某湿法脱硫烟囱内部腐蚀水环境分析
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摘 要: 为了分析某镁法脱硫烟囱混凝土变性、腐蚀原因;采用离子色谱技术和络合滴定分析方法,检测烟道冷凝水与烟囱底部积液主要腐蚀离子浓度,发现烟囱内部液体属于强硫酸盐腐蚀介质。
关键词: 脱硫 烟囱 混凝土 腐蚀
中图分类号: TM621. 9文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-105-01
2000以来,我国的电厂脱硫市场呈爆发式发展,基本形成了以典型湿法为主、多种方法并存的技术路线,烟气经湿式脱硫后,温度较低,含湿量较大且具有一定的酸性,对烟囱具有较强的腐蚀破坏能力。因此对烟囱的腐蚀环境研究具有重要的现实意义。检测了烟囱底部积液与烟气的腐蚀性离子成分,分析了脱硫湿烟气对混凝土的腐蚀机理。
1 实验研究
1.1 工程介绍
某50MW燃煤发电机组脱硫工程,采用MgO湿法脱硫技术,烟囱高度为150m,烟囱出口处直径是5m,内部防腐采用某种耐酸层,但烟囱运行约半年后,烟囱外壁从底部至烟囱顶部有多处白色结晶物。
1.2 腐蚀环境
对进入烟囱的净化湿烟气参数进行分析,烟气温度正常工况为50-60℃;非正常工况 150-200℃;烟气速度为10-15m/s;湿烟气中SO3,SO2,HF,HCl气体与H2O反应,生成H2SO4, H2SO3,HF,HCl等酸性物质,有大量NH3存在,pH约为 6-9。
1.3 烟囱内部水样分析
分别取烟囱内高100m处冷凝水和烟囱底部积液,采用离子色谱检测水样中阴离子浓度,参照《地表水和污水检测技术规范》,检测水样中Ca2+ ,Mg2+离子浓度。
2 结果与讨论
2.1 水样实验结果与分析
烟囱湿烟气冷凝水属于强硫酸盐腐蚀介质;而F- 和Cl-含量较高,特别是Cl-在烟道内达到701.5 mg/l,由于F- 和Cl-的强穿透性,较容易沿着混凝土毛细孔和施工缝隙到达混凝土内部,造成混凝土或者金属腐蚀;CO32- 和HCO3-的含量也很高,容易与水泥中的Ca(OH)2发生反应。因此,烟囱内部湿烟气各种腐蚀破坏活动活跃,是一种较为复杂的强腐蚀介质。从烟囱底部积液与烟囱内部冷凝液中离子的浓度差可以得知,离子穿透了耐酸层,对烟囱混凝土发生腐蚀反应导致离子流失,SO42-离子浓度增加可能与混凝土中青石骨料中含有硫酸盐有关。
2.2 湿烟气对混凝土腐蚀机理
脱硫湿烟囱烟气含有大量的腐蚀性气体,又由于烟囱内运行温度在40～50℃,低于酸漏点温度,因此会在烟囱内壁附着一层强腐蚀介质,再加上衬砌混凝土和耐酸层施工,由于塑性收缩、干燥收缩、自收缩、温度应力、基础沉降、施工缝等原因在烟囱内产生纵横裂缝,特别是每副模板的连接处的施工缝,为腐蚀介质渗漏创造了条件。
2.3 硫酸盐结晶膨胀腐蚀
可能与施工方采用含有大量钠长石的青石骨料和酸腐蚀造成原材料中[CaNa][SiAl]4O8、[NaK]AlSiO8分解有关。因此冷凝液渗透到混凝土内部后主要发生硫酸钠盐腐蚀,硫酸钠对与一般水泥制作的混凝土的危害在于与水泥石产生如下反应:
(1)
(2)
生成的硫酸铝钙含有大量的结晶水,其体积增大至原体积的1.5倍以上,在已硬化的混凝土中引起很大的破坏应力。在密实的混凝土中这种腐蚀不仅能引起混凝土的膨胀开裂、刚度和强度的降低,而且使硬化水泥浆转变成糊状或无内聚力的物质。
此外,Na2SO4也会发生严重的盐类结晶侵蚀,混凝土会遭到严重破坏,而湿法脱硫烟囱壁在雨雪天气后会大量出现结晶物。而冬季在混凝土缝隙中的水结冰是体积还将膨胀约9%,更加速了硫酸钠腐蚀进程。
3 结论
(1)导致湿法混凝土腐蚀变质的可能原因是:湿法烟囱内部存有大量中等硫酸盐腐蚀积液,由于缺乏对施法烟囱腐蚀机理的研究,故而在混凝土的主要原材料(水泥的标号及成份、骨料) 标准设计方案中,未考虑环境水对混凝土的侵蚀影响。施工和防腐方案的选择也存在较大问题。
(2) 引起混凝土腐蚀变质的主要原因可能是冷凝水对混凝土产生了硫酸盐及碳酸水侵蚀。
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