根據(jù)實際情況不太容易確定,要在耐火磚或者紅磚的表面進行防腐,是非常不容易的一件事,同時效果也有待驗證。
電廠舊煙囪防腐方案大致有以下幾種:
(1)拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝FRP玻璃鋼。現(xiàn)場制作FRP煙筒,單段筒長一般為6~9m,將FRP管段在煙囪內(nèi)用倒裝法分別就位后涂刷專用粘結(jié)劑,對接并安裝支撐件,全高程管段四周與混凝土煙囪以懸掛牛腿固定。
(2)拆除原有的保溫層和內(nèi)襯,增設(shè)鋼煙囪加鈦板防腐。采用普通Q235B鋼板與1.2mm厚鈦板軋制復(fù)合板卷成弧形后焊接而成,在檢修平臺和吊裝平臺標高處設(shè)鋼內(nèi)筒穩(wěn)定裝置,以保證鋼內(nèi)筒的橫向整體穩(wěn)定。
(3)拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝鋼排煙筒,砌筑賓高德玻璃防腐磚。
(4)拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝鋼排煙筒,鋼筒內(nèi)用聚脲彈性體防腐。采用氣頂升倒裝法施工工藝,聚脲厚度1mm。
(5)不拆除原混凝土煙囪的保溫層和內(nèi)襯,在清掃后的磚表面砌筑賓高德玻璃磚。
(6)在現(xiàn)有煙囪的耐酸磚層上噴涂新型高分子聚合物。
以上方案是我們在平時工作中積累出來的一些經(jīng)驗,在這做一下分享,希望大家能夠在以后的工作中總結(jié)更好的方法,對針于老煙囪防腐這一難題,提出更好的解決辦法.
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