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(diǎn)溫度時(shí)會(huì)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(huì)影響電站尾部裝置的腐蝕，隨著濕法脫硫機(jī)組在我國(guó)的大量應(yīng)用，濕法脫硫?qū)θ济弘娬疚膊垦b置的腐蝕的研究顯得越來越迫切。本文基于CFD平臺(tái)，系統(tǒng)的研究了WFGD對(duì)燃煤電站尾部裝置的腐蝕影響，并在人工加速腐蝕試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)電站尾部裝置材料的腐蝕特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型對(duì)尾部裝置材料的壽命

2、進(jìn)行預(yù)測(cè)，指導(dǎo)工程的設(shè)計(jì)和設(shè)備的運(yùn)行。 本文首先回顧了國(guó)內(nèi)外主要的煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算公式，基于典型燃料煙氣成分對(duì)脫硫前后不同公式酸露點(diǎn)溫度進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)通過與國(guó)外酸露點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，分析了濕法脫硫前后酸露點(diǎn)的變化，對(duì)不同酸露點(diǎn)公式進(jìn)行了比較和評(píng)估。分析認(rèn)為：濕法脫硫后煙氣酸露點(diǎn)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(chǔ)的露點(diǎn)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式中，對(duì)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(diǎn)的唯一取值推薦采用含實(shí)驗(yàn)常數(shù)的冪函數(shù)經(jīng)驗(yàn)式版本B來計(jì)算。 在得出適合濕法脫硫后酸露點(diǎn)計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上，基于相平衡理論和逸度方程搭建理論模型對(duì)尾部裝置的冷凝酸液濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)，冷凝酸液濃度預(yù)測(cè)值與FuJENT平臺(tái)相結(jié)合，采用Species傳質(zhì)模型對(duì)尾部裝置的冷凝酸液的沉積速度進(jìn)行預(yù)測(cè)，定量的分析了濕法脫硫裝置對(duì)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(zhì)動(dòng)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(shí)發(fā)現(xiàn)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向冷凝沉積速度降低，煙氣流速對(duì)冷凝沉積速度的影響不大。模擬結(jié)果與已有文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，證明了采用CFD平臺(tái)預(yù)測(cè)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(shí)驗(yàn)方法，研究了燃煤電站尾部煙氣中S02對(duì)煙囪混凝土氣相腐蝕的影響。主要考察了煙氣中腐蝕介質(zhì)S02濃度、相對(duì)濕度、溫度等環(huán)境因素對(duì)腐蝕速度的影響，基于s02對(duì)煙囪混凝土氣相腐蝕的特征曲線，建立多因素腐蝕經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)S02的腐蝕進(jìn)行預(yù)測(cè)。經(jīng)模型預(yù)測(cè)可知煙囪混凝土腐蝕主要為硫酸冷凝引起的，S02對(duì)煙囪混凝土的氣相腐蝕影響很小。 基于CFD平臺(tái)預(yù)測(cè)的腐蝕環(huán)境，搭建人工加速腐蝕實(shí)驗(yàn)臺(tái)和采用模擬現(xiàn)場(chǎng)工況的試驗(yàn)方法對(duì)煙囪混凝土的硫

6、酸腐蝕特性進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土在硫酸腐蝕下腐蝕量隨時(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)水灰比和pH值越小，腐蝕速度越大。腐蝕消耗的硫酸量隨時(shí)間的延續(xù)而減小，與腐蝕深度成正比。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)Fick擴(kuò)散方程和反應(yīng)速率方程，提出簡(jiǎn)化移動(dòng)邊界腐蝕模型，采用定時(shí)間步長(zhǎng)、變坐標(biāo)步長(zhǎng)的差分求解方法，對(duì)模型進(jìn)行求解，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yù)測(cè)，指導(dǎo)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)。 此外還在預(yù)測(cè)的腐蝕環(huán)境的基礎(chǔ)上對(duì)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(jìn)行研究，采用金屬全浸泡法、電化學(xué)測(cè)試法進(jìn)行定量的研究，研究發(fā)現(xiàn)：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(yàn)研究以外，還利用灰色系統(tǒng)理論結(jié)合金屬腐蝕試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合金屬腐蝕試驗(yàn)的