火电厂湿法脱硫后热管式GGH腐蚀研究

摘要

热管式气-气换热器(GGH)相对普通换热器具有许多优点，腐蚀问题是其在火电厂湿法烟气脱硫系统中运用时必须面对的问题。因此非常有必要对热管式GGH的腐蚀问题加以分析研究，以期能对实践有一定的指导作用。 本文介绍了热管式GGH的离散设计模型，并编译设计程序验证了其可靠性，为热管式GGH中腐蚀环境的数值模拟提供了必要的参数。 使用计算流体力学(CFD)软件FLUENT来模拟热管式GGH内烟气温度场、流场等基本腐蚀环境，并分析了热管式GGH结构的变化对烟气温度场、流场的影响。结果表明：管间距对烟气温度场具有显著的影响，另外烟气流场在经过三排热管之后便趋于均匀。 通过对热管式GGH管壁冷凝酸液浓度、烟气中硫酸蒸汽浓度分布及其沉积速度的模拟，研究了不同结构、不同工质成份时GGH冷热侧腐蚀环境的变化。结果表明：管间距和烟气中水蒸汽含量对管壁冷凝酸液浓度、露点腐蚀范围、硫酸沉积速度等具有显著的影响；烟气中的硫酸蒸汽质量浓度沿烟气流动方向逐渐降低且管束迎风面的硫酸蒸汽质量浓度大于背风面；沉积速度沿烟气流动方向呈下降趋势，冷侧管壁上的硫酸沉积速度总体上小于热侧的沉积速度，硫酸沉积速度在换热器的中段趋于稳定；随着烟气中硫酸蒸汽的含量的增加，硫酸沉积速度大幅增加，且这种趋势在冷侧比热侧更明显。 采用全浸法腐蚀实验和电化学测试的方法，研究了火电厂热管式GGH常用材料的抗腐蚀性能。从酸冷凝液浓度、管壁温度等方面研究了腐蚀环境对GGH常用材料腐蚀速率的影响。结果表明：随着温度的升高，腐蚀速度都有所增加，且在到达某一定温度后，腐蚀速率会发生突跃。ND钢与其它钢种相比腐蚀速率最低，明显优于其它GGH常用钢。 介绍了灰色系统理论，并结合金属腐蚀试验的实测数据，对其运用于材料腐蚀寿命预测时的可靠性和准确性进行了验证，结果表明：灰色系统理论对于腐蚀预测是适用的。并在此基础上对热管式GGH常用金属材料在其腐蚀环境下的寿命进行了预测和评估。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

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第一章绪论

1.1湿法脱硫装置的大量应用

1.2湿法脱硫技术的应用对燃煤电站尾部装置所带来的腐蚀问题

1.3热管式换热器的优点及其在FGD系统中的应用前景

1.4本课题国内外研究状况

1.5本课题研究的主要内容

参考文献

第二章湿法烟气脱硫中热管式气－气换热器的设计

2.1热管换热器简介

2.2热管换热器设计的计算模型简介

2.3离散模型

2.4热管式换热器离散计算模型的建立

2.5模拟计算程序

2.6本章小结

参考文献

第三章热管换热器温度场和流场的数值模拟

3.1引言

3.2 CFD软件平台

3.3热管式GGH换热器内热管元件壁面温度的计算

3.4热管式GGH换热器内部温度场的数值模拟

3.5热管式GGH换热器内部流场的数值模拟

3.6本章小结

参考文献

第四章热管式GGH管壁冷凝酸液浓度和硫酸蒸汽浓度的数值模拟

4.1引言

4.2热管式GGH管壁冷凝酸液浓度模拟

4.3热管式GGH内硫酸蒸汽浓度分布

4.4本章小结

参考文献

第五章GGH金属材料腐蚀研究

5.1引言

5.2金属浸泡腐蚀试验方法简介

5.3 GGH常用金属材料的失重法腐蚀试验

5.4 GGH常用材料的极化曲线法腐蚀试验

5.5脱硫装置后GGH运行工况下腐蚀试验

5.6本章小结

参考文献

第六章GGH金属材料腐蚀速度预测

6.1灰色理论建模

6.2灰色理论模型的应用

6.3预测结果评估

6.4本章小结

参考文献

第七章结论

致谢

附录