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窯尾袋式除塵器腐蝕產(chǎn)生原因及糊袋現(xiàn)象

添加時間：2021-11-28 | 文章錄入：本站 | 文章來源：原創(chuàng)

節(jié)能減排形式下，目前除塵器入口煙氣溫度普遍較低，使得除塵器內(nèi)部局部區(qū)域，例如人孔門等易漏風(fēng)區(qū)域以及保溫薄弱的區(qū)域，易產(chǎn)生凝結(jié)水。硫氧化物、硫酸氫銨、亞硫酸氫銨、氯離子等腐蝕介質(zhì)溶于凝結(jié)水后使得凝結(jié)液呈酸性，對碳鋼產(chǎn)生化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕及氧化腐蝕。
新的環(huán)保形式下，水泥行業(yè)開始采用SCR技術(shù)對氮氧化物進(jìn)行減排，雖然SCR技術(shù)采用更少的噴氨量，但目前水泥行業(yè)SCR技術(shù)使用的釩-鈦系催化劑對SO2向SO3轉(zhuǎn)化具有一定的催化效果[3]，SO3與氨產(chǎn)生反應(yīng)后生成腐蝕性更強(qiáng)的硫酸氫銨（硫酸氫銨腐蝕性大于亞硫酸氫銨）。同時，SO3與煙氣中的水蒸氣可生成硫酸蒸汽，并且煙氣的酸露點(diǎn)與SO3含量呈正比關(guān)系，SO3含量升高將提高煙氣的酸露點(diǎn)，使得煙氣容易結(jié)露形成硫酸溶液。
亞硫酸氫銨和硫酸氫銨溶于凝結(jié)液后使得凝結(jié)液具有較強(qiáng)的酸性，腐蝕袋式除塵器殼體碳鋼。硫酸氫銨在低溫環(huán)境下極具吸附性、粘性和吸水性，使得濾袋表面的粉餅層容易板結(jié)。板結(jié)后的粉餅層極難經(jīng)壓縮空氣噴吹清理，造成嚴(yán)重的“糊袋”現(xiàn)象。部分配套濕法脫硫的水泥生產(chǎn)線選擇將脫硫廢水大量噴入原料磨，原本被濕法脫硫吸收的硫酸氫銨和酸根離子再次返回窯尾煙氣形成富集，使得腐蝕和“糊袋”現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。
硫酸氫銨和亞硫酸氫銨對碳鋼的腐蝕能力快速增強(qiáng)；在除塵器內(nèi)部低溫區(qū)域，若產(chǎn)生凝結(jié)水形成硫酸和亞硫酸的酸性凝結(jié)液，除了酸性凝結(jié)液本身對碳鋼具有強(qiáng)腐蝕性外，還會加強(qiáng)硫酸氫銨和亞硫酸氫銨對碳鋼的腐蝕能力，形成多物質(zhì)協(xié)同腐蝕，使得腐蝕速率急劇加快。
袋式除塵器殼體焊縫區(qū)域，由于焊條與殼體基材存在成分差異，焊縫影響區(qū)域與基材亦存在成分差異，成分差異會加速電化學(xué)腐蝕。板材連接區(qū)域及夾角區(qū)域，細(xì)小縫隙聚集酸性凝結(jié)液后，形成“縫隙腐蝕”，加快腐蝕發(fā)展速度。現(xiàn)場實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，焊縫區(qū)域和板材連接區(qū)域的腐蝕比其他區(qū)域更為嚴(yán)重。
硫氧化物及NO2兩種腐蝕介質(zhì)中，主要的腐蝕介質(zhì)為硫氧化物，原因在于SO3可與煙氣中的水蒸氣反應(yīng)生成硫酸煙霧，在酸露點(diǎn)提高的情況下，易凝結(jié)成腐蝕性極強(qiáng)的硫酸溶液。硫氧化物腐蝕機(jī)理如下：
