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水泥廠窯尾袋式收塵器防腐蝕對策

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1、袋式收塵器的腐蝕情況

水泥廠濕法窯、立波爾窯、立窯和烘幹機煙氣的濕含量較高,收塵器出現腐蝕現象已是司空見慣,不足為奇。而新型幹法窯煙氣的濕含量相對較低,窯尾收塵器的腐蝕現象應該不會太嚴重,其實不然。如河南天瑞集團汝州水泥有限公司有2500t/d , 4000t/d和5000t/d三條新型幹法水泥生產線,窯尾收塵係統原來均采用電收塵器,近幾年來陸續將2500t/d和5000t/d的電收塵器改造成袋式收塵器或電袋相結合的收塵器,投產後先後出現嚴重腐蝕現象(改造前也存在腐蝕問題),國內外也曾有不少類似的報道。汝州水泥公司袋式收塵器的腐蝕情況見圖1、圖2和圖3。

出現腐蝕後,必然要大大增加生產費用。這些費用包括維修袋式收塵器的花板、殼體、灰鬥、更換濾袋以及維修停窯減產的損失等。而且腐蝕嚴重時,會影響收塵器的正常運行,甚至要停窯更換新的收塵器。

仔細分析新型幹法窯煙氣後,不難理解窯尾收塵器出現腐蝕現象是必然的,隻是各個廠的具體情況有所不同,如原料成分、生產流程和管理水平等,其腐蝕嚴重程度有所差異而已。所以首先要找出產生腐蝕的原因,才能對症下藥,采取有效的對策。

2、產生腐蝕的幾個因素

2.1原燃料中有可能生成酸性化合物的成分

原燃料中生成的酸性化合物和普通鋼板之間發生化學反應就會產生腐蝕。其主要化學反應見表1。

這些化學反應在氣態下不會發生,隻有在出現液態水時才發生化學反應。

產生酸性化合物主要來自原燃料中的硫和氯、黃鐵礦粉中的硫以及添加劑中的氯化鈣等。黃鐵礦粉中的硫在溫度400℃~600℃時生產SO2,實際進入袋式收塵器SO2的量,取決於窯的係統、窯的效率和窯廢氣的輸送情況。含有硫的燃料在燃燒時也會生成一定SO2,實際到袋式收塵器的SO2量,取決於係統的設計、窯的效率和操作參數。

含有氯的化合物在高溫下才能分解。即在新型懸浮預熱器(NSP)的一級筒和窯的緞燒帶。氣態氯在整個預熱係統中進行循環,實際進入袋式收塵器的量取決於預熱係統的設計和效率。

2.2煙氣溫度低於露點或達到露點而產生冷凝水

新型幹法窯的煙氣也含有一定的水分,水分來自燃料的燃燒、原料中的內在水分、煙氣調質的噴水或煙氣用於烘幹物料的水分等。煙氣中的水分總量均呈氣態,當煙氣溫度達到露點溫度時,水蒸氣將冷凝成水,和SO2,S03,Cl2等化合而生成亞硫酸、硫酸和鹽酸,這些酸性物質對普通碳素鋼便產生腐蝕。

對於普通碳素鋼,當相對濕度超過60%~70%時,廢氣中含有20%(體積)的水蒸氣和廢氣溫度低於露點12℃時,就會出現腐蝕。即使是在水蒸氣露點以上,隻要溫度介於60℃~150℃之間,SO2就會加劇水蒸氣的腐蝕作用。腐蝕速度隨著廢氣溫度與露點之間差值的減小而提高,並且與廢氣中的SO2含量成正比。隨著表麵上生成的腐蝕產物的逐漸增厚而使腐蝕作用變緩。

產生冷凝水的原因有以下幾個方麵:

正常操作時煙氣溫度接近或低於酸露點;

袋式收塵器保溫不良;

人孔門和排灰裝置密封不佳大量漏風;

收塵器內氣流分布不均;

煙氣冷卻噴水或摻入冷風過多;

收塵器啟動和停車頻繁;

換袋和檢修後,人孔門未關嚴。

特別是漏風不僅引起粉塵二次飛揚和氣流分布不均,而且使處理風量增多,相應過濾風速增大,清灰頻率縮短,降低濾袋的使用壽命。按我國袋式收塵器標準的規定,漏風率不得>3%,但水泥廠窯尾收塵器的實際漏風率多大於此值。

2.3收塵器的鋼材為普通碳素鋼

袋式收塵器多為不抗腐蝕的普通碳素鋼製造而成,隻要上述條件存在就會被腐蝕。如果始終保持幹燥,就不會產生腐蝕,即使出現腐蝕也比較輕微。可是想完全保持幹燥不太可能,隻要是普通鋼材製造的收塵器,無論是放在室內還是室外,腐蝕都在所難免,何況是捕集含有腐蝕性氣體的收塵器。

3、防腐蝕的對策

盡管影響袋式收塵器腐蝕的因素很多,但最直接的原因是煙氣中含有酸性化合物和煙氣溫度接近露點,甚至在露點以下,使氣體產生冷凝,在金屬表麵出現冷凝水。因此,最有效的措施是改進工藝係統和操作方法,避免出現冷凝現象,其具體措施如下:

3.1減少產生酸性化合物

(1)采用合適的窯尾廢氣處理係統

窯尾廢氣處理係統因水泥生產方式和窯型不同而有較大的差異。如濕法窯、立波爾窯和幹法長窯的煙氣直接進入袋式收塵器,懸浮預熱器窯(SP窯)和帶分解爐的懸浮預熱窯(NSP窯)的廢氣,全部或部分用於烘幹物料後再進入收塵器。限於篇幅,本文僅討論現在普遍采用的NSP窯。

