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烟道烟气高效防腐综合分析

作者:南京宗奥保洁公司    时间:2017-03-18 09:11:42    信息来源:本站原创     点击:

    烟囱的主要作用是拔火拔烟,排走烟气,改善燃烧条件,烟气中含有SO2、CO、CO2、碳氢化合物以及氮氧化合物等,烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等,这些产物都都属于腐蚀性介质,烟囱烟道腐蚀一直是个难题。

    烟囱烟道大部分是保温砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、浇注料烟囱和金属钢烟囱四类。在烟囱效应的作用下,燃烧室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现。根据腐蚀特性不同,可划分为5个主要的腐蚀区,即原烟气腐蚀区、温烟气腐蚀区、入口烟道干湿界面腐蚀区、吸收塔内腐蚀区和净烟气腐蚀区。

    锅炉排放的烟气一般温度在180℃左右,相对湿度为3%,含有灰分及各种腐蚀性成分,如SO2、HCl、NO2及盐雾等。在脱硫过程中,又具有酸碱价质交替的特性,因此设备腐蚀严重,防腐条件要求比较苛刻。近年来,研发生产出的烟气防腐涂料涂层的研发成功应用,惊人的抗烟囱烟道冷凝水腐蚀效果,让人类对未来的烟囱烟道冷凝水防腐技术有了更美好的憧憬。

    烟气从水平烟道进入烟囱后,角度和速度变化较大,发生湍流现象。气流和含尘酸滴会对烟囱内衬强烈冲刷磨蚀。烟气从水平烟道进入垂直钢内筒后,一般烟气流速从15m/s急剧升高到30m/s,形成湍流,此处大量酸性烟气冷凝水积聚并呈雨水状冲刷烟囱壁面。烟囱内壁凝酸的pH值一般在1.7—2.5之间,最低可达到1.34。

    高温烟气中的二氧化硫、三氧化硫、氟化氢、氯化氢等酸性腐蚀性气体基本不会凝结成酸液对烟囱进行腐蚀,烟囱实际寿命远大于三十年。但是低温烟气,排烟温度下降到酸露点以下,一般在180℃以下时,水平烟道和烟囱随时有凝酸生成,其内衬防腐的金属材料和耐酸砖等内衬会不断受到腐蚀。大量凝液形成混合稀酸液,对内衬腐蚀更加明显。烟气凝酸量约2—4吨/小时,烟气凝结酸液主要分布在水平烟道、烟囱积灰平台和烟囱内衬区域。烟囱本体的腐蚀主要烟囱防腐内衬损坏酸液渗透到烟囱本体或者是通过牛腿渗透到烟囱本体。水平烟道和积灰平台如没有良好的防腐和疏水装置,对水平烟道及烟囱积灰平台会造成很大的腐蚀。

    烟道、烟囱、脱硫、除尘防腐是防腐中的难点,要求防腐材料同时要达到耐高温,耐酸耐碱,防腐蚀性好,防水防潮,耐磨抗冲击,表面光滑,不容易长生裂纹,膨胀系数好,不容易脱落等以上要求,这就选防腐材料时全面考核,严格审查,确保烟道、烟囱、脱硫、除尘防腐万无一失,长时间使用。

    根据多年的现场观察研究,上万次的实验研发,大量科技技术的应用,北京志盛威华化工有限公司,依靠自身技术力量,结合多年与国内大型电厂、钢厂、水泥厂的合作实践经验,成功研发出防烟囱烟道冷凝水腐蚀的ZS-1041烟气防腐涂料。

    这种防腐涂料与传统的聚脲、泡沫玻璃砖、玻璃鳞片、OM涂料或胶泥传统防腐材料不同,它耐温幅度高,涂层轻盈,同时耐酸碱,热胀冷缩性能好,附着力强,使用寿命长,耐久性好,损坏的涂层可以方便地进行修补。并且在制备、涂装和形成涂层过程中对环境无污染。其防腐特性如下:①、志盛烟气防腐涂料涂层有优良的耐化学腐蚀特别是冷凝硫酸腐蚀的能力;②、志盛烟气防腐涂料涂层有非常高的抗水蒸汽渗透性能;③、烟气防腐涂料涂层有优异的耐高温和耐温度急变的性能,可满足长期工作温度在400℃、500℃、600℃之间波动,短期运行温度800℃,保护动作温度850℃;④、烟气防腐涂料涂层还有较高的抗挠曲性及热膨胀抗变性,能抵抗钢烟囱虽经加固但仍不可避免的运行中振动;⑤、烟气防腐涂料与钢基体有非常好的粘结力。

    防腐涂料现场研发工程师根据多年的工程经验,对烟道、烟囱抗腐蚀论述如下:

