Kuidas määrab suitsugaaside väävlitustamise skruberites 70 kraadi juures kloriidi kontsentratsioon üle 20 000 ppm minimaalse titaantoru seina titaantoru seina aukude vältimiseks?

Söeküttel{0}}küttel töötavad elektrijaamad ja tööstuskatlad on varustatud suitsugaaside väävlitustamise (FGD) pesuritega, mis töötavad keskkonnaseadmete kõige söövitavamates tingimustes. Puhastusvedelik on keeruline segu kaltsiumsulfitist/sulfaadist, lendtuhast ja lahustunud kloriididest, mis kontsentreeruvad, kui puhastussilmus tsirkuleeritakse. Titanium Grade 2 on olnud FGD süsteemide järelsoojendi torude ja pihustuspeade standardne konstruktsioonimaterjal, kuna see on vastupidav sulfitite rünnakule. Kuid kloriidi kontsentratsioon on sageli suurem kui 20 000 ppm (2%) FGD gaasipesurites ja võib ulatuda isegi 50 000{11}}80 000 ppm-ni null-vedeliku{14}}lahendussüsteemides. Nendel kloriidikontsentratsioonidel on titaan tundlik punkt- ja pragukorrosiooni suhtes ning ainus kaitse seina läbiva perforatsiooni eest on toru sein ise, nii paksus kui ka metallurgiline kvaliteet. Selles artiklis esitatakse minimaalne titaantoru seinapaksus, mis on vajalik nööpaugu perforatsiooni välistamiseks, sõltuvalt kloriidi kontsentratsioonist, temperatuurist ja lõhest FGD puhastusseadmetes.

Metallide süvendamine kõrge kloriidisisaldusega FGD vedelikus
Titaani punktkorrosioon kõrge -Cl ja madala-pH FGD seadetes järgib hästi-dokumenteeritud initsiatsiooni-levimustrit. Passiivse TiO 2 kile lagunemine toimub diskreetsetes kohtades, kus kloriidioonid asendavad kilevõres hapnikku. Kui süvend on käivitatud, jätkab happelise kloriidi lahus süvendis (pH võib langeda 1-2-ni) aktiivset lahustumist, samal ajal kui ümbritsev passiivne pind on kaitstud. Kaev paisub poolkerakujuliselt ja perforatsioonini kuluv aeg on ligikaudu võrdeline seina paksuse ruuduga teatud süvendi kasvukiiruse korral.

2. klassi titaani kriitiline punktide eemaldamise temperatuur (CPT) kloriidilahustes väheneb kloriidi kontsentratsiooni suurenedes. PH väärtusel 4 (tüüpiline FGD-skraberite puhul) annab 20 000 ppm Cl{5}} CPT umbes 85 kraadi, mis on kõrgem kui pesuri keskmine töötemperatuur 70 kraadi ja tagab ohutusvaru. 40 000 ppm Cl- juures langeb CPT 70 kraadini, st skraber töötab täpselt lävel. CPT langeb 55 kraadini 60 000 ppm Cl- juures ja tavalistel töötemperatuuridel võib esineda aktiivne täppide moodustumine. Kaevu levimise kiirused tõusevad logaritmiliselt kloriidi kontsentratsiooni suurenemisega: 20 000 ppm Cl- ja 70 kraadi juures süveneb levimiskaev 0,2-0,3 mm aastas; 40 000 ppm Cl- juures on kiirus 0,5-0,8 mm aastas; 60 000 ppm juures registreeritakse aastas 1,0-1,5 mm Cl- määrasid.