現在多數情況下,NSP窯的廢氣全部用於餘熱發電後,再通過立式輥磨烘幹和粉磨物料,參見圖4。

這一係統一舉多得,既能提供新的能源,又能烘幹物料,節約能源,同時由於廢氣和磨內物料均勻接觸,廢氣中大部分呈氣相的硫和氯被物料所吸收。即使當立式輥磨在80℃~100℃運行時,低溫廢氣進入袋式收塵器,也不會快速產生腐蝕。從防腐蝕的角度考慮,應優先采用這一廢氣處理係統。

(2)盡可能選用含硫量和含氯量少的原料。

3.2保持煙氣溫度在露點以上

(1)降低氣體中的濕含量

要降低氣體的露點溫度,就要降低氣體中的濕含量,並盡可能提高氣體的溫度,使氣體溫度與露點溫度的溫差增大。以往許多文獻資料都介紹氣體溫度應高於露點溫度20℃。但實踐證明,這一經驗值偏小,因為工況條件有些難以預計的因素,如漏風率的大小和保溫層的完好情況等,所以筆者建議氣體溫度至少要高於露點溫度30℃以上。

露點是水蒸氣開始產生冷凝的溫度,露點在很大程度上取決於煙氣中所含水蒸氣的百分數。酸露點是水中含有酸性化合物開始冷凝時的溫度,硫酸露點大大的高於水露點。典型的鹽酸的露點低於水露點。三者在煙氣中的濕含量和露點的關係見圖5。

(2)降低收塵器的漏風率

漏風是收塵器腐蝕的主要原因之一,漏風量與收塵器內的負壓密切相關,負壓越大,漏風將愈加嚴重。避免漏風最好是采用正壓操作,而且正壓操作對收塵器的性能不會帶來不利的影響。但是所有連接處如果密封不好.粉塵容易外泄.同時正壓操作會加速排風機的磨損。(3)加強收塵係統的密封

這一措施包括收塵器本身和收塵係統中其他設備和管道的密封。收塵器本身密封性的好壞主要取決於殼體。要使殼體保持良好的密封性,必須保證其製造和安裝質量。殼體所有連接處都要連續焊,焊縫要用煤油滲透法進行檢查。人孔門處最容易漏風,建議采用雙層人孔門,門周邊的密封要采用耐熱矽橡膠。盡量減少人孔門的數量。從頂部進入收塵器換袋的密封麵積遠大於側部人孔門,所以建議選擇在收塵器的側部開人孔門。

此外,還要改進窯尾密封圈的結構,加強冷煙室和預熱器的檢查孔和人孔門密封,因為這些部位都處於負壓下,密封不良也會漏入大量的冷風。

(4)盡量減少主機和收塵器開停次數

由於開停頻繁,收塵器內的氣體溫度容易降到露點以下。在主機停止運行時,應對收塵器進行保溫,同時排灰裝置要繼續運行,直到灰鬥的積灰排空為止。而且要調整生產計劃,盡量將停機次數和停機時間壓縮到最低限度。

3.3加強收塵器的保溫

不少水泥廠由於對收塵器保溫重視不夠,施工質量差,使用一段時間後,保溫材料大麵積脫落,致使殼體內、外壁的溫差較大而產生冷凝水,造成殼體和靠近殼體的內部構件被腐蝕。保溫層的厚度應根據當地最低氣溫和收塵器進出口氣體溫差以保證>30℃為宜,並通過計算確定。此外還要重視保溫材料的選用和施工質量,保溫層外表麵要用薄鋁板或彩色壓型鋼板作為保護層,以延長保溫層的使用壽命。

4、采用防腐蝕材料

如果以上的對策均不奏效時,可考慮采用防腐蝕的材料。

4.1采用不鏽鋼材

部分殼體和主要部件,如花板、袋龍等可采用不鏽鋼材。但是不鏽鋼材隻能抗硫酸,不抗鹽酸,而且不鏽鋼材也隻是抗酸而不防酸。當出現酸性化合物而且冷凝時,不鏽鋼材仍會有腐蝕,隻是腐蝕的速度比普通鋼材緩慢。就大型袋式收塵器而言,采用不鏽鋼材,價格將十分昂貴,一般用戶難以接受,所以決定采用前,一定要對一次投資和使用壽命進行評估。

4.2采用防腐蝕塗層

防腐蝕塗層有多種,現在常用的是環氧樹脂。也可噴塗其它的塗層如聚丙烯、醇酸和聚醋等。但是這些塗料不耐溫。當操作溫度>150℃時,會被氧化解或脫層而失掉抗腐蝕作用。就是環氧樹脂如在超溫下也會失效。現在雖然有耐更高溫的塗層可供選用,但是價格昂貴,所以也不太可能被普遍采用。

5、結語

盡管水泥廠收塵器的腐蝕情況千差萬別,而且影響腐蝕的因素也很複雜。但是產生腐蝕的原因很簡單,即鋼材和酸之間產生的化學反應。氣體出現冷凝是產生腐蝕的主要根源,所以在操作上防止氣體產生冷凝是第一位的。但是有時實際執行起來卻很複雜也很困難。出現腐蝕情況,一般多歸咎於漏風,其實漏風隻是其中原因之一,而且往往不一定是根本原因。所以在著手解決腐蝕問題之前,首先要查明其主要原因,有的放矢,才能有效地解決腐蝕問題。除非所有行之有效的措施均不奏效時,才考慮采用不鏽鋼材或塗料,因為這些材料不僅價格昂貴,而且也不能完全避免腐蝕。所以解決腐蝕問題,技術和經濟方麵要綜合考慮,才能獲得事半功倍的效果。

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