窑尾袋除尘器腐蚀机理及防腐措施实例探讨.docx
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1、窑尾袋除尘器腐蚀机理及防腐措施实例研究近年来,随着国家对水泥行业的环保要求越来越严格,水泥厂相继开展了窑尾除尘器技改工作,将原有电除尘器改造为布袋除尘器或电袋除尘器,以保证粉尘排放达标。但从设备运行情况来看,窑尾布袋除尘器普遍存在内部腐蚀问题,影响了系统的使用寿命。本文对窑尾袋除尘器腐蚀情况进行了分析,并提出了解决腐蚀问题的措施。Ol水泥窑尾袋除尘器腐蚀现状某5000td水泥熟料生产线回转窑窑尾低压长袋脉冲除尘器于2009年投运,处理风量96000Om乎h,入口烟气温度90,过滤风速0.96ms.目前,除尘器内部存在严重的腐蚀问题,腐蚀位置主要在设备顶盖门板处,如图1所示。由于除尘器部分腐蚀位
2、置己经穿孔,导致外界冷风进入除尘器内部,形成烟气结露,出现“糊袋”现象。同时,大量锈渣脱落进入布袋内部,脉冲喷吹时加剧了滤袋的磨损,降低了滤袋的使用寿命,增加了系统维护成本。图1窑尾袋除尘器内部腐蚀情况02除尘器腐蚀机理分析为实现节能减排,水泥生产线大多会配有余热发电系统,水泥窑尾烟气从预热器Cl口出来,经余热锅炉到达窑尾除尘器入口,烟气温度范围在90C180C.正常运行工况下,窑尾除尘器的入口烟气温度接近温度域的下限,远低于滤袋的最高使用温度,由于烟气温度远低于酸露点温度,使窑尾烟气中所含的硫氧化物、氮氧化物、氨及氯离子等腐蚀性物质发生凝结,从而形成腐蚀环境。2.1 水泥窑尾烟气中的腐蚀物2
3、.1.1 烟气中的硫氧化物排放在生产水泥所产生的烟气中,硫元素的来源主要有两种途径:燥粉中的硫和生产原料中的硫。生产水泥所使用的煤粉中含有硫化物和有机硫,经分解炉和回转窑,在高温工况下分解产生SO2和SO3,并被分解炉中大量高活性的碱性化合物吸收生成硫酸盐。生产水泥所使用的原料中,硫化物大部分为黄铁矿和白铁矿,以及少量的单硫化物,该类硫化物会在5(KrC600C发生氧化反应生成SO2,对应位置在C2或C3旋风筒处。在正常工况下,大部分水泥厂可通过水泥工艺的白脱硫效应来实现硫氧化物的减量排放,但当燃料或原料中的硫化物含量过高时,尾部烟气中还会存在大量的SOx。2.1.2 烟气中的氮氧化物排放在水
4、泥生产过程中,氮氧化物主要存在燃料型NoX和热力型NOX两种。燃料中含有的有机物和低分子含氮化合物在燃烧过程中经热分解、氧化作用,产生燃料型NOx;在水泥生产过程的高温环境下,空气中的氮气会与氧气发生化学反应,生成热力型NOX。水泥生产过程中必然会产生大量的氮氧化物。2.1.3 烟气中的氨排放水泥厂氨排放的来源主要有两种,一种是水泥生产过程中排放的氨,主要是燃料燃烧、燃料和替代燃料燃烧产生的本底氨。研究发现,本底氨主要源自水泥原料、协同处理废物中含有的氨基物质,运行工况变化也会造成本底氨排放浓度的改变。在水泥窑协同处置城市生活垃圾的工况下,以生活垃圾作为替代燃料会大幅增加本底氨的排放。另一种是
5、SNCR脱硝系统过量喷射的氨。为满足氮氧化物的环保排放要求,窑尾设置了SNCR脱硝系统,脱硝效率一般在30%50%。SNCR系统的脱硝效率较低且喷嘴雾化效果不佳,导致部分氨未参与过程反应,出现氨逃逸,造成窑尾烟气中有氨的存在。2.2 腐蚀机理探究除尘器内部的金属腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀,本文将对这两种腐蚀展开分析。2.2.1 化学腐蚀机理常用的布袋除尘器壳体材质为Q235碳钢,其化学成分为:C0.20%,Mn1.4%,Si0.35%,S0.045%,P0.045%除尘器正常运行时,烟气中的酸性物质主要以气态形态存在,此时酸性气体对碳钢无腐蚀作用。当温度降到烟气露点以下时,会产生水分凝结
6、,同时溶解硫氧化物和氮氧化物等,形成亚硫酸、硫酸及硝酸性腐蚀物质,并在与碳钢接触后发生化学反应,生成亚硝酸铁、亚硫酸铁等。2.2.2 电化学腐蚀机理发生电化学腐蚀的条件是,具有电解质并与不同活性金属组成正负极。在潮湿的空气环境中,钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜,此时碳钢中含有的碳元素与铁元素分别构成了电化学腐蚀的正、负极。当水膜呈较强酸性时,H+得电子析出氢气,这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀,其反应方程式为:负极:Fe-2e-Fe2+正极:2H+2e-H2t总反应:Fe+2H+Fe2+H2t随着氧气的析出,水膜的PH值上升,当水膜呈弱酸性或中性时,能溶解较多氧气,此时。2得电子而析出OH-,这种电化
7、学腐蚀称为吸氧腐蚀,是造成钢铁腐蚀的主要原因。吸氧腐蚀反应方程式为:负极:Fe-2e-Fe2+正极:2H2+02+4e40H总反应:2Fe+O2+2H20,2Fe(OH)2Fe(OH)2会被O2进一步氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3nH2O,即铁锈的主要成分。2.2.3 腐蚀原因分析水泥窑窑尾布袋除尘器产生腐蚀的位置主要有以下三处:(1)以检修入孔门为中心向四周辐射,离入孔门越近,腐蚀越严重;(2)提升阀杆和穿入相接触的地方,存在腐蚀;(3)喷吹管与脉冲阀配合的管口,存在轻微腐蚀。除尘器内部其他部位无明显腐蚀情况产生。以上三处腐蚀位置的漏风率较高。漏风会导致局部
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