硫氧化物腐蝕實(shí)際上是稀硫酸的化學(xué)腐蝕，其腐蝕特性遵循非氧化性酸的腐蝕規(guī)律。化學(xué)反應(yīng)式：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。硫氧化物腐蝕后產(chǎn)生的FeSO4，在煙氣中SO2和O2的作用下又可生成硫酸鐵:2FeSO4+SO2+O2=Fe2(SO4)3。Fe2(SO4)3附著沉積在壁板上，形成腐蝕產(chǎn)物層。硫酸鐵是一種酸性的、易吸潮的物質(zhì)。當(dāng)部分區(qū)域溫度降低時，F(xiàn)e2(SO4)3即開始吸潮潮解，在此區(qū)域殼體表面形成強(qiáng)酸性的腐蝕環(huán)境。如果停窯時腐蝕產(chǎn)物沒有及時清除，那么在整個停窯階段原來的腐蝕區(qū)域?qū)⒁恢笔艿较∷岣g的侵害。即Fe2(SO4)3本身也將對金屬腐蝕生成FeSO4。從而形成FeSO4→Fe2(SO4)3→FeSO4的腐蝕循環(huán)，大大加快了腐蝕的進(jìn)程。此外，硫氧化物還會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，其機(jī)理見硫酸氫銨腐蝕機(jī)理。氧化物腐蝕外觀表象為腐蝕區(qū)域成片分布且較均勻，附著層狀、塊狀松散腐蝕產(chǎn)物，顏色多為棕褐色及黑色。
袋式除塵器殼體局部區(qū)域產(chǎn)生冷凝液，煙氣中亞硫酸氫銨和硫酸氫銨溶于其中使得冷凝液呈較強(qiáng)酸性，酸性冷凝液中H+得電子析出氫氣，這種電化學(xué)腐蝕稱為析氫腐蝕
硫酸氫銨具有較強(qiáng)的吸附性、粘性和吸濕性，附著在殼體壁板表面后吸附粉塵、水分以及更多的腐蝕物質(zhì)，使得附著點(diǎn)腐蝕加速，形成大量腐蝕產(chǎn)物。硫酸氫銨腐蝕典型的特征為腐蝕產(chǎn)物形成密集腐蝕堆，外觀表象多為暗黃色及灰黃色，且周圍分布有白色結(jié)晶鹽。
酸性凝結(jié)液環(huán)境下，各類腐蝕介質(zhì)中，Cl-具有離子半徑小、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并且易被金屬表面吸附，使得其極易穿透碳鋼表面氧化層和保護(hù)層，對殼體腐蝕的影響最大。凝結(jié)液中Cl-濃度越高，凝結(jié)液的導(dǎo)電性就越強(qiáng)，凝結(jié)液電解質(zhì)的電阻就越低，煙氣中Cl-溶于凝結(jié)液后就越容易到達(dá)金屬表面，加快局部腐蝕的進(jìn)程。腐蝕過程中，Cl-會在有凝結(jié)液的區(qū)域處富積，Cl-積聚成核后，形成電化學(xué)腐蝕，使得該區(qū)域陽極溶解加速，碳鋼基體被向下深層腐蝕，形成點(diǎn)蝕坑。陽極金屬的溶解，會加速Cl-透過腐蝕產(chǎn)物擴(kuò)散到點(diǎn)蝕坑內(nèi)，使點(diǎn)蝕坑內(nèi)的Cl-濃度進(jìn)一步增加和富集，加快腐蝕速率，這一過程也稱為Cl-的催化機(jī)制。當(dāng)凝結(jié)液中Cl-濃度超過一定的臨界值之后，陽極金屬將一直處在活化狀態(tài)而不會被鈍化。因此，在Cl-的催化作用下，點(diǎn)蝕坑會不斷擴(kuò)大、加深，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓺んw穿孔。
在窯尾袋式除塵器殼體金屬表面產(chǎn)生大量點(diǎn)蝕坑，是氯離子腐蝕最主要的腐蝕特征。殼體應(yīng)力集中的區(qū)域，Cl-的存在還會加速應(yīng)力腐蝕的發(fā)展，使得殼體基材快速斷裂失效。夾角等細(xì)小縫隙區(qū)域，Cl-會加速縫隙腐蝕，快速破壞殼體基材。