石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置的腐蚀机理与防护技术研究

摘要

燃煤电厂会带来大气污染，国家已经强制性规定火电厂必须使用烟气脱硫装置(FGD)。目前我国火电厂普遍采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术作为控制SO2排放的主要手段，其高脱硫效率、高可靠性、运行稳定等优点使它在烟气脱硫技术中长期占据统治地位。在湿法烟气脱硫系统中，烟气含有SO2、HF、HCl、NOx等腐蚀性物质，它们会造成严重的脱硫设备腐蚀，其中点蚀、缝隙腐蚀是最常见的腐蚀形式。近些年，大家对FGD系统腐蚀问题越来越关注，更加重视系统装置防腐材料的合理选择。
　　 本文通过分析湿法脱硫系统中各个区域的腐蚀环境来研究这些区域发生腐蚀的机理，并概述了FGD系统中常用防腐材料的性能。针对FGD系统主要设备的腐蚀环境，本文也提出各个区域选材的建议。经研究发现，FGD系统的腐蚀环境较为复杂，各个腐蚀区域的腐蚀机理及形态不同，需根据它们各自的腐蚀环境和防腐材料的性能综合考虑，以此合理地选材。
　　 同时，本文以超级奥氏体不锈钢1.4529、镍基合金C-276和C-22为研究对象，着重考虑pH值、温度、Cl-及F-浓度对它们腐蚀行为的影响。首先，通过静态挂片实验研究三种材料在模拟溶液中的耐蚀性，并通过挂片表面的腐蚀形貌和失重数据比较它们耐蚀性的差异。通过Tafel曲线、交流阻抗、电化学噪声方法获取腐蚀速度及机理方面的信息，特别是根据电化学噪声分析，可得出Cl-对三种材料点腐蚀的的影响。
　　 通过对三种材料耐蚀性的研究，本文发现:三种材料在模拟溶液中浸泡30天后，镍基合金C-276和C-22的表面没有发现明显的腐蚀，但不锈钢1.4529在浓缩的模拟溶液中出现了轻微的点蚀，并通过它们的失重数据可得知镍基C-22的耐腐蚀性能最好。采用浓度1％～25％硫酸溶液和1g/L～60 g/L Cl-的酸性溶液浸泡镍基合金C-22，挂片的表面无腐蚀现象且失重极少。随酸度、Cl-、F-离子浓度的增大及温度的升高，三种材料电极的腐蚀电流密度增大，Rct减小，且Cl-和F-浓度越大，其点蚀电位越低;通过分析三种材料电极在pH=3，20g/L Cl-溶液中的电化学噪声谱图的特征参数，不锈钢1.4529电极表面发生点腐蚀，且在浸泡48h后，点蚀由亚稳态转变为稳态;浸泡初期，镍基合金C-276的电极基本处于钝化，但在48h后电极的表面出现了点蚀现象，而镍基合金C-22的在浸泡时间内一直保持钝化状态。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的立题背景

1．2 石灰石-石膏湿法脱硫工艺

1．2．1 湿式石灰石-石膏法脱除SO2的化学原理

1．2．2 石灰石-石膏湿法脱硫的典型工艺流程

1．3 石灰石湿法脱硫装置的腐蚀原因分析

1．4 湿法烟气脱硫系统的主要防腐材料

1．5 国内外研究概况

1．5．1 国内的研究概况

1．5．2 国外的研究概况

1．6 课题研究内容及意义

1．6．1 本课题的研究内容

1．6．2 本课题的研究意义

第二章 湿法脱硫装置腐蚀机理及防腐材料的分析

2．1 湿法烟气脱硫装置中典型的腐蚀区域及腐蚀机理

2．1．1 烟气入口区

2．1．2 浆液区

2．1．3 喷淋区

2．1．4 烟气出口区

2．1．5 公共出口烟道

2．1．6 烟囱

2．2 常用的防腐材料

2．2．1 耐蚀金属材料

2．2．2 耐蚀有机材料

2．2．3 耐蚀无机材料

2．3 本章小结

第三章 FGD系统主要设备防腐材料的选择

3．1 FGD系统材料选择的设计导则

3．2 主要烟气脱硫装置的选材建议

3．2．1 烟气风机

3．2．2 烟道

3．2．3 浆液泵

3．2．4 搅拌器

3．2．5 除雾器

3．2．6 烟囱

3．3 本章小结

第四章 吸收塔入口处防腐材料的耐蚀性研究

4．1 实验准备工作

4．1．1 实验药品及材料

4．1．2 主要测试仪器

4．1．3 测试方法介绍

4．1．4 工作电极的制备

4．2 实验方案

4．2．1 静态挂片实验方案

4．2．2 电化学实验方案

4．3 实验结果及讨论

4．3．1 静态腐蚀挂片实验

4．3．2 电化学实验

4．3．3 电化学噪声测试

4．4 本章小结

结论与建议

参考文献

致谢

附录