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氨法脱硫装置中的防腐蚀形式技术探讨

北极星环保网来源:2017/2/9 10:12:33我要投稿

2、鳞片衬里类材料的防腐蚀分析

乙烯基鳞片材料(VEGF鳞片胶泥)是以乙烯基树脂为主要材料,并加入10-40%不等片径的玻璃鳞片和其它一些功能性填料混合而成的一种防腐蚀材料,目前在国内外大量的FGD装置中得到成功的应用,具有耐腐蚀、抗渗透和耐高温的特点。

VEGF鳞片材料具有以下特点:

1、耐腐蚀性能好;

2、较低的渗透率;

3、VEGF鳞片胶泥具有较强的粘结强度;

4、耐温差(热冲击)性能较好。VEGF鳞片胶泥涂层的线膨胀为11.5×10-6/℃(与钢铁的线膨胀系数相近),使VEGF鳞片胶泥适合于温度交变的重腐蚀环境;

5、耐磨性好。涂层硬度较高,另受外机械损伤时的破坏是局部的,其扩散趋势小,易于修复。

但目前在一些氨法脱硫案例中,一些氨法脱硫装置的投运率不高,一个主要的原因是防腐蚀方面出了问题。其中原因是多方面的,有结构设计上的,有材料选择上,也有施工质量上的原因。为了保证系统的有效稳定的运行,防腐蚀材料的选择和施工是关键。

在氨法烟气脱硫系统中,主要是要考虑三个区域内的腐蚀:一是烟气输送系统;二是SO2的吸收、氧化系统;三是吸收剂储存和供应系统。在上述的三个区域内,每个区域内的腐蚀各有特点,腐蚀性的严重程度有差异,但基本归结下来有以下几中腐蚀原因和形态,并且是这其中的若干种因素的综合作用结果,下面就上述系统的腐蚀特点进行详细分析,以探究防腐蚀涂层失效的原因:

A、亚硫酸露点腐蚀:

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;

B、防腐蚀衬层高温热应力失效:

这是在FGD系统中普通存在的情况,其原因主要有:一是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;二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;三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。四是在衬层施工中,存在有涂层厚薄不均、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。鉴于上述因素的存在,实际使用中鳞片防腐蚀衬里时常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象,

C、防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效:

正常情况下原烟气温度为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作不正常时,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烟化,此种情形将导致衬里严重失强减薄,其腐蚀破坏是致命的。

D、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连接的,故此类破坏往往发生的界面底漆粘接层,其对衬层的破坏是非常致命的。

E、结晶腐蚀:

在如采用混凝土为基础部位,易受硫酸铵晶体腐蚀,如装置在进行停机检修或事故停机时,硫酸铵就容易吸收水分,形成水合结晶物从而发生体积膨胀,最后导致基础受损。

从上述的腐蚀形态中可以清晰地看出,为了提高鳞片涂层的质量和装置的可靠性,材料的性能选择和要求甚为重要,作为一个专业材料生产厂家和多年的工程应用经验累积的服务商,我们提出以下几点供有关方面参考:

A、提高涂层的抗渗性:这是鳞片材料在氨法脱硫系统中的应用成功与否的关键,鳞片涂层作为防腐蚀层在正常的施工前提下,材料的本身的抗渗透性能尤为重要和关键。为了保证和提高VEGF材料的抗渗透性,我们要求对原材料(鳞片)进行表面处理,因为表面处理的是否良好会影响界面的结合性能,若没有对鳞片表面进行藕连处理,腐蚀性的小分子就相对容易通过界面渗透到衬里,直至最后到达基础表面。

所以为了确保鳞片衬里的最后防腐蚀特性,在合成过程中,应该要求对鳞片进行良好的表面处理,同时应采用真空搅拌工艺。另外要注意,一是要选择质量可靠的吹制法制作的鳞片作为原材料;同时调整面涂的配方以提高面涂的抗渗透性,并在实际施工中可进行2道面涂施工以提高涂层的抗渗性。

B、提高VEGF材料的耐温特性:如上文所述在氨法FGD装置中对高温段材料的耐温特性是相当高的,这一点可能与国外的成熟FGD工艺或装置中有一点不同。目前一些厂家生产的鳞片材料的耐高温特性方面有所欠缺,故极易造成鳞片衬里在高温条件或者是温度冲击下,发生开裂、脱层的现象。VEGF材料的耐温特性包括两个方面,一是材料的耐高温特性,二是材料的耐温度交变或冲击特性。

为了提高VEGF材料的耐温特性,我们一是选择耐高温性更好的乙烯基树脂作为基体树脂;同时提高VEGF材料(底涂料)的粘接特性,我们建议底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上。

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