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脱硫吸收塔衬胶防腐

2019-09-30 14:23:38 南京圣辉橡塑有限公司 阅读

我们先来了解下脱硫设备腐蚀机理:

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。

一、金属材料腐蚀机理

1、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mm/a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。

2、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。

3、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。

4、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Cr23C6,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。

5、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。

6、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1米的塔壁周围及塔底部分和塔底向上2米的区越以及搅拌机的叶片等,都极易发生冲刷腐蚀。

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二、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。

1、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。

2、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SO2、HCl、HF等酸性气体在与液体接触时,生成相应的酸液,其SO32-、Cl-、SO42-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。

在我国,300MW以上装机容量的火电机组脱硫工艺基本上均采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。由于该工艺具有介质腐蚀性强,SO2吸收液固体含量大、磨损性强等特点,因此作为湿法烟气脱硫主要设备吸收塔的防腐控制一直是影响系统稳定运行的关键问题之一。

吸收塔的常见问题有:

吸收塔壁漏浆、吸收塔喷淋层下方衬胶鼓包、局部区域衬胶脱落、已暴露的塔壁钢板不同程度的腐蚀、塔壁严重减薄、塔壁钢板腐蚀穿孔、浆液管道支撑架根部严重腐蚀。

腐蚀原因主要是:

脱硫吸收塔衬胶粘接不牢。吸收塔防腐施工时,丁基橡胶未按照施工工艺进行粘接,固化时间不足,导致衬胶与钢板粘接不牢,运行过程中经烟气和浆液的冲刷,部分衬胶鼓包、脱落,导致塔壁被烟气腐蚀穿孔,吸收塔漏浆液。另外,吸收塔喷淋层个别喷嘴的安装角度与设计存在偏差,造成浆液长时间喷刷塔壁防腐层衬胶,造成部分衬胶脱落,塔壁钢板腐蚀。吸收塔内的浆液中固体物主要成分为石膏晶体,其次有少量的亚硫酸钙与碳酸钙颗粒及烟气中飞灰与其他杂质。这些物质对塔壁的防腐层有较强磨损作用,防腐层的某个部位受到长期冲刷后,其防腐层将会出现一定程度的损伤。

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石灰石-石膏湿法脱硫工艺及原理:

从电除尘器出来大约130℃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80℃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(60℃左右)。烟气经吸收塔内循环石灰石浆液的洗涤,可将烟气中95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近100%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75 mg/Nm3)。

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80℃以上。吸收塔出口温度一般为50-70℃,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75℃,在我国目前暂无具体规定,一般烟囱出口的最低气温为80℃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160℃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SO2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。

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