濕法脫硫后燃煤電站尾部裝置腐蝕研究.pdf

1、燃煤電站煙氣中的503與水蒸汽形成的硫酸蒸汽，在低于酸露點溫度時會冷凝于尾部裝置的低溫面，造成尾部裝置的低溫腐蝕。濕法脫硫裝置(WFGD)的安裝會影響電站尾部裝置的腐蝕，隨著濕法脫硫機組在我國的大量應用，濕法脫硫對燃煤電站尾部裝置的腐蝕的研究顯得越來越迫切。本文基于CFD平臺，系統(tǒng)的研究了WFGD對燃煤電站尾部裝置的腐蝕影響，并在人工加速腐蝕試驗臺上對電站尾部裝置材料的腐蝕特性進行試驗研究，并結合試驗數據建立預測模型對尾部裝置材料的壽命

2、進行預測，指導工程的設計和設備的運行。 本文首先回顧了國內外主要的煙氣酸露點計算公式，基于典型燃料煙氣成分對脫硫前后不同公式酸露點溫度進行計算，同時通過與國外酸露點統(tǒng)計數據和實驗數據的比較，分析了濕法脫硫前后酸露點的變化，對不同酸露點公式進行了比較和評估。分析認為：濕法脫硫后煙氣酸露點未必一定升高或降低，取決于脫硫后煙氣含量的變化。在以煙氣成分為基礎的露點計算經驗公式中，對燃煤鍋爐可考慮。Haase&Borgrnann估算公式來

3、確定下限值，按Verhoff&Banchero估算公式取上限值，酸露點的唯一取值推薦采用含實驗常數的冪函數經驗式版本B來計算。 在得出適合濕法脫硫后酸露點計算的經驗公式的基礎上，基于相平衡理論和逸度方程搭建理論模型對尾部裝置的冷凝酸液濃度進行預測，冷凝酸液濃度預測值與FuJENT平臺相結合，采用Species傳質模型對尾部裝置的冷凝酸液的沉積速度進行預測，定量的分析了濕法脫硫裝置對煙囪、GGH換熱器尾部裝置腐蝕環(huán)境的影響。研究表

4、明：濕法脫硫后煙氣中含濕量的增加和尾部裝置壁溫的降低使得冷凝酸液濃度減小。煙氣中硫酸蒸汽濃度成為控制冷凝硫酸沉積速度的決定因素，雖然脫硫后壁面上冷凝酸液濃度減小，增加了煙氣硫酸蒸汽與壁面硫酸蒸汽之間的傳質動力，但脫硫后煙氣硫酸蒸汽的降低仍使得硫酸沉積速度降低，同時發(fā)現沿煙氣流動方向冷凝沉積速度降低，煙氣流速對冷凝沉積速度的影響不大。模擬結果與已有文獻的試驗結果吻合良好，證明了采用CFD平臺預測尾部裝置腐蝕環(huán)境的可行性。 首次采用

5、人工加速腐蝕實驗方法，研究了燃煤電站尾部煙氣中S02對煙囪混凝土氣相腐蝕的影響。主要考察了煙氣中腐蝕介質S02濃度、相對濕度、溫度等環(huán)境因素對腐蝕速度的影響，基于s02對煙囪混凝土氣相腐蝕的特征曲線，建立多因素腐蝕經驗模型對S02的腐蝕進行預測。經模型預測可知煙囪混凝土腐蝕主要為硫酸冷凝引起的，S02對煙囪混凝土的氣相腐蝕影響很小。 基于CFD平臺預測的腐蝕環(huán)境，搭建人工加速腐蝕實驗臺和采用模擬現場工況的試驗方法對煙囪混凝土的硫

6、酸腐蝕特性進行研究。試驗結果表明，混凝土在硫酸腐蝕下腐蝕量隨時間的延續(xù)而接近線性增加，腐蝕速度逐漸減慢，而腐蝕量增大。同時發(fā)現水灰比和pH值越小，腐蝕速度越大。腐蝕消耗的硫酸量隨時間的延續(xù)而減小，與腐蝕深度成正比。結合試驗數據，根據Fick擴散方程和反應速率方程，提出簡化移動邊界腐蝕模型，采用定時間步長、變坐標步長的差分求解方法，對模型進行求解，并與實驗數據進行驗證。計算結果與實驗數據有較好的吻合性，該模型可以用于混凝土在硫酸腐蝕下腐蝕

7、速度的預測，指導實際的工程設計。 此外還在預測的腐蝕環(huán)境的基礎上對熱管式煙氣換熱器(GGH)常用不同材料Q235A碳鋼、316L不銹鋼、20＃鋼和ND鋼的腐蝕規(guī)律進行研究，采用金屬全浸泡法、電化學測試法進行定量的研究，研究發(fā)現：抗腐性能ND>20＃鋼>Q235A碳鋼>316L不銹鋼，從防腐的角度來說，ND鋼在更適合于作為火電廠脫硫后的GGH選材。除了試驗研究以外，還利用灰色系統(tǒng)理論結合金屬腐蝕試驗的實測數據，并結合金屬腐蝕試驗的