    烟囱烟道产生烟气冷水产生现象是:1)烟气湿度大,处于饱和状况的湿烟气含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的作用下,烟囱内侧构造致密度差的材料外部很容易受到腐蚀,影响结构持久性。2)低浓度稠硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。3)酸液的温度在40℃-80℃时,对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例,40℃-80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。4)烟道与烟囱接口处防腐材料质量较差,耐腐蚀性能不能满足长期运行,且不能耐低温强酸的烟气脱硫残酷的腐蚀环境。5)烟囱内壁存在酸结露状态,内壁的酸液因此不可防止的沿其缝隙向烟囱中壁浸透,对外壁产生腐蚀。6)因脱硫系统没有设置烟气换热器,那就产生了所谓“湿烟囱”(脱硫出口温度50℃-60℃,烟气含有大量湿蒸气),如设置有烟气换热器,烟气经换热器系统加热,进入烟囱的烟气温度在80℃-90℃,烟囱内壁将有稍微结露,结露腐蚀状态将有所改善。

    造成烟气冷凝水防腐工艺设计原因不足之处有:(1)未考虑烟气湍流的冲刷影响,烟囱入口处既无导流板也无挡烟墙,当烟气从烟道进入烟囱时在入口附近极易形成高速湍流对防腐层造成损坏。(2)烟囱积灰平台及烟道底部未设疏水通道。(3)烟囱牛腿部位容易汇集凝结酸液,形成对烟囱本体结构腐蚀。(4)烟囱内部档烟墙高度太低。

    避免烟囱烟道冷凝水腐蚀方法:

    1、提高脱硫效率,减少烟气中硫的含量;

    2、加装烟气换热系统,提高排烟温度,减少烟囱内结露现象;

    3、选用更好的防腐材料,保证有长期耐腐蚀性能,尤其加强是各缝隙处防腐性能,有效防止酸液从缝隙处渗出;

    4、消除旁路挡板漏风,防止烟气直接进入烟囱与水蒸气结合;

    5、采用堵和疏相结合的方法,在酸液沉积处加排放装置;

    6、利用机组状态检修的机会,进入烟道内,对接口处进行彻底检查,确定问题原因。

    高规格的烟气烟道烟囱设计标准是:1、耐高温:250℃;2、耐稀酸(硫酸、硝酸、盐酸)5%浓度、80℃温度:12天无变化;耐30%硫酸:80℃15天无变化,常温30天无变化;3、耐水性:常温浸泡90天无变化;4、耐剥离性:(急冷急热250℃/水冷反复循环)50次无变化;5、抗老化指标:耐湿热试验500h无变化;6、最长使用年限:13-30年;7、涂层硬度高,抗烟气粉尘冲击摩擦;

    单筒旧烟囱转内衬脱硫改造(新烟囱内衬处理)和钢烟囱内侧耐酸防腐处理方案:

    1、旧烟囱转内衬改造及新单筒烟囱内衬处理:

    a、处理方法及程序:扫灰清理(新烟囱无此程序),涂刷烟气防腐涂料3-10遍,总厚度0.5-2mm。b、施工周期:10天(210-240M烟囱烟道)。

    2、钢烟囱烟道内侧防腐处理方案:除锈后涂刷烟气防腐涂料3-5遍,总干膜厚度0.5-1.0mm。

烟气防腐涂料涂刷厚度的选择一般要根据工况具体情况来定,无法计算,一般需要考虑的因素是:a、腐蚀介质:一般分为氢离子腐蚀、氢氧根离子腐蚀、强氧化腐蚀以及特殊离子腐蚀(比如氯离子、硫离子等),以及它们的含量、浓度和交替性;b、温度:一般在200℃以上不会产生冷凝水,这时可不考虑冷凝酸的腐蚀,但气压较大,要求涂层抗热冲击性要好;c、烟气流速及粉尘颗粒大小:这关系着粉尘对烟道撞击的强度大小以及摩擦力大小。综上所述,选择涂刷的厚度时要仔细了解工况的各种情况,并要实地观察,或者进行试验,以达到预期的设计寿命。

    烟囱烟道涂刷防腐涂料时要注意管道的通风干燥。如果需要隔热保温的话,需要先涂刷耐高温隔热保温涂料(玻璃网格布或陶瓷绳加固)后再涂刷烟气防腐涂料。

    燃煤锅炉烟道防腐案例:

    使用前:锅炉使用含有大量的硫、磷等成分的煤作为燃料,燃料经高温燃烧并与烟气中的水分结合后生成硫酸、磷酸等物质,对烟道造成极大的腐蚀。使烟道的内壁金属板在短短几个月内就要更换。

    施工工艺:将烟道内壁金属板表面除油除锈,喷砂处理,然后涂上1mm厚的ZS-1041烟气防腐涂料。常温下固化1天时间。

    使用后:烟道内壁板正常工作14个月后,无明显腐蚀现象。

   

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