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    揭秘水泥生产设备的腐蚀原因

    发布时间:2021-05-07 18:01:24

    前言:

    在国家大力推行节能减排,环保未来的氛围下,各类工厂的废弃、废液、废料的后续处理问题变得尤为重要。也因此催生了很多环保型企业,专门解决各类工厂的废料出料问题。但是废气、废液等在处理前和处理时所带来的问题同样需要注意,即对相应设备的腐蚀损坏。

    以水泥厂的高温烟气为例,水泥的生产工艺,以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,喂入水泥窑中煅烧成熟料,加入适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。生料在煅烧成为熟料的过程中,会产生一些酸性物质如CO2、SO2、SO3、CaCl2、Cl2等成为烟气中的成分排放出来,在烟气排放过程中达到露点温度或是遇到水汽时等有水存在的情况下会生成H2CO3、H2SO3、H2SO4、HCl等酸性化合物,进而对一些设备的钢铁构件进行腐蚀,如排放烟气的烟囱、设备等设备。特别是,部分水泥厂协同处理生活垃圾,使得烟气的成分变得更加复杂,不但有正常工艺的能生成酸性化合物的物质,还会出现F离子、微量有机物、各种复杂络合物及其他难以预知的腐蚀介质对设备的腐蚀也更加强力。

     

    腐蚀的危害:

    15年天津滨海新区爆炸事件,至今仍是人们心中的痛。爆炸原因是集装箱密切堆积,其中存储着易燃易爆的?;?,在高温天气下,存储容器在长期腐蚀环境下又达不到完全密闭状态,使得储存区气态?;放ǘ仍黾?,在静电起火或者其他起火因素下发生爆炸。

    设备的腐蚀不仅仅会带来巨大的安全隐患,同时会使得设备的使用效率下降,从而增加设备的使用成本。以回转窑为例,上述说过的烟气所含的腐蚀成分的腐蚀下,内壁层状腐蚀、变薄,窑炉保温效果下降,热量散失严重,需要额外的加热。

    在高温时,烟气中的水呈气态,当烟气温度达到露点温度时,水由水蒸气凝成液态水,此时烟气中的SO2、SO3、Cl2等化合物与水化合生成亚硫酸、硫酸和盐酸,这些酸或酸性盐溶液便对钢铁类设备构件产生腐蚀。如果烟气中含有垃圾焚烧形成的小的有机物或有机络合物,此类物质对设备原有的涂层产生溶胀、溶解,腐蚀依旧会发生。


    经防腐工程师多次实验发现:

    A. 腐蚀介质在对钢铁类(碳钢类)的腐蚀速度随着烟气温度与露点之间的差值的减小而提高。即在可发生露点腐蚀的温度环境 ,烟气温度越低腐蚀速率越快,或在一定的烟气温度下,露点温度越高,腐蚀速率越快;

    B. 烟气中SO2含量越高,腐蚀速率越快;

    C. 当湿度>60-70%,烟气中含20%(体积百分比)水蒸气、烟气温度低于露点12℃时,腐蚀就会发生;

    D. 在水蒸气露点以上,温度在60-150℃之间,含有SO2的水蒸气也具有腐蚀作用;

    E.  在无去极化物质如F-时,金属表面腐蚀产物增厚,腐蚀速度变缓,烟气的吹扫、F-等的去极化会破坏腐蚀层的堆积,减缓腐蚀速度的变缓。

    可形成酸性化合物物质来源:主要源自水泥生产原料及燃料,这些原料中含有硫和氯如:黄铁矿粉中的硫、添加剂中的氯化钙等。硫在温度400-600℃时会产生SO2,而含氯的化合物则在高温下(回转窑煅烧带)产生分解,气态氯在整个预热系统中循环,最终进入收尘器。因原料在燃烧过程中会产生水(蒸发水、化合水),烟气中含水是不可避免的(哪怕是干式水泥生产工艺),同时作为混合性矿物原材料,含有腐蚀酸性介质也是不可避免的。

     

    腐蚀的关键因素:

    1. 腐蚀介质腐蚀源——可产生酸性化合物的物质(源自原材料)——不可避免;

    2. 腐蚀介质溶解载体——水(源自原材料及其他工艺环节)——不可避免;

    3. 冷凝(露点)温度——烟气温度、烟气成分(分子量越大、含水量越大,露点温度越高)、设备状况——可整改

    4. 易产生腐蚀的基材——设备大部分多为普通碳钢——可改变。

    通过对设备腐蚀的关键要素的分析,腐蚀介质腐蚀源以及腐蚀介质溶解载体水的存在是客观存在的难以改变,那么如果想要减缓设备的腐蚀只能从设备基材及露点温度来进行调整。

     

    防腐措施:

    针对腐蚀的关键因素,设计相应的防腐蚀方案。在条件允许的情况下,更换具有一定防腐效果的设备,然而大多数情况下设备的更换比较困难,成本较大,且即使更换材质为不锈钢等具有一定防腐效果材质的设备,在含有F、Cl等离子的时候,仍然会被渗透腐蚀。所以目前较好的防腐方案是改善原有设备的表面性能,最常用的是使用防腐涂层,按照上述腐蚀的一些因素,防腐涂层需要具有以下能力:

    1. 耐温性能,长期工作温度在250℃左右,具有良好的抗热震性能;

    2. 抗变形性能,在温度变化时,压、钢板形状会产生一定的变化;

    3. 耐酸碱腐蚀性,生产过程中产生的酸性物质,硫、氯、氟等高温腐蚀和露点腐蚀;协同处理垃圾时,还要注意可能产生的其它变化,要求漆膜具有更好的抗氧化性、抗腐蚀性;

    4. 耐溶胀性能,协同处理废物时,可能产生的有机小分子渗透性、溶解性极强;

    5. 良好的附着力,不易脱落;

    6. 安全性好,不易燃烧;

    7. 施工方便;

    8. 其它。

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