Seina paksus: aukude vältimise meetod
Minimaalne seinapaksus, mis on vajalik FGD puhastusseadmete ja torukimpude 5-aastaseks kasutuseaks ilma auguperforatsioonita, sõltub prognoositavast kaevu levimiskiirusest ja kaevu alguskohtade statistilisest jaotusest. Kasutatakse konservatiivset kaevu kasvumudelit (kaevu sügavus =k*t^0,5, kus k on kloriidikontsentratsiooni funktsioon) ja eeldatakse, et toru eluea määrab sügavaim süvend. Vajalik seina paksus arvutatakse järgmiselt:

Kaevu levimiskonstant k 20 000 ppm Cl- juures on 0,28 mm/aastas^0,5. 5-aastaseks kasutuseks, maksimaalne süvendi sügavus=0.28 × √5=0.63 mm. 1,2 mm seinatoru ohutusvaru on umbes 0,6 mm, mis on piisav puhaste torude jaoks, millel pole probleeme.

40 000 ppm Cl- k=0.48 mm/aastas^0,5 Maksimaalne süvendi sügavus 5 aasta pärast=0.48 * sqrt(5)=1.07 mm. 1.65mm seinatoru tagab varu, 1,2 mm toru perforeerub.

k=0.70 mm/aastas 0,5 60 000 ppm juures Cl-. Kaevu maksimaalne sügavus 5 aasta jooksul=0.7 × √5=1.57 mm. Usaldusväärseks 5-aastaseks tööks on vajalik 2,0 mm seinatoru. 1.65 mm annab ainult 3–4 aastat.

Titaantorud FGD skraberi pealekandmismaatriksi jaoks
FGD süsteemi tüüp Tüüpiline kloriidi kontsentratsioon Soovitatav titaani klassi minimaalne seinapaksus, eeldatav kasutusiga
Söeküttel töötav elektrijaam, märg lubjakivi (reguleeritud väljavooluga) 15 000–25 000 ppm klass 2 1.2-1.5 mm 5-8 aastat
Söeküttel töötav elektrijaam, kõrge kloriidisisaldusega kivisüsi 25 000–40 000 ppm 2. klass või klass 7 1.65 mm 4–6 aastat
Null-vedelik-lahendus FGD (suletud ahelaga) 40 000–60 000 ppm 7. klass (Ti-0,15 Pd) 2,0 mm 5–7 aastat
Tööstuslik katel FGD (muutuv kivisüsi) 10 000-20 000 ppm Klass 2 .8-.12 mm 8-10 aastat
Jäätme-to-energia FGD (kõrge kloriidisisaldus jäätmetest) 50 000–80 000 ppm 12. klass või klass 7 2.5 mm 4–6 aastat
Toru kvaliteedi ja pragude probleemid
Torus olevad praod-ei takista aukude perforeerimist isegi siis, kui seina paksust suurendatakse. FGD puhastite hoolduses on praod torude -to-toru valtsliitekohtades, tihendite all ning kipsi või lendtuha lademete all. Lõhekorrosioon suurendab kaevu tekkimise ja levimise kiirust 3-10 korda. Keevitatud torude ja torude ühenduskohad (ilma pragudeta) on eelistatud valts- või äärikühendustele, kui kloriidi kontsentratsioon on üle 20 000 ppm. Toru pindadel ei tohiks olla katlakivi, sisseehitatud rauaosakesi (vormimistööriistadest) ja pinnakriimustusi, mis on sügavamad kui 10 protsenti seina paksusest. Parimat täkkekindlust pakuvad elektropoleeritud või marineeritud viimistlus.

FGD-skraberite puhul, mis töötavad 70 kraadi juures ja kloriidi kontsentratsioon on üle 20 000 ppm, on mõõdukalt kontsentreeritud süsteemides (20 000-40 000 ppm) nõutav titaantoru seina paksus 2. astme puhul vähemalt 1,65 mm, kuni 2,0 mm-ni üle 0,70 astme 0,70 süsteemide puhul. Insenerid peaksid määrama marineeritud või elektropoleeritud torupinnad, keevitatud, mitte valtsitud torude{14}}ühendused ja jälgima kloriidi kontsentratsiooni kord nädalas, et tuvastada häired enne aukude perforatsiooni tekkimist. Kui kloriidisisaldus on üle 60 000 ppm, tuleks kaaluda muid materjale, nagu 12. klassi titaan või tsirkoonium.