Kā hlorīda koncentrācija, kas pārsniedz 20 000 ppm, nosaka minimālo titāna caurules sieniņu 70 grādu dūmgāzu desulfurizācijas skruberos, lai novērstu caurumu veidošanos?

Ar oglēm{0}}kurināmas spēkstacijas un rūpnieciskie katli ir aprīkoti ar dūmgāzu desulfurizācijas (FGD) skruberiem, kas darbojas dažos no vides iekārtu kodīgākajiem apstākļiem. Skrubera šķidrums ir sarežģīts kalcija sulfīta/sulfāta, vieglie pelnu un izšķīdušu hlorīdu maisījums, kas koncentrējas, kad tiek recirkulēta mazgāšanas cilpa. Titanium Grade 2 ir bijis standarta sildītāju cauruļu un smidzināšanas galviņu konstrukcijas materiāls FGD sistēmās, jo tas ir izturīgs pret sulfītu iedarbību. Tomēr hlorīda koncentrācija FGD skruberos bieži ir lielāka par 20 000 ppm (2%), un nulles -šķidruma{14}}izplūdes sistēmās tā var sasniegt pat 50 000{11}}80 000 ppm. Šādās hlorīda koncentrācijās titāns ir jutīgs pret punktveida koroziju un spraugas koroziju, un vienīgā aizsardzība pret cauruļu sienu perforāciju ir pati caurules siena, gan biezums, gan metalurģiskā kvalitāte. Šajā rakstā ir norādīts minimālais titāna caurules sieniņu biezums, kas nepieciešams, lai novērstu caurumu perforāciju kā hlorīda koncentrācijas, temperatūras un spraugas funkcija FGD skrubera darbībā.

Metālu kauliņu noņemšana augsta hlorīda FGD šķidrumā
Titāna punktveida korozija augsta-Cl un zema-pH FGD iestatījumos seko labi-dokumentētai iniciācijas-izplatīšanās shēmai. Pasīvās TiO 2 plēves sadalīšanās notiek atsevišķās vietās, kur hlorīda joni aizvieto skābekli plēves režģī. Kad bedre ir uzsākta, skābā hlorīda šķīdums bedrē (pH var pazemināties līdz 1-2) turpina aktīvo šķīšanu, kamēr apkārtējā pasīvā virsma tiek aizsargāta. Bedre izplešas puslodes formā, un laiks līdz perforācijai ir aptuveni proporcionāls sienas biezuma kvadrātam konkrētam bedres augšanas ātrumam.

2. pakāpes titāna kritiskā punktu veidošanās temperatūra (CPT) hlorīda šķīdumos samazinās, palielinoties hlorīda koncentrācijai. Pie pH 4 (tipiski FGD skruberiem) 20 000 ppm Cl- nodrošina aptuveni 85 grādi CPT, kas pārsniedz vidējo skrubera darba temperatūru 70 grādi, un nodrošina drošības rezervi. Pie 40 000 ppm Cl- CPT samazinās līdz 70 grādiem, ti, skruberis darbojas tieši pie sliekšņa. CPT pazeminās līdz 55 grādiem pie 60 000 ppm Cl-, un normālā darba temperatūrā var rasties aktīva punktveida veidošanās. Bedres izplatīšanās ātrums palielinās logaritmiski, palielinoties hlorīda koncentrācijai: pie 20 000 ppm Cl- un 70 grādiem izplatīšanās bedre padziļinās par 0,2-0,3 mm gadā; pie 40 000 ppm Cl- ātrums ir 0,5–0,8 mm gadā; pie 60 000 ppm tiek reģistrēti 1,0-1,5 mm Cl- likmes gadā.

Sienas biezums: caurumu novēršanas pieeja
Minimālais sienu biezums, kas nepieciešams, lai nodrošinātu 5 gadu kalpošanas laiku bez caurumu perforācijas FGD skrubera sildītājiem un cauruļu saišķiem, ir atkarīgs no prognozētā bedres izplatīšanās ātruma un bedres sākuma vietu statistiskā sadalījuma. Tiek izmantots konservatīvs bedres augšanas modelis (bedres dziļums =k*t^0,5, kur k ir hlorīda koncentrācijas funkcija), un tiek pieņemts, ka caurules kalpošanas laiku nosaka dziļākā bedre. Nepieciešamo sienu biezumu aprēķina šādi:

Bedres izplatīšanās konstante k pie 20 000 ppm Cl- ir 0,28 mm/gadā^0,5. 5 gadu kalpošanas laikam maksimālais bedres dziļums=0.28 × √5=0.63 mm. Drošības rezerve 1,2 mm sienas caurulei ir aptuveni 0,6 mm, kas ir pietiekama tīrām caurulēm bez iepriekš esošām problēmām.

