烟道气氨法脱硫浆液的腐蚀及其缓蚀剂研究

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火力发电是我国电力供应的主角,随着国家环保法规的不断强化,对二氧化硫排放的控制越来越严格,越来越多的燃煤电厂被要求安装脱硫装置。我国现存的烟气脱硫技术主要以钙法为主,脱硫指标很难达到新标准的要求,而且暴露出很多弊病。氨法脱硫因具有脱硫效率高等诸多优点而被国内越来越多的企业采用,它是适合我国国情的一种环境污染小且符合循环经济要求的脱硫技术。但是,氨法脱硫技术的实际运行比钙法脱硫要晚得多,它的设备设计、选材及制造均缺乏技术基础支撑,现用防腐技术,实际使用中问题重重,腐蚀问题严重威胁着氨法脱硫装置的正常运行和生产安全。  鉴于国内外没有针对烟道气氨法脱硫系统防腐蚀的专有技术,针对上述问题,本论文以烟道气氨法脱硫浆液为研究对象展开以下主要工作:  (1)通过研究烟道气氨法脱硫工艺条件对Q235钢和316不锈钢腐蚀的影响认为:随着硫酸铵含固量和温度的升高、流速的增大、pH值的降低,Q235钢在过饱和硫酸铵浆液中的腐蚀速率增大;Q235钢在正常工况下,Cl-浓度为20000mg/L时,腐蚀速率最大,3.504mm/a,同时易穿孔;F-浓度为5000mg/L时,腐蚀速率最大,3.8135mm/a。316不锈钢在硫酸铵含固量为10%时的腐蚀速率最大,0.0234mm/a;随着温度的升高、流速的增大、pH值的降低、Cl-和F-浓度的增大,316不锈钢的腐蚀速率增大,氯离子浓度为40000mg/L时,点蚀倾向最大,F-浓度为10000mg/L时,腐蚀速率最大,0.0345mm/a,耐点蚀性最差。  (2)通过对九种金属材料的现场挂片试验研究,得到:结晶槽中的腐蚀速率均大于浓缩段中的腐蚀速率。在结晶槽中,腐蚀速率为Q235钢(30mm/a)>钛合金(6.3213mm/a)>碳钢镀镍试片(3.1025mm/a)>304(0.1472mm/a)>316(0.1321mm/a)>316L(0.0354mm/a)>哈氏合金(0.0126mm/a)>2205(0.0074mm/a)>2507(0.0070mm/a)。  (3)通过电化学、失重法和现代测试技术研究所选缓蚀剂对Q235钢和316不锈钢缓蚀效果,考察缓蚀剂添加量与缓蚀效果的关系,得到:随着缓蚀剂(自制胺SA和自制杂氮AZA)浓度的增加,腐蚀速率降低,耐点蚀性能增强,其中,SA和AZA对Q235钢的缓蚀率分别达到98.35%和99.52%,对316不锈钢的缓蚀率分别达到94.26%和96.47%。缓蚀剂在Q235钢试片表面形成了保护膜,其中,SA所形成的保护膜是由许多扁平状的颗粒物堆积而成,膜厚12.6μm,而AZA所形成的保护膜是由许多球状的颗粒物堆积而成,堆积紧密,膜厚8.1μm,能够有效的阻止腐蚀性介质向金属表面迁移,从而很好地抑制了金属腐蚀。  (4)通过对缓蚀剂在金属和悬浮物表面的竞争吸附的研究,得到:Q235钢和硫酸铵在含固量5%的硫酸铵浆液中零电荷电位的pH值分别为0.1和2.2左右,在氨法脱硫浆液pH值范围内,Q235钢和硫酸铵颗粒表面都荷负电;缓蚀剂SA和AZA表面荷负电,与硫酸铵颗粒和Q235钢表面存在静电斥力作用,不易发生吸附;但是缓蚀剂与Q235钢表面存在化学吸附作用,此时虽然表面荷负电,但是其静电斥力不足以妨碍缓蚀剂与Q235钢表面的化学吸附。  (5)通过实验室模拟装置进行八种常用金属材料的长期点蚀实验,考察所用缓蚀剂对点蚀的抑制效果,得到:Q235钢、304、316、316L和钛合金均出现不同程度的点蚀,不能直接用于氨法脱硫系统,所用缓蚀剂能较好地抑制点蚀,2205、2507和哈氏合金没有发生点蚀。  (6)通过现代测试手段分析缓蚀剂与硫酸铵是否共结晶及缓蚀剂的加入对硫酸铵结晶的影响,得到:缓蚀剂不与氨法脱硫产品硫酸铵共结晶,不影响硫酸铵结晶,且不改变硫酸铵晶体的表面形貌和颗粒大小。
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