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窯尾袋式除塵器腐蝕產生原因及糊袋現象

添加時間：2021-11-28 | 文章錄入：本站 | 文章來源：原創

節能減排形式下，目前除塵器入口煙氣溫度普遍較低，使得除塵器內部局部區域，例如人孔門等易漏風區域以及保溫薄弱的區域，易產生凝結水。硫氧化物、硫酸氫銨、亞硫酸氫銨、氯離子等腐蝕介質溶于凝結水后使得凝結液呈酸性，對碳鋼產生化學腐蝕、電化學腐蝕及氧化腐蝕。
新的環保形式下，水泥行業開始采用SCR技術對氮氧化物進行減排，雖然SCR技術采用更少的噴氨量，但目前水泥行業SCR技術使用的釩-鈦系催化劑對SO2向SO3轉化具有一定的催化效果[3]，SO3與氨產生反應后生成腐蝕性更強的硫酸氫銨（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，并且煙氣的酸露點與SO3含量呈正比關系，SO3含量升高將提高煙氣的酸露點，使得煙氣容易結露形成硫酸溶液。
亞硫酸氫銨和硫酸氫銨溶于凝結液后使得凝結液具有較強的酸性，腐蝕袋式除塵器殼體碳鋼。硫酸氫銨在低溫環境下極具吸附性、粘性和吸水性，使得濾袋表面的粉餅層容易板結。板結后的粉餅層極難經壓縮空氣噴吹清理，造成嚴重的“糊袋”現象。部分配套濕法脫硫的水泥生產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”現象進一步加劇。
硫酸氫銨和亞硫酸氫銨對碳鋼的腐蝕能力快速增強；在除塵器內部低溫區域，若產生凝結水形成硫酸和亞硫酸的酸性凝結液，除了酸性凝結液本身對碳鋼具有強腐蝕性外，還會加強硫酸氫銨和亞硫酸氫銨對碳鋼的腐蝕能力，形成多物質協同腐蝕，使得腐蝕速率急劇加快。
袋式除塵器殼體焊縫區域，由于焊條與殼體基材存在成分差異，焊縫影響區域與基材亦存在成分差異，成分差異會加速電化學腐蝕。板材連接區域及夾角區域，細小縫隙聚集酸性凝結液后，形成“縫隙腐蝕”，加快腐蝕發展速度。現場實地勘察發現，焊縫區域和板材連接區域的腐蝕比其他區域更為嚴重。
硫氧化物及NO2兩種腐蝕介質中，主要的腐蝕介質為硫氧化物，原因在于SO3可與煙氣中的水蒸氣反應生成硫酸煙霧，在酸露點提高的情況下，易凝結成腐蝕性極強的硫酸溶液。硫氧化物腐蝕機理如下：
硫氧化物腐蝕實際上是稀硫酸的化學腐蝕，其腐蝕特性遵循非氧化性酸的腐蝕規律。化學反應式：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。硫氧化物腐蝕后產生的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，形成腐蝕產物層。硫酸鐵是一種酸性的、易吸潮的物質。當部分區域溫度降低時，Fe2(SO4)3即開始吸潮潮解，在此區域殼體表面形成強酸性的腐蝕環境。如果停窯時腐蝕產物沒有及時清除，那么在整個停窯階段原來的腐蝕區域將一直受到稀酸腐蝕的侵害。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，大大加快了腐蝕的進程。此外，硫氧化物還會產生電化學腐蝕，其機理見硫酸氫銨腐蝕機理。氧化物腐蝕外觀表象為腐蝕區域成片分布且較均勻，附著層狀、塊狀松散腐蝕產物，顏色多為棕褐色及黑色。
袋式除塵器殼體局部區域產生冷凝液，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酸性，酸性冷凝液中H+得電子析出氫氣，這種電化學腐蝕稱為析氫腐蝕
硫酸氫銨具有較強的吸附性、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，使得附著點腐蝕加速，形成大量腐蝕產物。硫酸氫銨腐蝕典型的特征為腐蝕產物形成密集腐蝕堆，外觀表象多為暗黃色及灰黃色，且周圍分布有白色結晶鹽。
酸性凝結液環境下，各類腐蝕介質中，Cl-具有離子半徑小、穿透能力強的特點，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層，對殼體腐蝕的影響最大。凝結液中Cl-濃度越高，凝結液的導電性就越強，凝結液電解質的電阻就越低，煙氣中Cl-溶于凝結液后就越容易到達金屬表面，加快局部腐蝕的進程。腐蝕過程中，Cl-會在有凝結液的區域處富積，Cl-積聚成核后，形成電化學腐蝕，使得該區域陽極溶解加速，碳鋼基體被向下深層腐蝕，形成點蝕坑。陽極金屬的溶解，會加速Cl-透過腐蝕產物擴散到點蝕坑內，使點蝕坑內的Cl-濃度進一步增加和富集，加快腐蝕速率，這一過程也稱為Cl-的催化機制。當凝結液中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而不會被鈍化。因此，在Cl-的催化作用下，點蝕坑會不斷擴大、加深，嚴重時甚至會造成殼體穿孔。
在窯尾袋式除塵器殼體金屬表面產生大量點蝕坑，是氯離子腐蝕最主要的腐蝕特征。殼體應力集中的區域，Cl-的存在還會加速應力腐蝕的發展，使得殼體基材快速斷裂失效。夾角等細小縫隙區域，Cl-會加速縫隙腐蝕，快速破壞殼體基材。