40 000 ppm Cl- k=0.48 mm/gadā^0,5 Maksimālais bedres dziļums 5 gados=0.48 * sqrt(5)=1.07 mm. 1.65mm sienas caurule nodrošina rezervi, 1,2 mm caurule varētu perforēt.

k=0.70 mm/gadā 0,5 pie 60 000 ppm Cl-. Maksimālais bedres dziļums pēc 5 gadiem=0.7 × √5=1.57 mm. Lai nodrošinātu uzticamu 5 gadu kalpošanu, ir nepieciešama 2,0 mm sienas caurule. 1.65 mm nodrošinās tikai 3–4 gadus.

Titāna caurules FGD skrubera uzklāšanas matricai
FGD sistēmas tips tipiska hlorīda koncentrācija ieteicamā titāna pakāpes minimālais sienas biezums paredzamais kalpošanas laiks
Ar oglēm darbināma elektrostacija, slapjš kaļķakmens (regulēta noplūdes plūsma) 15 000–25 000 ppm Klase 2 1.2-1.5 mm 5-8 gadi
Ar oglēm darbināma elektrostacija, ogles ar augstu hlorīda saturu 25 000–40 000 ppm, 2. pakāpe vai 7 1.65. klase mm 4–6 gadi
Nulles-šķidrums-izlādes FGD (slēgtā cilpa) 40 000–60 000 ppm 7. pakāpe (Ti-0,15 Pd) 2,0 mm 5–7 gadi
Rūpnieciskais apkures katls FGD (mainīgās ogles) 10 000-20 000 ppm Klase 2 .8-.12 mm 8-10 gadi
Atkritumu-uz-enerģija FGD (augsts hlorīda saturs no atkritumiem) 50 000–80 000 ppm 12. pakāpe vai 7 2.5. pakāpe mm 4–6 gadi
Problēmas ar cauruļu kvalitāti un spraugām
Jau esošās spraugas caurulē nenovērš caurumu perforāciju, pat ja sienas biezums ir palielināts. FGD skruberu servisā cauruļu -līdz-cauruļu lokšņu velmētajos savienojumos, zem blīvēm un zem ģipša vai pelnu nogulsnēm ir plaisas. Plaisu korozija palielina bedres sākšanās un izplatīšanās ātrumu par koeficientu 3-10. Ja hlorīda koncentrācija pārsniedz 20 000 ppm, priekšroka tiek dota metinātiem cauruļu{7}}cauruļu loksnes savienojumiem (bez plaisām), nevis velmētiem vai atloku savienojumiem. Cauruļu virsmām nedrīkst būt nogulsnes, iegultas dzelzs daļiņas (no formēšanas instrumentiem) un virsmas skrāpējumi, kas dziļāki par 10 procentiem no sienas biezuma. Vislabāko noturību pret kauliņiem nodrošina elektropulēta vai kodināta apdare.

FGD skruberiem, kas darbojas 70 grādos ar hlorīda koncentrāciju virs 20 000 ppm, minimālais titāna caurules sieniņu biezums 2. pakāpei mēreni koncentrētās sistēmās (20 000-40 000 ppm), palielinoties līdz 2,0 mm virs 4 ppm, 70 grade sistēmām 0,70 mm. Inženieriem ir jānorāda kodinātas vai elektropulētas cauruļu virsmas, metinātas, nevis velmētas caurules un cauruļu loksnes savienojumi, un katru nedēļu jāuzrauga hlorīda koncentrācija, lai noteiktu traucējumus pirms caurumu veidošanās. Ja hlorīda līmenis pārsniedz 60 000 ppm, jāapsver citi materiāli, piemēram, 12. klases titāns vai cirkonijs.